1、第一章土的物理性质与工程分类 一 土的生成 岩石 风化 剥蚀 水 风的搬运或就地沉积 物理风化 生成砂 砾等粗颗粒土 化学风化 生成粘性土 生物风化 土的沉积类型 残积土 坡积土 洪积土 冲积土等 特殊土 软土 黄土 红粘土 冻土等 第一节概述 第二节土的三相组成 土是由土粒 固相 水 液相 空气 气相 组成的三相体系 孔隙中充满水时为饱和土 为二相体系 完全无水时土为干土 也是二相体系 一 固体颗粒 一 颗粒的矿物成分和颗粒分组 1 土的矿物成分 1 原生矿物 物理风化产物 石英 长石 云母等 颗粒粗 为砂 砾组主要成分 2 次生矿物 化学风化产物 颗粒细 为粘粒组的主要成分 颗粒细 比表面
2、积大 活性大 亲水性强 2 土的粒径分组 粒度 颗粒粒径的大小 粒组 把粒度相近的颗粒合为一组 铁路桥涵地基和基础设计规范 TB1002 5 99 对粒组的划分见表1 1 二 用筛析法作土的颗粒大小分析 筛分法 粒径0 1mm以上 密度计法 粒径0 1mm以下 移液管法 粒径0 1mm以下 2 粒径分析 1 颗粒级配 各粒组的质量占干土土样总质量的百分数叫做颗粒级配 1 表格法列表说明土样中各粒组的土质量占土样质量的百分数 1 粗筛 孔径为60 40 20 10 5 2mm 2 细筛 孔径为2 0 1 0 0 5 0 25 0 075mm 2 颗粒分布曲线法 级配曲线 不均匀系数 Cu越大 曲
3、线越平缓 粒径分布越不均匀 曲率系数 Cc 1 中间颗粒偏少 小粒径颗粒偏多 Cc 3 中间颗粒偏多 小粒径颗粒偏少 级配良好的土 且 土中的水 固态 自由水 气态 液态 结合水 重力水 毛细水 强结合水 弱结合水 三 土中的水 粘土颗粒 水分子 极性 三 土中的气体 第三节土的物理状态 一 土的三相组成在量上的比例特征 一 土的三相图 V 1 土的密度 二 确定三相比例关系的基本试验指标 土的重度 测定方法 环刀法 适用于细粒土灌水法 现场测定粗粒土 巨粒土灌砂法 现场测定粗粒土 最大粒径不超过15mm核子密度仪 现场快速测定法 2 含水量 3 土粒相对密度 比密度 比重瓶法测定 测定方法
4、烘干法 适用于粘性土 粉土 砂土红外线法 适用于少量试样试验酒精燃烧法 适用于少量试样快速测定铁锅炒干法 适用于卵石或砂夹卵石 三 确定三相量比例关系的其他常用指标 1 表示土中孔隙含量的指标 土颗粒 水 气体 单元土三相图 孔隙比e和孔隙度n 孔隙比 部分与部分比值 可大于等于1孔隙度 部分与整体比值 不可能大于1 2 饱和度 2 表示土中含水程度的指标 1 含水量 饱和度用于判定无粘性土的潮湿程度 1 土的饱和密度和饱和重度 3 表示土的密度和重度的几种指标 2 土的浮重度 3 土的干重度 干密度 在路基工程中 常以干重度作为土的密实程度的指标 二 土的物理状态指标 土的物理状态 粗粒土
5、密实程度 松 密 粘性土 软硬程度 稠度 软 硬 1 粗粒土 无黏性土 的密实程度 一 粗粒土 无黏性土 的物理状态指标 同一种土 可以用孔隙比e来判定土的密实程度 相对密实度 RelativeDensity 不同的土不可以用孔隙比来判定 而要用相对密度来判定 最大孔隙比用漏斗法来测定最小孔隙比用振动锤击法来测定 标准贯入试验 StandardPenetrationTest 标准贯入数N63 5 锤重 63 5kg 落距 760mm 打入深度 300mm 自由水 液态 可塑状态 固态或半固态 二 黏性土 细粒土 的物理状态指标 1 黏性土 细粒土 的稠度 Vs wL wP ws 缩限 塑限 液
6、限 2 粘性土的稠度界限 液限和塑限的测定方法 液限 LiquidLimit 锥式 瓦氏 液限仪或碟式 卡式 液限仪或液 塑限联合测定仪 塑限 PlasticLimit 搓条法或液 塑限联合测定仪 塑性指数 综合反映粘性土的特性以及各类重要因素的影响 因此可用于土的分类及其性质的评估 反映粘性土可塑性的大小 液限和塑限之差的百分数值 去掉百分号 成为塑性指数 液 塑限联合测定仪 塑限测定方法 搓滚法 调制均匀的湿图样 在毛玻璃上搓滚成3毫米直径的土条 若这个时刻恰好出现裂缝 就把土条的含水率定为塑限液塑限联合测定法 取代表性试样 加入不同数量的纯水 调制成三种不同稠度的试样 用电磁落锥测定圆锥
7、在自重作用下经5秒后沉入试样的深度 以含水率为横坐标 圆锥入土深度为纵坐标 在双对数纸上绘制关系曲线 入土深度2毫米所对应的含水率为塑限 液 塑限联合测定仪 液限测定方法 土工试验方法标准 GB T50123 1999 规定用液塑限联合测定仪测出圆锥入土深度恰好为17毫米所对应的含水率为17毫米液限 铁路工程勘察规范 入土深度恰好为10毫米所对应的含水率为10毫米液限 岩土工程勘察规范 2 液性指数 反映粘性土软硬程度 稠度 潮湿程度 固态或半固态 可塑状态 液态 重塑土和原状土 粘性土的结构性和灵敏度 灵敏度 原状土与重塑土的强度比 2 4 中等灵敏 4 8 灵敏 8 16 特别灵敏 16
8、超灵敏 触变性 第四节土的结构与构造 1 单粒结构 土的结构 土中颗粒及其集合物的堆积方式和相互联结方式 生成时重力起主要作用 颗粒之间以机械作用为主 粗粒土 单粒结构 疏松状态 左图 在荷载作用下 会使土粒移向更稳定的位置而更加密实 同时产生较大的变形 密实状态 右图 比较稳定 粉土 蜂窝结构 土粒下沉过程中 接触点引力大于下沉土粒重量形成链环状单元 很多这样的链环状单元联接起来 便形成孔隙较大的蜂窝状结构 蜂窝状结构常在粉土 粘土类中遇到 2 蜂窝结构 微小的粘粒 重量极轻 靠其自重在水中下沉 极为缓慢 土粒表面常带有同号电荷 因而悬浮在水中作分子热运动 不能相互碰撞结成粒团下沉 在悬液介
9、质发生变化时 土表面的弱吸着水厚度减薄 运动着的粘粒相互聚合 以面对边或者面对角的接触 并凝结成 3 絮状结构 特点 孔隙很大 强度低 压缩性高 对扰动比较敏感 土粒间的联接强度会由于压密和胶结作用而逐渐得到加强 二 土的构造1 层状构造土粒在沉积过程中 由于不同的地质作用和沉积环境条件 大体相同的物质成分和土粒大小在水平方向沉积成一定厚度 呈现出成层特征 2 裂隙构造裂隙构造是指土层中存在的各种裂隙 裂隙中往往有盐类的沉淀 3 结核构造在细粒土中明显掺有大颗粒或聚集的铁质 钙质等结合体 贝壳等杂物称为结核构造 三 土的特性 1 土有较大的压缩性 2 土颗粒之间具有相对移动性 3 土具有较大的
10、透水性 土的三个特性对应土力学三个定律 1 压缩性 压密定律2 相对移动性 库仑定律3 透水性 达西定律 土的三个特性 第五节土的工程分类及野外鉴别方法 一 土的工程分类 按 铁路桥涵地基和基础设计规范 TB1002 5 99 对土 石的工程分类 土 岩 的工程分类 岩土 岩石 碎石土 粉土 特殊土 砂土 粘性土 二 特殊土 三 特殊土的野外鉴别方法 三 特殊土的野外鉴别方法 第六节土的压实性 土的压实性指在一定的含水率下 以人工或机械的方法 使土体能够压实到某种密实程度的性质 土工建筑物 如土坝 土堤及道路填方是用土作为建筑材料填筑而成 为了保证填土有足够的强度 较小的压缩性和透水性 在施工
11、中常常需要压密填料 以提高土的密实度和均匀性 填土的密实度常以其干密度来表示 在实验室内研究土的密实性是通过击实试验进行的 一 概述 轻型 粒径小于5毫米 重型 粒径小于40毫米 56下 分5层击实 二 击实试验 25下 分三层击实 最大干重度和最优含水量 饱和线 影响最大干重度 或最大干密度 的几个因素 三 一 含水量的影响 1 在填土工程中注意控制土的含水量 在土较干或较湿时都不容易将土击实到最密实状态 2 含水量过高或过低对填土工程都是不利的 二 击实功能的影响 同一种土 压实功能小 则能达到的最大干密也小 最优含水率大 压实功能大 则能达到的最大干密度也大 最优含水率小 三 土类和级配的影响同样的含水率情况下 粘性土的粘粒含量越高或塑性指数越大 越难于压实 级配良好的土易于压实 反之则不易压实 对于中小型工程 可用下式估算最大干重度 四 填土的含水量和辗压标准的控制 对于无粘性土 含水率对压实性的影响没有像粘性土那么敏感 其击实曲线与粘性土是不同的 因此在无粘性土的实际填筑中 同时需要不断洒水使其在较高含水率下压实 无粘性土的填筑标准 通常是用相对密实度来控制的 一般不进行击实试验 五 粗粒土的压实性
