土的物理性质及分类.ppt

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土的物理性质及分类
第一章 土的物理性质及分类
概 述
土的生成
土
细砾
2<d≤20
砂粒
粗砂
<d≤2
中砂
<d≤
细砂
<d≤
细粒
粉粒
<d≤
静水沉降原理
透水性小，压缩性中等，毛细上升高度大，微粘性。
粘粒
d≤
透水性极弱，压缩性变化大，具粘性和可塑性。
土粒粒组的划分
颗粒级配累积曲线——土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d10。小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d30表示。当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d60。
利用颗粒级配累积曲线可以确定土粒的级配指标，如d60与d10的比值Cu称
不均匀系数:
不均匀系数Cu反映大小不同粒组的分布情况。Cu越大表示土粒大小的分布范围越大，其级配越良好。曲率系数Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。
曲率系数Cc:
颗粒级配的测定
筛分法（适用于砾石类和砂类土，d>）
水分法（适用于粉土和粘性土，d<）（虹吸比重瓶法、移液管法、比重计法）
2





200g
10
16
18
24
22
38
72
P
%
95
87
78
66
55
36
水分法
曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀。对于级配良好的土，土的密实度较好，地基土的强度和稳定性较好，透水性和压缩性较小。
级配良好
二、土的液相
土中水处于不同位置和温度条件下，可具有不同的物理状态—固态，液态、气态。
液态水是土中孔隙水的主要存在状态，可分为结合水，毛细水，重力水。
水的类型
主要作用力
结合水
物理化学力
非
结
合
水
毛细水
表面张力
重力
重力水
重力
特点: ，由于静电作用力，形成双电层，双电层的厚薄也反映了结合水的厚薄。
2. 密度较大，粘滞度高，流动性差，冰点低，比热较大，介电常数较低。这种差异随距离增加而减弱。
(一)结合水
结合水
强结合水:
排列致密、定向性强
密度>1g/cm3
冰点处于零下几十度
具有固体的的特性
温度高于100°C时可蒸发
弱结合水:
位于强结合水之外，电场引力作用范围之内
外力作用下可以移动
不因重力而移动，有粘滞性
（二）非结合水
定义: 在双电层影响以外的水为自由液态水，它主要受重力作用的控制，土粒表面吸引力居次要地位，这部分水称为非结合水，它包括毛细水和重力水。
(1)毛细水
特点:
自由水。
2. 毛细水按其与地下水面是否联系可分为毛细悬挂
水 (与地下水无直接联系)和毛细水上升水与地下水相连两
种。
3. 毛细水是受毛细管作用控制的水，毛管直径愈细上升
高度愈高。在常温下毛细上升高度hc与毛管半径r 有
以下关系：
hc=15/r
当r=，hc=150mm，这与砂土(~lmm)
中的情况大致相当。，按上式计算毛细上升高度将达150m。
4. 毛细区域内的水压力与一般静水压力的概念相同，它与水头高度非常hc成正比。负号表示拉力。自由水位以下为压力，自由水位以上，毛细区域内为拉力。颗粒骨架承受水的反作用力，因此自由水位以下。上骨架受浮托力，减小颗粒间的压力。自由水位以上，毛细区域内，颗粒间受压力，毛细压力呈倒三角形分布。弯液面处最大，自由水面处为零。
（2）重力水
特点: 重力水是存在于地下水位以下的适水土层中的地下水。它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮力作用。重力水只受重力控制，不受土粒表面吸引力的影响。
毛细压力增加了土粒间的联结，所以散粒状的砂土，当含有少量水分时具有假粘聚力，但是当土饱和时，这种联结作用即告消失。因此，由于毛细力而
呈现的粘性是暂时性的。
（3）固态水
特点: ，同时由于水分迁移和补给，在
土层中会形成冰层或透镜体。