土物理性质及分类.doc

第2章 土的物理性质及分类
概 述
土是土粒（固体相），水（液体相)和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质.
土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的,如含水量，密度和土粒比重;另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比,孔隙率和饱和度等。
2．2 土的三相比例指标
反映着土的物理状态,,统称为土的三相比例指标。
一、土的三相图
　 　　　 　 　 　
【注意】土的三相图只是理想化地把土体中的三相分开,并不表示实际土体三相所占的比例.
二、指标的定义

土的物理性质指标中有三个基本指标可直接通过土工试验测定，亦称直接测定指标.
土的密度-—土单位体积的质量(单位为或）
　 　
试验测定方法：环刀法
一般粘性土＝～2。0；砂土＝1。６～２。0;腐殖土=～1．７；
土粒比重(土粒相对密度）——土粒的质量与同体积4ｏC纯水的质量之比.，无量纲.
——土粒密度（）
——纯水在时的密度(单位体积的重量),等于或.
试验测定方法:比重瓶法
实际上:土粒比重在数值上等于土粒密度，前者无因次。同一类土，其比重变化幅度很小，。
【课堂讨论】相对密度（比重)与天然密度（重度）的区别
注意:从公式可以看出，对于同一种土，在不同的状态（重度、含水量)下，其比重不变;
③　土的含水量w——土中水的质量与土粒质量之比,以百分数表示:
一般：同一类土，当其含水量增大时，其强度就降低。
　 　试验测定方法：烘干法（湿,干土质量之差与干土质量的比值）
【讨论】含水量能否超过10０％?
——从公式可以看出,含水量可以超出10０％。
2．特殊条件下土的密度
① 饱和密度和饱和重度
饱和密度——（土孔隙中充满水时的单位体积质量)土体中孔隙完全被水充满时的土的密度:.　()
饱和重度：sat＝g　（kＮ／m3）。
干密度和干重度
干密度——单位体积中土粒的质量：，（kg/ｍ3，g/cm３）。
干重度——单位体积中土粒的重量：=rdg，(ｋN/m3）。
在工程上常把干密度作为评定土体密实程度的指标,以控制填土工程的施工质量.
有效重度（浮重度)——单位土体积中土粒的质量扣除同体积水的质量即为单位土体 　 积中土粒的有效质量,称为土的有效密度
,(kN/m3).
同样条件下,上述几种重度在数值上有如下关系：
〉＞＞
　
３．描述土的孔隙体积相对含量的指标
测出上述三个基本试验指标后，就可根据三相图，计算出三相组成各自的体积上和质量上的含量，并由此确定其它的物理性质指标，即导出指标。
孔隙比——土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示：
孔隙比是评价土的密实程度的重要物理性质指标。
天然状态下土的孔隙比称为天然孔隙比,它是一个重要的物理性指标，〈　0。6的土是密实的低压缩性土，e＞1．0的土是疏松的高压缩性土.
孔隙率-—土中孔隙体积与土的总体积之比，以百分数表示：１00%
孔隙率亦可用来表示同一种土的松、密程度。
一般粘性土的孔隙率为30～６０％，无粘性土为25~45%。
饱和度——土中所含水分的体积与孔隙体积之比(以百分率计),饱和度可描述土体中孔隙被水充满的程度:
显然， 干土的饱和度Sｒ =0， 当土被完全饱和状态时Sr =100％.砂土根据饱和度可划分为下列三种湿润状态:Sｒ≤50% 稍湿，50%〈Sr≤8０% 　 很湿，Ｓr＞８0％　 饱和。
【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过１或10０％？
三、指标的换算
已知:r（g),，w——→ｅ，n，Ｓr，rsａt(gsat），rd（gd）,等的表达式。
推导间接指标的关键在于:熟悉各个指标的定义及其表达式，能熟练利用土的三相简图。
令，　
则,，，，
推导：
　 　　 　 　 　　 　 　　　　 　 　　 　　
　 　　(ａ)
　 （b）
由（b)式，
　　
　　 　
　
　　
注意：此时e已是“已知”的指标。根据各间接指标的定义，利用三相简图可求得:
　 　　
土的三相比例指标换算化式一并列于下表。
【本次课小结】
１。各指标的定义；
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【复习思考】
１．在土的三相比例指标中，哪些