第四章 土物理性质.ppt

§4.1 土的形成 §4.2 土的基本物理性质 §4.3 土的物理状态 §4.4 土的胀缩性和崩解性 §4.5 土的毛细性 §4.6 土的透水性 土粒一般由矿物质组成，构成土的固体部分。土粒构成土的骨架。土骨架间布满相互贯通的孔隙。这些孔隙有时完全被水充满，称为饱和土；有时一部分孔隙被水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土；孔隙完全充满气体时，则称为干土。水和溶解于水的物质构成土的液体部分。空气和其他一些气体构成土的气体部分。 这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互作用，决定土的物理力学性质。因此，研究土的性质，必须研究土的固体、液体和气体的三相组成。 在上述变量中ma = 0，独立的量有 Vs、Vw、 Va、 mw和 ms五个。 1 m3 水的质量通常等于 1g ，故在数值上 Vw = mw。 当研究这些量的相对比例关系时，总是取某一定数量的土体来分析，例如，取 V = 1cm3 ，或 m =1g，或 Vs = 1cm3 等，因此又可以消去一个未知量。这样，对于一定数量的三相土体，只要知道其中三个独立的量，其他各个量就可从图中直接换算得到。 三相草图是土力学中用以计算三相量比例关系的一种简单而又很实用的工具。 重度＝密度×g 所谓土的物理状态，对于粗粒土、是指土的密实程度，对于细粒土则是指土的软硬程度或称为粘性土的稠度。 相 对 密 度 相 对 密 度 稠度界限 土从某种状态进入另外一种状态的分界含水量称为土的特征含水量或(稠度界限)。工程上常用的稠度界限有液性界限wL和塑性界限wP。 土中含水量很低时，水都被颗粒表面的电荷紧紧吸着于颗粒表面，成为强结合水。强结合水的性质接近于固态。因此，当土粒之间只有强结合水时，按水膜厚薄不同，土表现为固态或半固态。 当含水量增加，被吸附在颗粒周围的水膜加厚，土粒周围除强结合水外还有弱结合水，弱结合水呈粘滞状态，不能传递静水压力，不能自由流动，但受力时可以变形，能从水膜较厚处向邻近较薄处移动。在这种含水量情况下，土体受外力作用可以被捏成任意形状而不破裂，外力取消后仍然保持改变后的形状。这种状态称为可塑状态。 4.4.1 研究土的胀缩性及崩解性的意义 细粒土由于含水率的增加土体积增大的性能称为膨胀性； 由于含水率的减少体积减少的性能称为收缩性； 这种湿胀干缩的性质，统称为土的胀缩性。 土由于浸水而产生崩解散体的特性称为崩解性。 土的膨胀可造成基坑，坑壁的隆起或边坡的滑移，道路翻浆； 土体积的收缩时常伴随着产生裂隙，从而增大了土的透水性，降低了 土的强度和斜坡表层土的稳定性； 崩解时常造成塌岸现象，影响边坡稳定性。 4.4.3 土的收缩性及其指标 土的收缩是由于土中水分减少引起的。一般认为，土的失水收缩主要 是因为双电层变薄，结合水减少引起的。 缩限 ：土中水分进一步减少而土体积不再缩小时的含水率。 缩性指数：是指液限与缩限为土与水相互作用后土体积随含水率变化的上，下界限。 缩性指数的大小，可以说明随含水率的变化土体积变化的大小。 表征土收缩性的指标有: 4.4.4 影响土膨胀性和收缩性的因素 土的膨胀性，收缩性及崩解性均说明土粒与水作用时的稳定程度， 统称为土的抗水性。 土的胀缩性本质，由于扩散层及弱结合水厚度的变化，引起土粒间距 离增加或减少。因此，影响扩散层和结合水厚度的因素，也是影响胀缩 性的因素。 影响因素：土的粒度成分和矿物成分:粘粒含量和粘土矿物 土的天然含水率：天然含水率高，膨胀性弱； 土的密实度：密实的细粒土膨胀性弱 土的结构：结构强度大，胀缩性弱 水溶液介质的性质：影响扩散层和结合水膜的厚度 外部压力：压力大，收缩性大。 4.4.5 土的崩解性及其影响因素 定义：土由于浸水而产生崩散解体的特性。又叫湿化性。崩解现象的产生是 由于土水化，使颗粒间连接减弱及部分胶结物溶解而引起的崩解。是表征土的 抗水性的指标。 评价粘性土的崩解性一般采用下列三个指标： (1)?崩解时间：一定体积的土样完全崩解所需要的时间； (2) 崩解特征：土样在崩解工程中的各种现象； (3) 崩解速度：土样在崩解过程中质量的损失与原土样质量之比和时间的关系 式中：V——崩