土的物理性質(zhì)與工程分類(lèi)

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1、土的物理性質(zhì)與工程分類(lèi)第二章土的物理性質(zhì)與工程分類(lèi)自然界中土的性質(zhì)是千變?nèi)f化的，在工程實(shí)際中具有意義的往往是固、液、氣三相的比例關(guān)系，相互作用以及在外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的一系列性質(zhì)。土的物理性質(zhì)是指三相的質(zhì)量與體積之間的相互比例關(guān)系及固、液二相相互作用表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)。前者稱(chēng)為土的基本物理性質(zhì)，主要研究土的密實(shí)程度和干濕狀況；后者主要研究粘性土的可塑性、脹縮性及透水性等。土的物理性質(zhì)在一定程度上決定了它的力學(xué)性質(zhì)，其指標(biāo)在工程計(jì)算中常被直接應(yīng)用?！　⊥恋墓こ谭诸?lèi)是巖土工程學(xué)中重要的基礎(chǔ)理論課題。對(duì)種類(lèi)繁多、性質(zhì)各異的

2、土，按一定的原則，進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)，給出合適的名稱(chēng)，可以概略評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)。第一節(jié)土的基本物理性質(zhì)土的三相組成實(shí)際上是混合分布的，為了使三相比例關(guān)系形象化和闡述方便，將它們分別集中起來(lái)畫(huà)出土的三相示意圖（圖2-1）。圖2-1土的三相示意圖V-土的總體積，cm3；m-土的總質(zhì)量，g；Vs-土中固體顆粒實(shí)體的體積，cm3；ms-土的固體顆粒質(zhì)量，g；Vv-土中孔隙體積，cm3；mw-土中液體的質(zhì)量，g；Vw-土中液體的體積，cm3；ma-土中空氣的質(zhì)量，（ma=0）；Va-土中氣體的體積，cm3。一、土粒密度　　土粒密度

3、是指固體顆粒的質(zhì)量與其體積之比，即單位體積土粒的質(zhì)量。（g/cm3）（2-1）土粒密度大小決定于土粒的礦物成分，與土的孔隙大小和含水多少無(wú)關(guān)，它的數(shù)值一般在2.60~2.80g/cm3之間（表2-1）。一情況下，隨有機(jī)質(zhì)含量增多而減小，隨鐵鎂質(zhì)礦物增多而增大。它是土中各種礦物密度的加權(quán)平均值。表2-1各種主要類(lèi)型土的土粒密度土的種類(lèi)礫類(lèi)土砂類(lèi)土粉土粉質(zhì)粘土粘土土粒密度（g/cm3）常見(jiàn)值2.65~2.752.65~2.702.65~2.702.68~2.732.72~2.76平均值2.662.682.712.74　

4、　土粒度密度是實(shí)測(cè)指標(biāo)，可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)直接測(cè)定。該指標(biāo)一方面可以間接地說(shuō)明土中礦物成分特征，另一方面主要用來(lái)計(jì)算其他指標(biāo)。二、土的密度與重度　　土的密度是指土的總質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土的質(zhì)量，其單位是g/cm3，根據(jù)土所處的狀態(tài)不同，土的密度可分為如下幾種情況：（一）天然密度天然狀態(tài)下單位體積土的質(zhì)量，稱(chēng)天然密度，即：（g/cm3）（2-2）天然密度的大小取決于礦物成分、孔隙大小和含水情況，綜合反映了土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。土越密實(shí)，含水量越高，則天然密度就越大，反之就越小。由于自然界土的松密程度與含水量變化

5、較大，故天然密度變化較大，一般值為1.6~2.2g/cm3，小于土粒密度值，它是一個(gè)實(shí)測(cè)指標(biāo)。（二）干密度　　　　土的孔隙中完全沒(méi)有水時(shí)的密度，稱(chēng)土的干密度，指單位體積干土的質(zhì)量，即　　　　　　　　　　　　　　　　　　（g/cm3）　　　　　?。?-3）干密度與土中含水多少無(wú)關(guān)，只取決于土的礦物成分和孔隙性。對(duì)于某一種土來(lái)說(shuō)，礦物成分是固定的，土的密度大小只取決土的孔隙性，所以干密度能說(shuō)明土的密實(shí)程度。其值越大越密實(shí)，反之越疏松。干密度可以實(shí)測(cè)，但一般用其他指標(biāo)計(jì)算求得，土的干密度一般在1.4~1.7g/cm3之間

6、。（三）飽和密度土的孔隙完全被水充滿時(shí)的密度稱(chēng)為飽和密度，是指土孔隙中全部充滿液態(tài)水時(shí)的單位體積土的質(zhì)量，即　　　　　　　　　　?。╣/cm3）（2-4）式中：為水的密度（g/cm3），常近似取1.0g/cm3。工程實(shí)際中，常將土的密度換算成土的重度（），重度等于密度乘以重力加速度g,即　　　　　　　　　　　?。╧N/m3）（2-5）式中的重力加速度常近似取10m/s2,當(dāng)=1.0g/cm3，則=10kN/m3。與天然密度、干密度、飽和密度對(duì)應(yīng)的重度分別稱(chēng)之為天然重度（）、干重度（）及飽和重度（）。另外，處于地下水

7、位以下的土層，如果土層是透水的，此時(shí)土受水的浮力作用，土的實(shí)際重量將減小，那么這種處于地水位以下的有效重度常特稱(chēng)為土的浮重度（′）即（kN/m3）（2-6）浮重度等于土的飽和重度減去水的重度（），即：　　　　　　　　　　　　　　　?。?-7）對(duì)于同一種土來(lái)講，土的天然重度、干重度、飽和重度、浮重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：三、土的含水性　　土的含水性指土中含水情況，說(shuō)明土的干濕程度，有含水量與飽和度兩個(gè)指標(biāo)。（一）含水量土中所含水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，又稱(chēng)土的含水率。（2-8）　　一般所說(shuō)的含水量指的

8、是天然含水量，土的含水量由于土層所處自然條件（如水的補(bǔ)給、氣候、離地下水位的距離等），土層的結(jié)構(gòu)構(gòu)造（松密程度）以及沉積歷史等的不同，其數(shù)值相差較大。如近代沉積的三角洲軟粘土或湖相粘土，含水量可達(dá)100%以上，有的甚至高達(dá)200%以上；而有些密實(shí)的第四紀(jì)老粘土（Q3以前沉積），孔隙體積較小，即使孔隙中全部充滿水，含水量也可能小于20%。干旱地區(qū)，土的含水量可