1、2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,第一节 概述,一、土的生成1.概念：土是地壳表面的岩石风化后产生的碎屑堆积物。 注：,目前土主要是指第四纪土。,2、风化作用分为：物理风化 原生矿物化学风化 次生矿物生物风化 有机质（或腐殖质）,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,原生矿物,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,次生矿物,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,有机质（或腐殖质）,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,二、土的结构与构造 (一) 、土的结构: 1
2、 、概念:指土粒相互排列的特征和粒间的联结能力。 2 、土的结构类型与特征: 、土的结构类型有：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。 注：以上三种结构的工程性质逐渐降低，依次为最好、次之、最差。 、特征：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,A 、单粒结构 粗大土粒在水和空气中下沉，而形成的全部由砂粒及更粗大土粒组成的土具有该结构，分为两种：疏松单粒结构，骨架不稳定，易变形，未经处理不易做地基；紧密单粒结构，土粒排列紧密，强度较大，压缩性较小，是良好的天然地基。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,B 、蜂窝结构 主要由粉粒(0.020.005
3、)组成的土的结构形式，在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，由于土粒间的分子引力大于颗粒自重，则下沉土粒被吸引，不再下沉，形成很大孔隙的蜂窝结构。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,C 、絮状结构 由粘粒(0.005mm)集合体组成的结构形式，粘粒在水中长期悬浮，并在水中运动时形成小链环状的土集粒而下沉，这种小链环被吸引，形成大链环状的絮状结构。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,二、土的构造: 1 、概念: 是指同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征。 2 、主要有如下构造类型: 、层状构造：土层由不同颜色、不同粒径的土组成层理，是细粒土
4、的一个重要特征。 、分散结构：土层中土粒分布均匀，性质相近，如砂、卵石层等具有该种构造。 、结核状构造：在细粒土中掺有粗颗粒或各种结核，工程上性质取决于细粒土成份，如含砾石的冰绩粘土。 、裂隙状构造：土中有很多不连续的小裂隙，有的硬塑或坚硬状态的粘土为此构造。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,三、土的工程特性1、压缩性高2、强度低3、透水性大 四、土的生成与工程特性的关系1、搬运、沉积条件通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土。2、沉积年代通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。3、沉积的自然地理环境自然地理环境的不同所生成的土的工程性质差异很大。,2019年
5、2月20日星期三,Teacher Yang Ping,在天然状态下，土呈三相系，即由固体颗粒、水和空气三相所组成。 饱和土和干土都是二相土。 注：当孔隙全部为水填充时，称为饱和土。反之，当孔隙中没有水，全部为气体填充时，称为干土。,第二节 土的三相组成,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,一、土中固体颗粒（简称土粒） 、基本概念 1 、粒度：指土粒的大小，通常用粒径d表示，单位mm。 注：当d越小时，粘性越好；反之，当d越大时，粘性越差。 2 、粒组：界于一定粒度范围内的土粒。 3、界限粒径：划分粒组的分界尺寸。 注：工程上根据界限粒径200、60、2、0.075和
6、0.005mm把土粒分为：漂石（块石）颗粒、卵石（碎石）颗粒、园砾（角砾）颗粒、砂粒、粉粒及粘粘六大类。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping, 、土的粒径级配 1.颗粒级配（粒度成分）：土中颗粒大小及搭配组合情况。 2.测定方法： 、d0.075mm时，采用筛分法; 、当 d0.075mm时，采用比重计法； 、当土中同时含有大于和小于0.075mm的土颗粒时，应采用两种方法联合测定。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,3、颗粒级配累计曲线：,注：若曲线陡，表示土粒均匀，级配不良；反之，曲线平缓，表示土粒不均匀，级配良好。,2019年2月
7、20日星期三,Teacher Yang Ping,根据累计曲线，可确定两个定量指标： A、不均匀系数：,B、曲率系数：,式中d60、d30、d10分别相当于小于某粒径土重量累计百分含量为60%、30%及10%对应的粒径，分别为限制粒径、中值粒径和有效粒径，对于同一种土，d60d30d10。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,3、评定方法： 、Cu表示土粒大小的均匀程度， Cu，土粒越不均匀，级配良好。适应于对级配连续的土进行判断。 一般情况下，工程上把Cu 5的土看作是均粒土，级配不良； Cu 10的土是非均粒土，级配良好。 、 对级配不连续的土，则采用Cu、 C
8、c两个指标进行判断。当砾类土或砂类土同时满足Cu 5和Cc =13时，级配良好。 注：级配不连续指缺乏中间粒组（ d60、与d10之间的某粒组）的土，累计曲线呈台阶状。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,二、土中水 、土中液态水：存在于土中的液态水有结合水和自由水两种。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,结合水：是电场范围内的水。、强结合水 ：指紧靠土粒表面的结合水膜，是不因重力作用变化的固态水，其特点是：A、没有溶解盐的能力，不能传递静水压力，只有吸热变成 蒸汽时才能移动。B、只含有强结合水的土表现为固态。、弱结合水：紧靠强结合水的
9、外围而形成的结合水膜。其 特点是：A、不能传递静水压力，水膜较厚的向较弱的缓慢移动。B、当土中含有弱结合水时，土是半固态的可塑状态，即是粘性土具有可塑性的机制所在。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的水，可分为重力水和毛细水。 、重力水，存在于地下水位以下的透水土层中的地下水，对土颗粒产生浮力，重力水位差能产生渗流；是砂、粘土中常有的水体，能传递静水压力，是土中孔隙压力的主要构成水体，地下水位升降会引起土中应力变化，开挖基坑时要防止动水压力引起的流砂现象。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,、毛
10、细水，受到水与空气交界面张力作用的自由水，在粉细砂中，土的毛细现象较重。注意两点： A、毛细水上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基土的侵蚀和冻涨等有重要影响。 B、干旱地区地下水中可溶盐随毛细水上升不断蒸发，盐份便积聚于靠近地表处而形成盐渍土。 （二）、气态水：对土的性质影响不大。 （三）、固态水：对土的工程性质影响大。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,三、土中气 A、细粒土封闭气体弹性变形土的渗透性差，强度受到封闭气体影响。 B、粗粒土气与大气连通残余变形土的渗透性大，变形稳定，强度一般较大，即连通气体一般不影响土的性质。,2019年2月20日星期三,Teac
11、her Yang Ping,第三节 土的三相比例指标,把表示土中三相比例关系的物理量称为土的三相比例指标。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,一、土粒比重Gs 1.概念：土粒质量与同体积的4C时的纯水质量之比，亦称土粒相对密度。无纲量 2.计算公式：,3.测定方法：比重瓶法,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,二、土的密度 1.概念：土单位体积的质量。 2.计算公式：,3.测定方法：环刀法,注：土的密度随着土的矿物成分、孔隙大小和水的含量而不同，天然状态下的土的密度一般为1.62.0t/m3。,2019年2月20日星期三,Teacher
12、 Yang Ping,三、含水量w 1.概念：土中水质量与土粒质量的百分比。 2.计算公式：,3.实测方法：烘干法,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,四、孔隙比e 1.概念：土中孔隙体积与土粒体积之比。 2.计算公式：,注：孔隙比反映了土的密实度，e1时，土是疏松的高压缩性土。同一类土的孔隙比越大，土的压缩性和透水性越大，而其强度就越小。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,五、孔隙率n 1.概念：土中孔隙体积与土体体积之比，用百分数表示。 2.计算公式：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,六、饱和度Sr
13、1.概念：土孔隙中水的体积与孔隙体积之比，用百分数表示。 2.计算公式：,3.判断土的干湿程度： Sr=0为干土。 0Sr100%为三相土。 Sr=100%为饱和土。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,七、土的干密度d 1.概念：土单位体积中固体颗粒部分的质量。 2.计算公式：,注：土的干密度越大，表示土越密实。填土夯实时，常以土的干密度来控制土的夯实标准。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,八、土的饱和密度sat 1.概念：土孔隙中充满水时的单位体积质量。 2.计算公式：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Pin
14、g,九、土的有效密度 1.概念：在地下水位以下，土单位体积中土粒质量与同体积水的质量之差，也叫浮密度。 2.计算公式：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,十、土的重度 1.土的天然重度 ： = .g 2.土的干重度：d= d.g 3.土的饱和重度：sat= sat.g 4.土的有效重度：=.g= sat - w,注：各密度或重度指标的关系： sat d sat d 上式中g为重力加速度，水的重度w= w.g=10KN/m3,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,十一、实测指标与计算指标间的换算有两种换算方法，分别为令Vs=1和令V=1 。
15、现以令Vs=1为例进行讲解：已知：实测指标Gs、w、求解：其它指标解：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,推导：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,由上式得：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,第四节 无粘性土的密实度,无粘性土一般是指砂类土或碎石类土。不具有可塑性，呈单粒结构。它们的物理状态取决于土的密实程度。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,一、判断无粘性土的密实程度 1.用天然孔隙比e衡量。 2.工程上用相对密度Dr来衡量。,emax 砂土在最松散状态时的孔隙比,即最
16、大孔隙比. emin 砂土在最密实状态时的孔隙比,即最小孔隙比. e-砂土在天然状态时的孔隙比.,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,按相对密实度Dr划分砂土的密实度：,3.规范建议用标准贯入试验锤击数N63.5来划分. 4、野外鉴别 注：前三种方法主要针对砂土,后一种主要针对碎石土.,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,第五节、粘性土的物理特征,一、粘性土的可塑性及界限含水量,w,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,、可塑状态：就是指粘性土在某含水量范围内,可用外力塑成任何形状而不发生裂纹,并当外力移去后仍能
17、保持既得的形状,土的这种性能叫可塑性。 、界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态的含水量。 、液限wL:粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。 测定方法：1、锥式液限仪（国内）2、碟式液限仪（国外） 、塑限wp ：粘性土由半固态转到可塑状态的界限含水量。 测定方法：1、搓条法2、锥式液限仪联合测定,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,(五).缩限ws：指粘性土随含水量的减少，体积开始不变时的含水量。 测定方法：烘干法 二、粘性土的可塑性指标 1、塑性指数Ip：是指液限和塑限的差值（省去%符号），即：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Pi
18、ng,Ip的含义： 、Ip表示结合水的含量多少。 、表示土粒组成、矿物成份。 、反映抗剪强度、压缩性指标。 、Ip10，为粘性土分类。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,2.液性指数IL：是指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，即：,作为判别粘性土软硬程度的标准，其划分标准(GB5002194)见下表：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,三.粘性土的结构性和灵敏度 1、土的结构性：指天然土的结构受到扰动影响而改变的特性。一般用灵敏度衡量。 2. 灵敏度St：是指原状土无侧限抗压强度与扰动土无侧限抗压强度之比。即：,2019年
19、2月20日星期三,Teacher Yang Ping,3.地基规范根据灵敏度将饱和粘性土分为三类:低灵敏度土 14,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,四、粘性土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 1、粘性土的胀缩性：是指粘性土具有吸水膨胀和失水收缩的两种变形特性。 2、土的湿陷性：是指土在自重压力作用下或自重压力和附加压力综合作用下，受水浸湿后，使土的结构迅速破坏而发生显著的附加下陷特征,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,3.土的冻胀性:是指土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特性。其危害有 冻土的冻胀会使路基隆起，使柔性路面鼓包、
20、开裂，使刚性路面错缝或折断；冻胀还使建筑物抬起，引起建筑物开裂、倾斜，甚至倒塌。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,对工程危害更大的是春暖土层解冻融化后，由于土层上部积聚的冰晶体融化，使土中含水量大大增加，加之细粒土排水能力差，土层软化，强度大大降低。路基土冻融后，在车辆反复碾压下，易产生路面开裂、冒泥，即翻浆现象。冻融也会使房屋、桥梁、涵管发生大量不均匀下沉，引起建筑物开裂破坏。,注:确定基础埋深时,必须考虑地基土的冻胀性。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,第六节 土的分类标准,一、土的分类原则 1、分类目的：在于通过一种通用的鉴
21、别标准，以便于对不同土类作有价值的比较、评价，进行学术与经验的交流。 2、土的分类原则： 简明的原则：土的分类体系采用的指标，既要能综合反映土的主要工程性质，又要其测定方法简单，且使用方便。 工程特性差异的原则：土的分类体系采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,3、目前国内外的两大类工程分类体系： 、建筑工程系统的分类体系：侧重于把土作为建筑地基和环境，故以原状土为基本对象。 、工程材料系统的分类体系：侧重于把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土等工程，以扰动土为基本对象。,2019年2月20日星期三,Teach
22、er Yang Ping,二、土的总分类体系：,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,三、建筑地基土的分类 一）.岩石：是指颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。其分类如下： 1.按坚固性分为硬质和软质岩石。 2.按风化程度分为微风化、中等风化、强风化岩石。 二）.碎石土：是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。根据颗粒级配和形状进一步划分为漂石、块石、卵石、碎石、园砾和角砾。,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,三）、砂土：是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。按颗粒级配分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。 四）、粉土：是塑性指数Ip10，粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。 五）、粘性土：是塑性指数Ip10的土。按塑性指数粘性土可进一步分为：粘土 Ip17粉质粘土 10Ip17,2019年2月20日星期三,Teacher Yang Ping,六）、其它：具有一定分布区域或工程意义，具有长期特殊成分、状态和结构特征的土称为特殊土。它分为湿陷性土、红粘土、软土、混合土、填土、冻土、膨胀岩土、盐岩渍土、风化岩与残积土、污染土、人工填土等。,
