土的物理性質(zhì)及地基土的工程分類

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1、第二章土的物理性質(zhì)及地基土的工程分類1.土力學的研究對象：土土——土是連續(xù)、堅固的巖石在風化作用下形成的大小懸殊的顆粒，經(jīng)過不同的搬運方式，在各種自然環(huán)境中生成的沉積物?！?-1土的組成一、土的組成土中顆粒的大小、成分及三相之間的比例關(guān)系反映出土的不同性質(zhì)，如干濕、輕重、松緊、軟硬等。這就是土的物理性質(zhì)。二、土的固體顆粒（一）土的顆粒級配1．土顆粒的大小直接決定土的性質(zhì)2．粒徑——顆粒直徑大小3．粒組——為了研究方便，將粒徑大小接近、礦物成分和性質(zhì)相似的土粒歸并為若干組別即稱為粒組。粒組的劃分：2006020.075

2、0.005mm漂石卵石礫石砂粒粉粒粘粒4．顆粒級配——土粒的大小及組成情況，通常以土中各個粒組的相對含量來表示，稱為土的顆粒級配。顆粒級配的測室方法：——篩析法比重計法試驗成果分析：①顆粒級配累積曲線（半對數(shù)坐標）見P17圖1-10分析②不均勻系數(shù)（Cu）式中：d60——當小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分數(shù)為60%時，該粒徑稱為限定粒徑d60。d10——當小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分數(shù)為10%時，相應(yīng)的粒徑稱為有效粒徑d10。③曲率系數(shù)（Cc）式中：d30——當小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分數(shù)為30%時的粒徑用d30表示。

3、Cc——曲率系數(shù)，它描寫的是累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。Cc=1~3時級配良好（二）土粒的礦物成分漂石、卵石、礫石等粗大土粒的礦物成分以原生礦物為主。（與每巖相同）砂粒的礦物成分大多為母巖中的單礦物顆粒。如石英等。粉粒的礦物成分以粘土礦物為主。粘土礦物由兩種原子層構(gòu)成，主要類型粘土礦物的特點：細小、親水性強，吸水膨脹，脫水收縮。二、土中的水和氣（一）土中水1.結(jié)合水——指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。見P19圖1-13（1）強結(jié)合水——指緊靠土粒表面的結(jié)合水。特征：沒有溶解鹽類的能力，不傳遞靜水壓

4、力，只有吸熱變成蒸汽時才能移動。物理指標：容度1.2~2.4g/cm3固體狀態(tài)冰點-78℃砂土吸度占土粒質(zhì)量1%、粘土17%。特點：極大的粘滯度，彈性和抗剪強度。（2）弱結(jié)合水——指緊靠于強結(jié)合水的外圍形成一層結(jié)合水膜。特征：不能傳遞靜水壓力，但水膜較厚的弱結(jié)合水能向鄰近的較薄的水膜轉(zhuǎn)移。2．自由水——指存在于土粒表面電場影響范圍以外的水。特點：能傳遞靜水壓力，冰點為0℃，有溶解能力。（1）重力水——存在于地下水位以下的透水土層中的地下水。特點：①有流動時，產(chǎn)生動水壓力，帶走土顆粒；②能溶解土中的鹽類；③浮力作用。作

5、用：使土中的孔隙增大，壓縮性提高，抗剪強度降低。（2）毛細水——受水與空氣界面的表面張力作用而存在于孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透小層中。機理：當土孔隙中局部存在毛細水時，毛細水的彎液面與土粒接觸處的表面引力反作用于土粒上，使土粒之間由于這種毛細壓力而擠緊，土因而具有微弱的粘聚力，稱為毛細粘聚力。存在范圍：直徑0.002~0.5mm的孔隙中3．冰當溫度降至零度以下，水結(jié)成冰，土即為凍土。凍土的物點：凍脹性。危害：當T↑，土體下陷，即融陷現(xiàn)象，使承載力下降，道路翻漿。三、土的工程特性：1、土的壓縮性大2、強

6、度低3、滲透性大四、土中的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（一）土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)——指土顆粒的大小、形狀、表面特征，相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征。分類：土的結(jié)構(gòu)（二）土的構(gòu)造土的構(gòu)造——指同一土層中成分和大小都相近的顆粒或顆粒集合體相互關(guān)系的特征。思考題：1．土由哪幾部分組成？土中三組比例的變化對土的性質(zhì)有什么影響？2．何謂土的不均勻系數(shù)？如何從顆粒級配曲線的陡或平緩來評價土的工程性質(zhì)？3．土中水具有哪些形態(tài)？每種形態(tài)的水其本身具有哪些特征？這些特征對土的性質(zhì)有何影響？4．何謂土的結(jié)構(gòu)？試分析土的各種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。5．何謂土的構(gòu)造，試分

7、析土的各種構(gòu)造對建筑工程的影響?！?.2土的物理性質(zhì)指標　　自然界中的土體結(jié)構(gòu)組成十分復雜，為了分析問題方便，將其看成是三相，簡化成一般的物理模型進行分析。土的三相，即土粒為固相；土中的水為液相；土中的氣為氣相。表示土的三相組成部分質(zhì)量、體積之間的比例關(guān)系的指標，稱為土的三相比例指標。主要指標有：比重、天然密度、含水量（這三個指標需用實驗室實測）和由它們?nèi)挥嬎愕贸龅闹笜烁擅芏?、飽和密度、孔隙率、孔隙比和飽和度。這些指標隨著土體所處的條件的變化而改變，如地下水位的升高或降低，土中水的含量也相應(yīng)增大或減?。幻軐嵉耐?，其

8、固相和液相占據(jù)的孔隙體積少。這些變化都可以通過相應(yīng)指標的數(shù)值反映出來?！　⊥恋娜啾壤笜耸瞧湮锢硇再|(zhì)的反映，但與其力學性質(zhì)有內(nèi)在聯(lián)系，顯然固相成分的比例越高，其壓縮性越小，抗剪強度越大，承載力越高。ms-土粒質(zhì)量mw-土中水質(zhì)量m-土的總質(zhì)量=ms+mwvs-土粒體積vw-土中水體積va-土中氣體積vv-土中空隙體積vv=vw+vaV-土的總