土力学地基基础土的物理性质及工程分类.pptx

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1、第一节 土的生成与特性1 土的生成2 土的结构和构造3 土的工程特性 4 土的生成与工程特性的关系第1页/共64页1 土的生成 土土是是由由岩岩石石，经经物物理理化化学学风风化化，剥剥蚀蚀，搬搬运运，沉沉积积，形形成成固固体体矿矿物物、液液体体水水和和气气体体组组成成的一种混合体。的一种混合体。不同的风化作用形成不同性质的土。不同的风化作用形成不同性质的土。风化作用主要有一下三种类型：风化作用主要有一下三种类型：物理风化物理风化 化学风化化学风化 生物风化生物风化第2页/共64页1 土的生成（1 1）物物理理风风化化：岩岩石石经经风风、霜霜、雨雨、雪雪的的侵侵蚀蚀，温温度度、湿湿度度的的变变化

2、化，发发生生不不均均匀匀膨膨胀胀或或收收缩缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块的风化过程。使岩石产生裂隙，崩解为碎块的风化过程。岩岩石石在在物物理理风风化化作作用用下下，只只改改变变颗颗粒粒的的大大小和形状，不改变原来的矿物成分。小和形状，不改变原来的矿物成分。物物理理风风化化是是产产生生粗粗粒粒土土（无无黏黏性性土土）的的主主要风化形式。要风化形式。（2 2）化化学学风风化化：岩岩石石的的碎碎屑屑与与水水、氧氧气气、二二氧氧化化碳碳等等物物质质接接触触，逐逐渐渐发发生生化化学学变变化化，原原有有的的矿矿物物成成分分发发生生改改变变，产产生生新新的的矿矿物物成成分分（次次生生矿物）的风化过程。矿物）

3、的风化过程。化化学学风风化化是是产产生生细细粒粒土土（黏黏性性土土）的的主主要要风化形式。风化形式。第3页/共64页1 土的生成（3 3）生生物物风风化化：由由动动、植植物物和和人人类类的的活活动动对对岩岩体的破坏统称为生物风化过程。体的破坏统称为生物风化过程。生生物物风风化化是是一一种种夹夹杂杂了了多多种种因因素素的的比比较较复复杂的风化过程。杂的风化过程。在在自自然然界界中中，一一般般情情况况下下是是三三种种风风化化过过程程共共同同作作用用，形形成成了了我我们们现现在在的的自自然然地地貌貌和和地地球球表面的各种土的类型。表面的各种土的类型。第4页/共64页2 土的结构和构造（1 1）土土的

4、的结结构构：土土颗颗粒粒之之间间的的相相互互排排列列和和联联结结形式。形式。土的结构一般分为下列三种土的结构一般分为下列三种单单粒粒结结构构：粗粗粒粒土土（卵卵石石、砂砂土土等等）在在沉沉积积过过程程中中，每每个个颗颗粒粒在在自自重重作作用用下下单单独独下下沉沉达达到到稳定状态。稳定状态。蜂蜂窝窝结结构构：土土颗颗粒粒较较细细（粒粒径径小小于于0.02mm0.02mm）时时，在在水水中中单单个个下下沉沉，碰碰到到已已沉沉积积的的土土粒粒，由由于于土土粒粒之之间间的的分分子子引引力力大大于于土土粒粒自自重重，使使得得下下沉沉的的土土粒粒被被吸吸引引而而不不再再下下沉沉。一一粒粒粒粒依依次次被被吸

5、吸引，形成很大孔隙的蜂窝状结构。引，形成很大孔隙的蜂窝状结构。第5页/共64页絮絮状状结结构构（二二级级蜂蜂窝窝结结构构）：粒粒径径极极细细的的黏黏土土颗颗粒粒（粒粒径径小小于于0.005mm0.005mm）在在水水中中长长期期悬悬浮浮，这这些些土土粒粒在在水水中中运运动动，相相互互碰碰撞撞，吸吸引引，逐逐渐渐形形成成小小链链环环状状的的土土集集粒粒，质质量量增增大大而而下下沉沉，小小链链又又可可相相互互吸吸引引，不不断断延延伸伸，形形成成大大链链。因因此此称称为为絮絮状状结结构构或或二二级级蜂蜂窝窝结结构构。此此结结构构在在海海积积黏土中比较常见。黏土中比较常见。2 土的结构和构造第6页/共

6、64页 工程性质工程性质 三种结构中，以密实的单粒结构工程三种结构中，以密实的单粒结构工程性质最好；而蜂窝结构和絮状结构，强度性质最好；而蜂窝结构和絮状结构，强度低、压缩性高，不能直接用作天然地基。低、压缩性高，不能直接用作天然地基。（2 2）土的构造：同一土层中，土颗粒之间）土的构造：同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征。相互关系的特征。土的构造比较常见的有下列四种土的构造比较常见的有下列四种层状构造：土层由不同的颜色或不同的层状构造：土层由不同的颜色或不同的粒径的土类组成，形成层理，一层一层互粒径的土类组成，形成层理，一层一层互相平行。相平行。此构造是细粒土的重要特征。此构造是细粒土的重要

7、特征。2 土的结构和构造第7页/共64页分散构造：土层中的土粒分布均匀，性质相分散构造：土层中的土粒分布均匀，性质相近。近。此构造主要有砂土、卵石层等。此构造主要有砂土、卵石层等。结核状构造：在细粒土中混有粗颗粒或结核结核状构造：在细粒土中混有粗颗粒或结核等物质。例如含礓石的粉质黏土、含砾石的冰等物质。例如含礓石的粉质黏土、含砾石的冰碛黏土等。碛黏土等。裂隙状构造：土体中有很多不连续的小裂隙。裂隙状构造：土体中有很多不连续的小裂隙。如硬塑或坚塑状态的黏土。如硬塑或坚塑状态的黏土。工程性质工程性质 一般分散构造的工程性质最好；层状构造一般分散构造的工程性质最好；层状构造要看其层间结构；结核状构造

8、工程性质的好坏要看其层间结构；结核状构造工程性质的好坏取决于其细粒土的部分；裂隙状构造因其裂隙取决于其细粒土的部分；裂隙状构造因其裂隙部位强度低，渗透性大，工程性质最差。部位强度低，渗透性大，工程性质最差。2 土的结构和构造第8页/共64页 土与其他连续介质的建筑材料相土与其他连续介质的建筑材料相比，具有三个显著的工程特性：压缩比，具有三个显著的工程特性：压缩性高、强度低、渗透性大。性高、强度低、渗透性大。这三个工程特性虽然在不同土类这三个工程特性虽然在不同土类中差别很大，但要与土和其他建筑材中差别很大，但要与土和其他建筑材料的差别相比，不同土质之间的差距料的差别相比，不同土质之间的差距就非常

9、小了，有相对较大的数量级上就非常小了，有相对较大的数量级上的差距。的差距。3 土的工程特性第9页/共64页（1 1）搬运，沉积条件）搬运，沉积条件 一般流水搬运沉积的土要优于风力搬一般流水搬运沉积的土要优于风力搬运沉积的土。运沉积的土。（2 2）沉积年代）沉积年代 通常土的沉积年代越久，其工程性质通常土的沉积年代越久，其工程性质越好。越好。（3 3）沉积的自然地理环境）沉积的自然地理环境 我国地域辽阔，不同自然地理环境下我国地域辽阔，不同自然地理环境下所生成的土的工程性质也一般相差较大。所生成的土的工程性质也一般相差较大。4 土的生成与工程特性的关系第10页/共64页第二节 土的三相组成 土的

10、三相组成：土由固体矿物、水和土的三相组成：土由固体矿物、水和气体三部分组成。气体三部分组成。土中固体矿物构成土的骨架，骨架之土中固体矿物构成土的骨架，骨架之间存在大量孔隙，孔隙由水和气体填充。间存在大量孔隙，孔隙由水和气体填充。本节主要介绍一下三个内容：本节主要介绍一下三个内容：1 1 土的固体颗粒土的固体颗粒2 2 土中水土中水3 3 土中气体土中气体第11页/共64页1土的固体颗粒（1 1）土粒的矿物成分：主要分为三类）土粒的矿物成分：主要分为三类原生矿物：由岩石经物理风化生成，其成分原生矿物：由岩石经物理风化生成，其成分与母岩相同。与母岩相同。原生矿物主要包括：单矿物颗粒（一个颗粒原生矿

11、物主要包括：单矿物颗粒（一个颗粒由一种单一的矿物构成）；多矿物颗粒（一个颗由一种单一的矿物构成）；多矿物颗粒（一个颗粒包含多种矿物）。粒包含多种矿物）。次生矿物：母岩岩屑经化学风化，改变化学次生矿物：母岩岩屑经化学风化，改变化学成分，成为一种很细小的新矿物，主要为黏土矿成分，成为一种很细小的新矿物，主要为黏土矿物。物。黏土矿物根据其微观结构不同，分为蒙脱石、黏土矿物根据其微观结构不同，分为蒙脱石、伊利石、高岭石三种。伊利石、高岭石三种。腐殖质：土中腐殖质含量高，会使土的压缩腐殖质：土中腐殖质含量高，会使土的压缩性增大。有机质含量超过性增大。有机质含量超过3%5%3%5%的土一般不宜的土一般不宜

12、作为填筑材料。作为填筑材料。第12页/共64页1土的固体颗粒（2 2）土颗粒的大小与形状）土颗粒的大小与形状 土颗粒的大小：自然界中土颗粒大小相差悬土颗粒的大小：自然界中土颗粒大小相差悬殊；颗粒大小不同的土，其工程性质也不同。我殊；颗粒大小不同的土，其工程性质也不同。我们一般把土的粒径按其性质分为六个粒组，每个们一般把土的粒径按其性质分为六个粒组，每个粒组内的土的工程性质相似。粒组内的土的工程性质相似。通常粗粒土的压缩性低、强度高、渗透性大。通常粗粒土的压缩性低、强度高、渗透性大。土颗粒的形状：表面粗糙、有棱角的土，之土颗粒的形状：表面粗糙、有棱角的土，之间不易滑动，其抗剪强度比表面光滑的高。

13、间不易滑动，其抗剪强度比表面光滑的高。第13页/共64页1 土的固体颗粒（3 3）土的颗粒级配）土的颗粒级配 土的颗粒级配：土中各粒组的相对含量，以占土的颗粒级配：土中各粒组的相对含量，以占总质量的百分数来表示。总质量的百分数来表示。我们通常用两种方法分析土颗粒的粒径，即：我们通常用两种方法分析土颗粒的粒径，即：筛析法和密度计法。筛析法和密度计法。筛析法：适用于粒径筛析法：适用于粒径d d0.075mm0.075mm的土。的土。筛析法的主要工具是一套标准分析筛，其孔径筛析法的主要工具是一套标准分析筛，其孔径分别为分别为2020、1010、5 5、2.02.0、1.01.0、0.50.5、0.2

14、50.25、0.075mm0.075mm。筛析机一般振筛。筛析机一般振筛10min 15min10min 15min。密度计法：适用于粒径密度计法：适用于粒径d d0.075mm0.075mm的土。的土。密度计法的主要工具是土壤密度计和密度计法的主要工具是土壤密度计和1000mL1000mL的的量筒。量筒。第14页/共64页1 土的固体颗粒 根据土粒直径大小的不同，在水中的沉降速根据土粒直径大小的不同，在水中的沉降速度也不同的特性，将密度计置于土水悬液中，记度也不同的特性，将密度计置于土水悬液中，记录录0.50.5、1 1、2 2、5 5、1515、3030、6060、120120、1440m

15、in1440min时密度计的读数，再经计算即可得到。时密度计的读数，再经计算即可得到。颗粒分析实验结果，可绘制出土的粒径级配颗粒分析实验结果，可绘制出土的粒径级配曲线。纵坐标表示小于某粒径的土粒占土体总质曲线。纵坐标表示小于某粒径的土粒占土体总质量的百分数；横坐标则表示土的粒径。量的百分数；横坐标则表示土的粒径。第15页/共64页1 土的固体颗粒 不均匀系数不均匀系数C Cu u：当当C Cu u很小时，曲线很陡，表明土比较均匀；很小时，曲线很陡，表明土比较均匀；当当C Cu u很大时，曲线平缓，表示土的级配良好。很大时，曲线平缓，表示土的级配良好。曲率系数曲率系数C Cc c：第16页/共6

16、4页1 土的固体颗粒 不均匀系数不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c都是土都是土颗粒组成的重要表征。颗粒组成的重要表征。砾石和砂土的砾石和砂土的C Cu u 5 5且且C Cc c=1 3=1 3为级为级配良好；土的级配不能同时满足配良好；土的级配不能同时满足C Cu u和和C Cc c两个要求时，表明土的级配不良。两个要求时，表明土的级配不良。第17页/共64页2 土中水 土的孔隙中有水，水分子土的孔隙中有水，水分子H H2 2OO为极性分子，为极性分子，由带正电的氢离子和带负电的氧离子组成。黏土由带正电的氢离子和带负电的氧离子组成。黏土土粒表面一般带负电，可在土粒周围形成

17、电场，土粒表面一般带负电，可在土粒周围形成电场，吸引水分子带正电的氢离子一端（水流内部本身吸引水分子带正电的氢离子一端（水流内部本身存在氢键），使其定向排列，形成水膜。存在氢键），使其定向排列，形成水膜。第18页/共64页2 土中水 土中水一般分为四种，即结合水、自由土中水一般分为四种，即结合水、自由水、气态水和固态水。水、气态水和固态水。（1 1）结合水）结合水强结合水（吸着水）：由黏土表面的电分强结合水（吸着水）：由黏土表面的电分子力牢固地吸引水分子，使其紧靠土粒表面，子力牢固地吸引水分子，使其紧靠土粒表面，厚度只有几个水分子厚，小于厚度只有几个水分子厚，小于0.0030.003 mm。强

18、结合水性质接近固体，不传递静水压强结合水性质接近固体，不传递静水压力，力，100100不气化，密度不气化，密度 w w=1.2 2.4 g/cm=1.2 2.4 g/cm3 3，具有很大的黏滞性、弹性和抗剪强度。具有很大的黏滞性、弹性和抗剪强度。若黏土只有强结合水，则呈坚硬状态。若黏土只有强结合水，则呈坚硬状态。第19页/共64页2 土中水弱结合水（薄膜水）：在强强结合水外侧，也弱结合水（薄膜水）：在强强结合水外侧，也由黏土表面的电分子力吸引由黏土表面的电分子力吸引 ，厚度小于，厚度小于0.50.5 mm，密，密度度=1.0 1.7 g/cm=1.0 1.7 g/cm3 3。弱结合水也不传递静

19、水压力，呈黏滞状态，弱结合水也不传递静水压力，呈黏滞状态，此部分水对黏土的影响最大。此部分水对黏土的影响最大。（2 2）自由水：离土粒较远，在土粒表面的电场作）自由水：离土粒较远，在土粒表面的电场作用范围以外，以自由散乱地形式排列。用范围以外，以自由散乱地形式排列。自由水主要分为两种：自由水主要分为两种：重力水：位于地下水位以下，有浮力作用，可重力水：位于地下水位以下，有浮力作用，可从总水头较高处向较低处流动。从总水头较高处向较低处流动。毛细水：也位于地下水位以下，受毛细作用。毛细水：也位于地下水位以下，受毛细作用。（3 3）气态水：即水汽，对土的性质影响不大。）气态水：即水汽，对土的性质影响

20、不大。（4 4）固态水：）固态水：0 0以下的自由水会凝固为固态水。以下的自由水会凝固为固态水。第20页/共64页3 土中气体 土的固体颗粒之间存在孔隙，没有土的固体颗粒之间存在孔隙，没有被水填充的部分为被水填充的部分为土的气体组成土的气体组成。土中。土中气体主要分为两类：气体主要分为两类：（1 1）自由气体：与大气相通，土层受压）自由气体：与大气相通，土层受压时会逸出，一般对工程无影响。时会逸出，一般对工程无影响。（2 2）封闭气泡：与大气隔绝，一般存在）封闭气泡：与大气隔绝，一般存在于黏土中，土层受压时，封闭气泡缩小，于黏土中，土层受压时，封闭气泡缩小，卸荷时气泡又膨胀，形成有弹性的卸荷时

21、气泡又膨胀，形成有弹性的“橡橡皮土皮土”，使土体压实困难，渗透性降低。，使土体压实困难，渗透性降低。第21页/共64页第三节 土的物理性质指标 土的三相分布草图：固相集中于下部，土的三相分布草图：固相集中于下部，液相居中部，气相集中于上部，以适当比液相居中部，气相集中于上部，以适当比例画成的一个草图，左侧标出各相的质量，例画成的一个草图，左侧标出各相的质量，右侧注明各相的体积。如下图所示：右侧注明各相的体积。如下图所示：第22页/共64页第三节 土的物理性质指标1 土的三项基本物理性质指标2 反映土的松密程度的指标3 反映土中含水程度的指标4 特定条件下土的密度（重度）第23页/共64页1 土

22、的三项基本物理性质指标（1 1）土的密度）土的密度 和土的重度和土的重度 物理意义物理意义 土的密度土的密度：单位体积土的质量，：单位体积土的质量，g/cmg/cm3 3。土的重度土的重度：单位体积土所受的重力，即：单位体积土所受的重力，即 =g=9.8g=9.8 1010 ，kN/mkN/m3 3。表达式表达式常见值常见值 =1.62.2 g/cm=1.62.2 g/cm3 3，=1622=1622kN/mkN/m3 3。测定方法测定方法 环刀法：适用于黏土和粉土。环刀法：适用于黏土和粉土。灌水法：适用于卵石、砾石和原状砂。灌水法：适用于卵石、砾石和原状砂。第24页/共64页1 土的三项基本

23、物理性质指标（2 2）土粒相对密度）土粒相对密度GGs s(d(ds s)物理意义物理意义 土粒相对密度土粒相对密度Gs(ds)Gs(ds)：土中固体矿物的：土中固体矿物的质量与同体积质量与同体积4 4时纯水的质量比值。时纯水的质量比值。表达式表达式常见值常见值 砂土砂土 GsGs =2.652.69=2.652.69；粉土粉土 GsGs =2.702.71=2.702.71；黏土黏土 GsGs =2.722.75=2.722.75。测定方法测定方法 主要有比重瓶法和经验值。主要有比重瓶法和经验值。第25页/共64页1 土的三项基本物理性质指标（3 3）土的含水率）土的含水率ww物理意义物理意

24、义 土的含水率土的含水率w w：土中含水的量值，数值为土：土中含水的量值，数值为土中水的质量和固体矿物质量的比值，用百分数表中水的质量和固体矿物质量的比值，用百分数表示。示。表达式表达式常见值常见值 砂土砂土 ww =0%40%=0%40%；黏土黏土 ww =20%60%=20%60%（w w 0 0时，黏土呈坚硬时，黏土呈坚硬状态）。状态）。测定方法测定方法 主要为烘干法。主要为烘干法。第26页/共64页2 反映土的松密程度指标（1 1）土的孔隙比）土的孔隙比e e物理意义物理意义 土的孔隙比土的孔隙比e e：土中孔隙体积与固体颗粒：土中孔隙体积与固体颗粒体积之比。体积之比。表达式表达式常见

25、值常见值 砂土砂土 e e =0.51.0=0.51.0；黏土黏土 e e =0.51.2=0.51.2。测定方法测定方法 主要为实验测算。主要为实验测算。第27页/共64页2 反映土的松密程度指标（2 2）土的孔隙度（孔隙率）土的孔隙度（孔隙率）n n物理意义物理意义 土的孔隙度（孔隙率）土的孔隙度（孔隙率）n n：用以表示孔隙：用以表示孔隙体积的含量，即土中孔隙占土体总体积的百分体积的含量，即土中孔隙占土体总体积的百分比。比。表达式表达式常见值常见值 n=30%50%n=30%50%。测定方法测定方法 主要为实验测算。主要为实验测算。第28页/共64页3 反映土中含水程度的指标（1 1）含

26、水率）含水率ww（前面已述）（前面已述）（2 2）土的饱和度）土的饱和度Sr物理意义物理意义 土的饱和度土的饱和度Sr：水在土体孔隙中的充满程：水在土体孔隙中的充满程度。度。表达式表达式常见值常见值 Sr=01=01。测定方法测定方法 主要为实验测算。主要为实验测算。第29页/共64页（2 2）土的饱和度）土的饱和度Sr工程应用工程应用 主要用于量度砂土和粉土的湿度。主要用于量度砂土和粉土的湿度。3 反映土中含水程度的指标第30页/共64页4 特定条件下土的密度（重度）（1 1）土的干密度）土的干密度 d d和土的干重度和土的干重度d d物理意义物理意义 土的干密度土的干密度 d d：单位土体

27、积下，干土的质：单位土体积下，干土的质量，量，g/cmg/cm3 3。土的干重度土的干重度d d：单位土体积下，干土所受：单位土体积下，干土所受的重力，的重力，kN/mkN/m3 3。表达式表达式第31页/共64页4 特定条件下土的密度（重度）（1 1）土的干密度）土的干密度 d d和土的干重度和土的干重度d d常见值常见值 d d=1.32.0g/cm=1.32.0g/cm3 3；d d=1320kN/m=1320kN/m3 3。测定方法测定方法 主要为环刀法和放射性同位素法。主要为环刀法和放射性同位素法。工程应用工程应用 主要用于测算土方填料的压实程度。主要用于测算土方填料的压实程度。第3

28、2页/共64页4 特定条件下土的密度（重度）（2 2）土的饱和密度土的饱和密度 satsat和土的饱和重度和土的饱和重度 satsat物理意义物理意义 土的饱和密度土的饱和密度 sat sat：孔隙全部充满水时，：孔隙全部充满水时，单位土体积的土的质量，单位土体积的土的质量，g/cmg/cm3 3。土的饱和重度土的饱和重度 sat sat：孔隙全部充满水时，：孔隙全部充满水时，单位土体积的土所受的重力，单位土体积的土所受的重力，kN/mkN/m3 3。表达式表达式常见值常见值 satsat=1.82.3g/cm=1.82.3g/cm3 3；sat sat=1823kN/m=1823kN/m3

29、3。第33页/共64页4 特定条件下土的密度（重度）（3 3）土的有效重度（浮重度）土的有效重度（浮重度）物理意义物理意义 土的有效重度（浮重度）土的有效重度（浮重度）：地下水位以：地下水位以下，土体单位体积所受的重力，再扣除浮力的下，土体单位体积所受的重力，再扣除浮力的部分。部分。表达式表达式式中式中 ww为水的重度，可取为水的重度，可取10kN/m10kN/m3 3。常见值常见值 =813kN/m=813kN/m3 3。第34页/共64页土的物理性质指标汇总第35页/共64页第四节 土的物理状态指标1 无黏性土的密实度2 黏性土的物理状态指标第36页/共64页1 无黏性土的密实度 无黏性土

30、为单粒结构，其最主要的物理状态无黏性土为单粒结构，其最主要的物理状态指标为指标为密实度密实度。工程上划分密实度的标准主要有如。工程上划分密实度的标准主要有如下三种：下三种：（1 1）以孔隙比）以孔隙比e e为标准（没有考虑粒径级配的影响）为标准（没有考虑粒径级配的影响）（2 2）以以相对密度相对密度DDr r为标准（克服了孔隙比的不足）为标准（克服了孔隙比的不足）相对密度：相对密度：第37页/共64页1 无黏性土的密实度（3 3）以标准贯入实验）以标准贯入实验N N为标准为标准 标准贯入实验：在现场进行的一种原位测试。标准贯入实验：在现场进行的一种原位测试。用卷扬机将质量为用卷扬机将质量为63

31、.5kg63.5kg的钢锤，提升的钢锤，提升76cm76cm的高度，让钢锤自由下落，击在锤垫上，使贯入器的高度，让钢锤自由下落，击在锤垫上，使贯入器贯入土中贯入土中30cm30cm所需的锤击数，记为所需的锤击数，记为N N。N N的大小，的大小，反映土的贯入阻力的大小，也可以表征密实度的大反映土的贯入阻力的大小，也可以表征密实度的大小。小。第38页/共64页2 黏性土的物理状态指标 黏性土颗粒很细，与土中水的作用显著。黏性土颗粒很细，与土中水的作用显著。因此黏性土最主要的物理状态指标为因此黏性土最主要的物理状态指标为稠度稠度而而非无黏性土的密实度。非无黏性土的密实度。稠度：土的软硬程度或土对外

32、力引起变稠度：土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力。形或破坏的抵抗能力。稠度主要由以下几种分界含水率来表征。稠度主要由以下几种分界含水率来表征。第39页/共64页2 黏性土的物理状态指标（1 1）液限）液限wwL L(%)(%)定义：黏性土呈液态与塑态之间的分界含定义：黏性土呈液态与塑态之间的分界含水率。水率。测定方法：锥式液限仪和碟式液限仪测定方法：锥式液限仪和碟式液限仪。第40页/共64页2 黏性土的物理状态指标（2 2）塑限）塑限wwP P(%)(%)定义：黏性土呈塑态与半固态之间的分界定义：黏性土呈塑态与半固态之间的分界含水率。含水率。测定方法：滚搓法和液、塑限联合测定法测定

33、方法：滚搓法和液、塑限联合测定法。（3 3）缩限）缩限wwS S(%)(%)定义：黏性土呈半固态与固态之间的分界定义：黏性土呈半固态与固态之间的分界含水率。含水率。土的含水率低于缩限后，土体积就不再随含土的含水率低于缩限后，土体积就不再随含水率降低而缩小，而是保持在一个比较恒定水率降低而缩小，而是保持在一个比较恒定的状态。的状态。测定方法：收缩皿法测定方法：收缩皿法。第41页/共64页2 黏性土的物理状态指标（4 4）塑性指数）塑性指数I IP P定义：液限与塑限的差值，仅取其数值，定义：液限与塑限的差值，仅取其数值，去掉百分号。去掉百分号。物理意义：细粒土处于可塑状态下，含水物理意义：细粒土

34、处于可塑状态下，含水率变化的区间界限。率变化的区间界限。工程应用：用塑性指数为黏性土和粉土定工程应用：用塑性指数为黏性土和粉土定名。名。第42页/共64页2 黏性土的物理状态指标（5 5）液性指数）液性指数I IL L定义：天然含水率与塑限的差值，同液限定义：天然含水率与塑限的差值，同液限与塑限之间的差值之比。与塑限之间的差值之比。物理意义：液性指数又称相对稠度，反映物理意义：液性指数又称相对稠度，反映土的软硬程度。土的软硬程度。工程应用：根据液性指数不同，可将黏性工程应用：根据液性指数不同，可将黏性土分为五种软硬不同的状态。土分为五种软硬不同的状态。第43页/共64页2 黏性土的物理状态指标

35、（6 6）活动度）活动度A A定义：黏性土的塑性指数与土中胶粒含量定义：黏性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值。百分数的比值。物理意义：反映黏性土中所含矿物的活动物理意义：反映黏性土中所含矿物的活动性。根据活动度的大小将黏土分为三种：性。根据活动度的大小将黏土分为三种：A A0.75 0.75 不活动黏土不活动黏土0.750.75A A1.25 1.25 正常黏土正常黏土 A A1.25 1.25 活动黏土活动黏土第44页/共64页2 黏性土的物理状态指标（7 7）灵敏度）灵敏度S S t t定义：黏性土的原状土无侧限抗压强度与定义：黏性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土（

36、保持含水率和原土结构完全破坏的重塑土（保持含水率和密度不变）无侧限抗压强度的比值。密度不变）无侧限抗压强度的比值。物理意义：反映黏性土结构性的强弱。物理意义：反映黏性土结构性的强弱。根据灵敏度的大小将黏性土分为三类：根据灵敏度的大小将黏性土分为三类：S S t t4 4 高灵敏土高灵敏土2 2 S S t t 4 4 中灵敏土中灵敏土 S S t t 2 2 低灵敏土低灵敏土第45页/共64页2 黏性土的物理状态指标（7 7）灵敏度）灵敏度S S t t工程应用工程应用 保护基槽：施工中遇到灵敏度高的土，应保护基槽：施工中遇到灵敏度高的土，应特别注意基槽。特别注意基槽。利用触变性：使施工和建筑

37、维护更容易、利用触变性：使施工和建筑维护更容易、稳定、安全一些。稳定、安全一些。土的触变性：当黏性土结构受扰动时，土的触变性：当黏性土结构受扰动时，土的强度会降低。但静置一段时间后，土的土的强度会降低。但静置一段时间后，土的强度又会逐渐增长。强度又会逐渐增长。第46页/共64页第五节 地基土的工程分类 本课程采用建筑地基基础设计规范（GB500072011）中对地基土分类标准的认定。将地基土分为以下六类：1 岩石2 碎石土3 砂土4粉土5黏性土6 人工填土第47页/共64页1 岩 石（1 1）定义）定义 岩石：颗粒间牢固联结、呈整体或具有岩石：颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理裂隙的岩体。节理裂

38、隙的岩体。（2 2）分类）分类按坚固程度划分按坚固程度划分 岩石的坚硬程度应根据岩块的饱和单轴岩石的坚硬程度应根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值抗压强度标准值f frkrk来衡量：来衡量：第48页/共64页1 岩 石按风化程度划分，可分为：按风化程度划分，可分为：未风化：结构构造未变，岩质新鲜。未风化：结构构造未变，岩质新鲜。微风化：结构构造、矿物色泽基本未变，微风化：结构构造、矿物色泽基本未变，部分裂隙面有铁锰质渲染。部分裂隙面有铁锰质渲染。中等风化：结构构造部分破坏，矿物色泽中等风化：结构构造部分破坏，矿物色泽有较明显的变化，裂隙面出现风化矿物或风有较明显的变化，裂隙面出现风化矿物或风化夹层

39、。化夹层。强风化：结构构造出现大部分破坏，矿物强风化：结构构造出现大部分破坏，矿物色泽有较明显变化，很多出现多种次生矿物。色泽有较明显变化，很多出现多种次生矿物。全风化：结构构造全部破坏。全风化：结构构造全部破坏。第49页/共64页1 岩 石按岩石完整程度划分按岩石完整程度划分：（见下表）：（见下表）第50页/共64页2 碎 石 土（1 1）定义）定义 碎石土：土的粒径碎石土：土的粒径d d2mm2mm的颗粒含量的颗粒含量超过全重超过全重50%50%的土。的土。（2 2）分类依据）分类依据 根据土的粒径级配中各粒组的含量和颗根据土的粒径级配中各粒组的含量和颗粒形状综合确定。粒形状综合确定。（3

40、 3）定名）定名 颗粒形状以圆形或亚圆形为主的土，由颗粒形状以圆形或亚圆形为主的土，由大至小分为漂石、卵石、圆砾大至小分为漂石、卵石、圆砾 3 3 种。颗粒形种。颗粒形状以棱角为主的土，由大至小分为块石、碎状以棱角为主的土，由大至小分为块石、碎石、角砾石、角砾 3 3 种。共计种。共计 6 6 种，见后页表格。种，见后页表格。第51页/共64页碎石土的定名第52页/共64页2 碎 石 土（4 4）工程性质）工程性质 碎石土的工程性质与其密实度紧密相碎石土的工程性质与其密实度紧密相关，根据密实度将碎石土分为以下四类。关，根据密实度将碎石土分为以下四类。密实碎石土：骨架颗粒含量大于总重的密实碎石土

41、：骨架颗粒含量大于总重的70%70%，呈交错排列，连续接触。，呈交错排列，连续接触。密实碎石土锹镐挖掘困难，井壁一般较密实碎石土锹镐挖掘困难，井壁一般较稳定。钻进极困难，冲击钻探时钻杆、吊锤稳定。钻进极困难，冲击钻探时钻杆、吊锤跳动剧烈。跳动剧烈。密实碎石土为优等地基。密实碎石土为优等地基。第53页/共64页2 碎 石 土中密碎石土：骨架颗粒含量等于总中密碎石土：骨架颗粒含量等于总重的重的60%70%60%70%，呈交错排列，大部分接，呈交错排列，大部分接触。触。中密碎石土镐可挖掘，井壁有掉块中密碎石土镐可挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出大颗粒处，仍能保持现象，从井壁取出大颗粒处，仍能保持颗粒

42、凹面形状。钻进较困难，冲击钻探颗粒凹面形状。钻进较困难，冲击钻探时钻杆、吊锤跳动不剧烈。时钻杆、吊锤跳动不剧烈。中密碎石土为优良地基。中密碎石土为优良地基。第54页/共64页2 碎 石 土稍密碎石土：骨架颗粒含量等于总稍密碎石土：骨架颗粒含量等于总重的重的55%60%55%60%，排列混乱，绝大多数不，排列混乱，绝大多数不接触。接触。稍密碎石土锹可以挖掘，井壁容易稍密碎石土锹可以挖掘，井壁容易坍塌，从井壁取出大颗粒后砂土立即坍坍塌，从井壁取出大颗粒后砂土立即坍落。钻进较容易，冲击钻探时，钻杆稍落。钻进较容易，冲击钻探时，钻杆稍有跳动。有跳动。稍密碎石土为良好地基。稍密碎石土为良好地基。第55页

43、/共64页2 碎 石 土松散碎石土：骨架颗粒含量小于总松散碎石土：骨架颗粒含量小于总重的重的55%55%，排列十分混乱，绝大部分不，排列十分混乱，绝大部分不接触。接触。松散碎石土锹易挖掘，井壁极易坍松散碎石土锹易挖掘，井壁极易坍塌。钻进很容易，冲击钻探时，钻杆五塌。钻进很容易，冲击钻探时，钻杆五跳动，孔壁极易坍塌。跳动，孔壁极易坍塌。松散碎石土不宜直接用作地基，但松散碎石土不宜直接用作地基，但经密实处理后，可做良好地基。经密实处理后，可做良好地基。第56页/共64页3 砂 土（1 1 1 1）定义）定义）定义）定义 砂土：粒径砂土：粒径砂土：粒径砂土：粒径d d2 mm2 mm的颗粒含量不超过

44、的颗粒含量不超过的颗粒含量不超过的颗粒含量不超过全重全重全重全重50%50%，且，且，且，且d d0.075 mm0.075 mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重的颗粒超过全重的颗粒超过全重50%50%的土。的土。的土。的土。（2 2）分类依据）分类依据）分类依据）分类依据 根据土的粒径级配和各粒组含量分类。根据土的粒径级配和各粒组含量分类。根据土的粒径级配和各粒组含量分类。根据土的粒径级配和各粒组含量分类。（3 3）定名）定名）定名）定名 按土的粒径由大到小分为砾砂、粗砂、按土的粒径由大到小分为砾砂、粗砂、按土的粒径由大到小分为砾砂、粗砂、按土的粒径由大到小分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五种。

45、中砂、细砂和粉砂五种。中砂、细砂和粉砂五种。中砂、细砂和粉砂五种。第57页/共64页3 砂 土砂土的分类第58页/共64页3 砂 土（4 4）工程性质）工程性质密实与中密状态的砾砂、粗砂、中密实与中密状态的砾砂、粗砂、中砂为优良地基。稍密状态的砾砂、粗砂为优良地基。稍密状态的砾砂、粗砂、中砂为良好地基。砂、中砂为良好地基。密实状态的粉砂和细砂为良好地基。密实状态的粉砂和细砂为良好地基。饱和疏松状态的粉砂和细砂为不良地饱和疏松状态的粉砂和细砂为不良地基。基。第59页/共64页4 粉 土（1 1）定义）定义 粉土：塑性指数粉土：塑性指数I IP P 1010且粒径大且粒径大于于0.075 mm0.

46、075 mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%50%的土称为粉土。的土称为粉土。（2 2）定名）定名 国家标准中粉土的性质介于砂国家标准中粉土的性质介于砂土和黏性土之间，单列一类。土和黏性土之间，单列一类。（3 3）工程性质）工程性质 密实的粉土为良好地基。饱和密实的粉土为良好地基。饱和稍密的粉土，地震时容易产生液化，稍密的粉土，地震时容易产生液化，为不良地基。为不良地基。第60页/共64页5 黏 性 土（1 1）定义）定义 黏性土：土的塑性指数黏性土：土的塑性指数I IP P1010的土。的土。（2 2）分类依据）分类依据 根据塑性指数的大小来定名。根据塑性指数的大小来定名。（3

47、 3）定名）定名 塑性指数塑性指数I IP P1717时，为黏土；时，为黏土；10 10I IP P 1717时，为粉质黏土。时，为粉质黏土。（4 4）工程性质）工程性质 黏性土的工程性质与其含水率密切相关。黏性土的工程性质与其含水率密切相关。硬塑状态的黏性土为优良地基；流塑状态的硬塑状态的黏性土为优良地基；流塑状态的黏性土为软弱地基。黏性土为软弱地基。第61页/共64页6 人 工 填 土（1 1）定义）定义 人工填土：由人类活动堆填形成的各类土。人工填土：由人类活动堆填形成的各类土。人工填土与自然土在工程性质方面有很大不同。人工填土与自然土在工程性质方面有很大不同。（2 2）分类依据）分类依

48、据 按人工填土的组成物质和堆积年代进行分类按人工填土的组成物质和堆积年代进行分类和定名。和定名。（3 3）定名）定名 人工填土按其组成和成因，可分为以下四类：人工填土按其组成和成因，可分为以下四类：素填土：由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组素填土：由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。成的填土。压实填土：经分层压实或夯实的素填土。压实填土：经分层压实或夯实的素填土。杂填土：凡含有建筑垃圾、工业废料、生活垃杂填土：凡含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。圾等杂物的填土。第62页/共64页6 人 工 填 土冲填土：由水力冲填泥沙形成的填土。冲填土：由水力冲填泥沙形成的填土。按人工填土堆积的年代，可分为以按人工填土堆积的年代，可分为以下两种：下两种：老填土：黏性土填筑时间超过老填土：黏性土填筑时间超过1010年，年，粉土超过粉土超过5 5年，就称为老填土。年，就称为老填土。新填土：黏性土填筑时间小于新填土：黏性土填筑时间小于1010年，年，粉土填筑时间少于粉土填筑时间少于5 5年，称为新填土。年，称为新填土。（4 4）工程性质）工程性质 通常人工填土的工程性质不良，强通常人工填土的工程性质不良，强度低，压缩性大且不均匀。其中，压实度低，压缩性大且不均匀。其中，压实填土相对较好，杂填土最差。填土相对较好，杂填土最差。第63页/共64页感谢您的观看。第64页/共64页