[工学]第2章土的物理性质及分类.ppt

第2章 土的物理性质及分类 §2.1 概述 §2.2 土的三项比例指标 §2.3 粘性土的物理特征 §2.4 无粘性土的密实度 §2.5 特殊土体 §2.2 土的三项比例指标 一、土的三相图 三、换算指标 四、指标间的换算 五、例题分析 §2.3 土的物理状态指标 一、无粘性土的密实度 二、粘性土的稠度 三、例题分析 四、 无粘性土的工程特性及影响因素 1、无粘性土的工程特征 无粘性土是指粒径大于0.075mm、颗粒质量超过总质量50％的土，包括碎石土和砂土。无粘性土通常具有以下特怔： （1）颗粒粗大，且多为物理风化生成的肉眼可见原生矿物颗粒或更大的岩石碎屑。 （2）颗粒间无连结或称无粘性，一般呈松散状态，因而现场采取原状上样极其困难。 （3）具有单粒结构。 （4）压缩性和抗剪强度等力学性质与土的粒度成分及密实程度关系密切。越是紧密的土，其强度越大，结构越稳定，压缩性越小。 （5）抗剪强度指标中仅有内摩擦角，没有粘聚力，即C＝0. （6）压缩过程迅速。 2、无粘性土工程特征的影响因素： 1、土的颗粒组成 （1）土的颗粒越粗，土粒间的孔隙越大，但孔隙的数量越少，土的总孔隙比越小，土越密实；反之，组成土的颗粒越细，土粒间的孔隙越小，但孔隙的数量越多，土的总孔隙比越大，土越疏松。并且组成颗粒越粗，粒间孔隙越大，土颗粒间的排水通道越畅通，土的透水性越好，在外荷作用下的压缩过程越迅速。 （2）组成颗粒越均匀，即土的不均匀系数越小，土粒间越不易相互填充，总的孔隙比就越大，从而使土的密实程度越小。 2、土的矿物成分 当颗粒组成相同，则主要由云母等片状矿物组成的无粘性土的孔隙比，要远大于主要由石英、长石等柱状和粒状矿物组成者。这主要与片状矿物间的架空有关。因此，无粘性上中含片状矿物越多，密实程度越差，强度和稳定性越低。 3、土的颗粒表面特征和形成环境 土的颗粒表面越粗糙，颗粒间的摩擦力越大，土的强度越高。而土颗粒表面的粗糙程度又与土的形成环境关系密切。如洪积物、坡积物及冰积物柱柱因搬运路程较短，颗粒的磨圆程度较低，常具有较高的强度，而冲积物和海积物的颗粒间摩擦较为充分，颗粒的磨圆程度较高，则具有较低的强度。 4、土的形成及受荷历史 形成年代较老或形成后受到过超过目前上层的自重应力以外的其他荷载作用的土的密实程度较高，工程性质较好。所以，为了区分上的受荷历史，常将土分为超固结土、正常固结土和欠固结土三类。 正常固结土是指历史上所受的最大荷载等于目前上覆土层的自重，且在自重应力作用下已完全固结的土；超固结土是指历史上所受的最大荷载超过目前上覆土层的自重的土；而欠固结土则是指历史上所受的最大荷载等于目前上覆土层的自重，但在自重应力作用下尚未完全固结的土。 五、粘性土的工程特性及影响因素 1、粘性土的工程特征 （1）颗粒细小，且多由化学风化生成的次生粘土矿物颗粒组成。 （2）具有粘性和可塑性。由于粘粒与水相互作用产生粘结力，使得上表现为具有一定的粘性和可塑性。 （3）粘性土的工程特征与土的含水量有着密切的关系。随着土的含水量的变化，粘性土可以从干而坚硬的固体一直到具有流动性的液体间的各种不型的物理状态。随着土的物理状态变化，土的工程特性也将发生变化。 （4）具有胀缩性。随着土的含水量的变化，粘性土的体积也会发生变化。当粘性土的含水量增加时，由于土在浸湿过程中使结合水膜变厚，土粒间的距离增大，土的体积将发生膨胀；反之，当粘性上的含水量减少时，由于土粒间的结合水膜变薄、粒间距离减小，土的体积将发生收缩。这种由于含水量变化而引起土的体积变化的性质，即土的遇水膨胀和失水收缩的特性称为土的胀缩性。 （5）具有团聚结构。由于粘性土的颗粒非常细小，且粘粒与水之间有连结力，使得粘性土的颗粒间只有彼此相连形成各种团粒后才可以沉积，因而粘性土的结构类型为团聚结构。 （6）抗剪强度包括土颗粒间的摩擦力及连结力两个部分，即抗剪强度指标既包括内摩擦角，又包括粘聚力。 （7）具有触变性。粘性土颗粒间的连结力极其微弱，当土体受外力作用时，土颗粒间的静电引力、分子引力连结及水胶连结等连结力将被破坏，从而使土体的强度降低。这种由于土体结构受扰动破坏而造成土体强度降低的特性称为土的触变性。正因为粘性土具有触变性，在粘性土的原状样采取及工程施工过程中应采取有效措施来保护土体的结构强度，以免造成试验指标的失真或工程土体强度的降低。 （8）透水性极其微弱。当粘性上的含水量较少时，由于土粒与水相互作用产生粘结力，使得其余水体难于通过；当粘性上的含水量较高时，由于土粒间的孔隙已被水占据，从而