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1、第2章土的物理性質及分類2.1概述土是土粒（固體相），水（液體相）和空氣（氣體相）三者所組成的；土的物理性質就是研究三相的質量與體積間的相互比例關系以及固、液兩相相互作用表現出來的性質。土的物理性質指標，可分為兩類：一類是必須通過試驗測定的，如含水量，密度和土粒比重；另一類是可以根據試驗測定的指標換算的；如孔隙比，孔隙率和飽和度等。2.2土的三相比例指標反映著土的物理狀態(tài),如干濕軟硬松密等。表示土的三相組成比例關系的指標,統(tǒng)稱為土的三相比例指標。一、土的三相圖【注意】土的三相圖只是理想化地把土體中的三相分開，并不表示實際土體三相所占
2、的比例。二、指標的定義1．三項基本物理性質指標土的物理性質指標中有三個基本指標可直接通過土工試驗測定,亦稱直接測定指標。①土的密度——土單位體積的質量（單位為或） 試驗測定方法：環(huán)刀法一般粘性土=1.8～2.0；砂土=1.6～2.0；腐殖土=1.5～1.7；②土粒比重（土粒相對密度）——土粒的質量與同體積4oC純水的質量之比。，無量綱。——土粒密度（）——純水在時的密度（單位體積的重量），等于或。試驗測定方法：比重瓶法實際上：土粒比重在數值上等于土粒密度，前者無因次。同一類土，其比重變化幅度很小，通?？砂唇涷灁抵颠x用。見下表
3、?！菊n堂討論】相對密度（比重）與天然密度（重度）的區(qū)別注意：從公式可以看出，對于同一種土，在不同的狀態(tài)（重度、含水量）下，其比重不變；③土的含水量w——土中水的質量與土粒質量之比，以百分數表示： 一般：同一類土，當其含水量增大時，其強度就降低。試驗測定方法：烘干法（濕，干土質量之差與干土質量的比值）【討論】含水量能否超過100％？——從公式可以看出，含水量可以超出100％。2．特殊條件下土的密度①飽和密度和飽和重度飽和密度——（土孔隙中充滿水時的單位體積質量）土體中孔隙完全被水充滿時的土的密度：?！。ǎ╋柡椭囟龋簊at=g（kN/m
4、3）。②干密度和干重度干密度——單位體積中土粒的質量：，（kg/m3，g/cm3）。干重度——單位體積中土粒的重量：=rdg，（kN/m3）。在工程上常把干密度作為評定土體密實程度的指標，以控制填土工程的施工質量。②有效重度（浮重度）——單位土體積中土粒的質量扣除同體積水的質量即為單位土體積中土粒的有效質量，稱為土的有效密度，（kN/m3）。同樣條件下，上述幾種重度在數值上有如下關系：＞＞＞ 3．描述土的孔隙體積相對含量的指標測出上述三個基本試驗指標后，就可根據三相圖，計算出三相組成各自的體積上和質量上的含量，并由此確定其它的物理性
5、質指標，即導出指標。①孔隙比——土中孔隙體積與土粒體積之比，用小數表示：孔隙比是評價土的密實程度的重要物理性質指標。天然狀態(tài)下土的孔隙比稱為天然孔隙比，它是一個重要的物理性指標，可以用來評價天然土層的密度程度。一般e<0.6的土是密實的低壓縮性土，e>1.0的土是疏松的高壓縮性土。②孔隙率——土中孔隙體積與土的總體積之比，以百分數表示：100％孔隙率亦可用來表示同一種土的松、密程度。一般粘性土的孔隙率為30～60%，無粘性土為25～45%。③飽和度——土中所含水分的體積與孔隙體積之比（以百分率計），飽和度可描述土體中孔隙被水充滿的程
6、度：顯然,干土的飽和度Sr=0,當土被完全飽和狀態(tài)時Sr=100%。砂土根據飽和度可劃分為下列三種濕潤狀態(tài)：Sr≤50%稍濕，50%＜Sr≤80%很濕，Sr＞80%飽和?！居懻摗靠紫侗?、孔隙率、飽和度能否超過1或100％？三、指標的換算已知：r（g），，w——→e，n，Sr，rsat（gsat），rd（gd），等的表達式。推導間接指標的關鍵在于：熟悉各個指標的定義及其表達式，能熟練利用土的三相簡圖。令，則，，，，推導： （a）（b）由(b)式， 注意：此時e已是“已知”的指標。根據各間接指標的
7、定義，利用三相簡圖可求得：土的三相比例指標換算化式一并列于下表?！颈敬握n小結】1．各指標的定義；2．利用三相圖進行指標間的相互換算?！緩土曀伎肌?．在土的三相比例指標中，哪些指標是直接測定的？用何方法？2．在三相比例指標中，哪些指標的數值可以大于1，哪些不行？[例題]1．某土樣重180g，飽和度=90%，土粒比重，烘干后重135g，試計算土樣的天然重度和孔隙比。解：法一：法二：2.3粘性土的物理特征一、粘性土的可塑性及界限含水量粘性土由于含水量的不同，分為固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)和流動狀態(tài)，這即是粘性土的稠度狀態(tài)。界限含水量——粘性土
8、由一種狀態(tài)轉到另一種狀態(tài)的分界含水量，也即各稠度狀態(tài)間的臨界含水量，以百分數表示?？伤苄浴斦承酝猎谀澈糠秶鷥?，用外力塑成任何形狀而不發(fā)生裂紋，并當處力移去后仍能保持形狀的性能。固體狀態(tài)——半固體狀態(tài)——可塑狀態(tài)——流動狀態(tài)液限
