土的物理性质、水理性质和力学性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质   第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第二节  土的水理性质 阿特堡界限 (Atterberg limit) 第二节  土的水理性质 第二节  土的水理性质 第三节  土的力学性质 1  压缩试验   2  压缩系数 3压缩指数(Cc)  Cc=(e1-e2)/(lgp2－lgp1)  Cc越大，土的压缩性越高。 当Cc＜0.2时，属于低压缩性土； 当Cc＞0.4时属于高压缩性土。  压缩系数和压缩指数关系：   Cc＝ 4压缩模量（Es）  表达式： Es＝ δz/ qz  单位：Mpa Es是指在侧限条件下受压时 压应力δz与相应应变qz之 比值；Es越大，表明在同一 压力范围内土的压缩变形越 小，土的压缩性越低。   5载荷试验和变形模量  地基变形的三个阶段： （1）压密变形阶段：弹性变形  （2）剪切变形阶段：塑性变形   （3）完全破坏阶段：破坏变形  临界荷载  极限荷载  变形模量 E0＝δz/εz  E0：是指在无侧限条件下受压时，压应力与相应应变 之比值；一般是用载荷试验成果绘制的s-p关系曲线， 以曲线中的直线变形段，按弹性理论公式求得，即              E0＝（1－μ2）P/Sd   土的变形模量与压缩模量的关系  6前期固结压力和固结比   前期固结压力是指土层在过去历史上曾 经受过的最大固结压力，通常用Pc来表 示。前期固结压力也是反映土体压密程 度及判别其固结状态的一个指标。  固结比（OCR）：前期 固结应力与上覆土层自 重应力之比值。 当OCR大于1  超固结土 当OCR等于1  正常固结土 当OCR小于1  欠固结土 土的抗剪性  土的抗剪性本质： 土是由固体颗粒组成的，土粒间的连 结强度远远小于土粒本身的强度，故 在外力作用下，土粒之间发生相对错 动，引起土中的一部分相对于另一部 分产生移动。研究土的强度特征，就 是研究土的抗剪强度特性，简称抗剪性。  土的抗剪强度τf：是指土体抵 抗剪切破坏的极限能力，其数 值等于剪切破坏时滑动面上的 剪应力。 剪切面（剪切带）：土体剪切破坏 是沿某一面发生与剪切方向一致的 相对位移，这个面通常称为剪切面。  抗剪强度和剪切定律  剪切定律： 无粘性土：   粘性土：  + C 库仑定律说明：⑴土的抗剪强度由土的内摩擦力σ       和内聚力c两部分组成。⑵内摩擦力与剪切面上的法向 压力成正比，其比值为土的内摩擦系数     。  土的抗剪强度指标：土 的内摩擦角和内聚力。  直接剪切与三轴剪切 抗 剪 强 度 指 标 的 确 定 总应力法 有效应力法 排水剪（慢剪）  不排水剪（快剪）  固结不排水剪（固结快剪）  土的击实性（压实性）  压实：指通过夯打、振动、碾压等，使 土体变得密实、以提高土的强度、减小 土的压缩性和渗透性 压实性：指土在一定压实能量作用下密 度增长的特性 研究击实性的目的： 以最小的能量消耗获得最大的压实 密度，揭示击实作用下土的干密度、含水率和击实功三 者之间的关系和基本规律。   击实方法：室内击实试验 现场试验: 夯打、振动、 碾压 土 * * 土的物理、水理、力学性质 第一节  土的物理性质 第二节  土的水理性质 第三节  土的力学性质 第一节 土的物理性质  土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关 系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。  Water Air Soil ma=0 mw ms m Va Vw Vs Vv V 质 量 体 积 第一节 土的物理性质 土的物理性质指标，可分为两类： 一类是必须通过试验测定的，如含水量， 密度和土粒比重；另一类是可以根据试 验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙 率和饱和度等。  土的密度  定义：土的密度是指土的总质量m与总体 积V之比，也即为土的单位体积的质量。  表达式： 单位：g/cm3  气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 土的密度取决于土粒的密度，孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少， 它综合反映了土的物质组成和结构特征。室内一般采用“环刀法”测定 。 砂土一般是１.4 g/cm3；粉质砂土及粉质粘土１.4 g/cm3； 粘土为１.4 g/cm3 土粒密度 定义：土粒密度是指固体颗粒的质量ms与其体 积Vs之比；即土粒的单位体积质量  表达式： 单位：g/cm3  土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小 和含水多少无关。实际上是土中各种矿物密度的加权平均值。  砂土的土粒密度一般为：2.65 g/cm3左右 粉质砂土的土粒密度一般为：2.68g/cm3 粉质粘土的土粒密度一般为：2.68~2.72g/cm3   粘土的土粒密度一般为：2.7-~2.75g/cm3  气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 干密度  定义：土的孔隙中完全没有水时的密度， 称干密度；是指土单位体积中土粒的重量， 即：固体颗粒的质量与土的总体积之比值。  气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 表达式： 单位： g/cm3  干密度反映了土的孔隙性，因而可用以计算土的孔隙率， 它往往通过土的密度及含水率计算得来，但也可以实测。  土的干密度一般常在1.4~1.7 g/cm3  在工程上常把干密度作为评定 土体紧密程度的标准，以控制 填土工程的施工质量。  饱和密度  定义:土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和 密度。即，土的孔隙中全部充满液态水时 的单位体积质量  气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 表达式: 单位: g/cm3  土的饱和密度的常见值为1.8~2.30 g/cm3  浮密度 定义:土的浮密度是土单位体积中土 粒质量与同体积水的质量之差.  表达式: ρ’=(ms-vsρw)/V 单位: g/cm3  同一种土在体积不变的条件下，它的各种 密度在数值上有如下关系：           气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 土的含水性 含水率（含水量）  饱和度  定义:土的含水性指土中含水情况，说明土的干湿程度  气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 含水率  定义:土的含水量定义为土中水的质量与 土粒质量之比，以百分数表示  表达式: 气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 或 土的孔隙全部被普通液态水充满 时的含水率称饱和含水率   天然状态下土的含水率称土的天然含 水率。一般砂土天然含水率都不超过 40%，以10~30%最为常见；一般粘 土大多在10~80%之间，常见值20~ 50%。  饱和度  定义:土中孔隙水的体积与孔隙体积 之比，以百分数表示  表达式: 气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 或 饱和度愈大，表明土中孔隙中充水愈 多，它在0~100%；干燥时Sr=0。孔 隙全部为水充填时，Sr=100%。  工程上Sr作为砂土湿度划分

1 土的物理、水理、力学性质综述.ppt