土力学课件第一章.ppt

1、1土的物理性质及工程分类第一章2土的组成土的组成气相固相液相+构成土骨架，起决定作用构成土骨架，起决定作用重要影响重要影响土体次要作用次要作用3粒径级配颗粒大小各粒径成分在土中占的比例影响土性的主因4粒径级配确定方法确定方法 筛分法：筛分法：适用于粗粒土适用于粗粒土 (0.075 mm)水分法：水分法：适用于细粒土适用于细粒土 (0.075 mm)各粒组的相对含量，用质量百分数来表示各粒组的相对含量，用质量百分数来表示表述方法表述方法 粒径级配累积曲线粒径级配累积曲线5105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于

2、某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线水分法水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.51061009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲土的粒径级配累积曲线线d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.33 0.0

3、05 0.063662.41特征粒径特征粒径:d50:平均平均粒径粒径d60:控制控制粒径粒径d10:有效有效粒径粒径d30：连续粒径连续粒径不均匀程度不均匀程度：Cu=d60/d10 连续程度连续程度:Cc=d302/(d60d10)曲率系数曲率系数 不均匀系数不均匀系数Cu 5,级配不均匀粗细程度粗细程度：用用d50 表示 7自由水自由水重力水重力水毛细水毛细水在重力作用下可在土中自由流动在重力作用下可在土中自由流动 存在于固气之间存在于固气之间 在重力与表面张力作用下在重力与表面张力作用下 可在土粒间空隙中自由移动可在土粒间空隙中自由移动8土的三个组成相的体积和质量上的比例关系1.4 土

4、的三相比例指标土的三相比例指标松密程度松密程度干湿程度干湿程度轻重程度轻重程度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义定义基本方法:三相草图法91.土的三相比例关系三相比例关系图图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积10三相草图三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积sawvawVVVVVVVswaawwwmmmmm0mV 已知关系五个已知关系五个:共有九个参数共有九个参数:V Vv Vs Va Vw/ms m w ma m剩下三个独立变量剩下三个独

5、立变量三相草图法三相草图法物性指标是比例关系物性指标是比例关系:可假设任一参数为可假设任一参数为1对于饱和土对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量实验室测定实验室测定其它指标其它指标是一种简单而实用的方法是一种简单而实用的方法112.2.室内测定的三个物理性质指标室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土的密度、土粒的比重、土的含水土的密度、土粒的比重、土的含水量量土的密度土的密度awswsVVVmmVm 土的容土的容重重=g工程上更常用工程上更常用,用于计算土的自重应力用于计算土的自重应力单位单位:kg/m3 或或 g/cm3单位

6、单位:kN/m3 一般范围一般范围:1.60 2.20 g/cm3定义定义:单位体积土的质单位体积土的质量量有时也称有时也称土的天然密土的天然密度度表达式表达式:相关指标相关指标:三相草图有助于直观三相草图有助于直观理解物性指标的概念理解物性指标的概念12WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土粒比重土粒比重 s:土粒的密度，单位体积土粒的质土粒的密度，单位体积土粒的质量量sssVm 单位单位:无量无量纲纲土粒比重一般范围土粒比重一般范围:粘性土粘性土 2.70 2.75 砂砂 土土 2.65C4w C4wssG 4C时纯蒸馏水的密时纯蒸馏水的密度度C4

7、w =1.0 g/cm3土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒比重在数值上等于土粒的密度定义定义:土粒的密度与土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值时纯蒸馏水的密度的比值表达式表达式:13WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积土的含水量土的含水量ssswmmmmm(%)w 定义定义:土中水的质量与土粒质量之比土中水的质量与土粒质量之比,用百分数表示用百分数表示表达式表达式:14v表示土中孔隙含量的指标表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙比孔隙率孔隙率(孔隙度孔隙度)svVVe .其它常用的物理性质指标其它常用的物理性质指标VV(%)nv 关系关系:e1en n1

8、ne 在某种程度上反映土的松密在某种程度上反映土的松密砂类土：砂类土：28 35%粘性土：粘性土：30 50%有的可达有的可达60 70%定义定义:土中孔隙体积与固体颗土中孔隙体积与固体颗粒体积之比粒体积之比,无量纲无量纲表达式表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积体积定义定义:土中孔隙体积与总体土中孔隙体积与总体积之比积之比,用百分数表示用百分数表示表达式表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid体积体积三相草图可用于确定三相草图可用于确定物性指标之间的关系物性指标之间的关系15v表示土中含水程度的指标表示土中含水程度的指标swmm(%)w 含水量含水量饱

9、和度饱和度vwrVVS WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积表达式表达式:定义定义:土中水的体积与孔隙体积的比值土中水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示饱和度表示孔隙中充满水的程度孔隙中充满水的程度Sr=0 :干土干土Sr=1 :饱和土饱和土16v表示土的表示土的密度和容重密度和容重的指标的指标天然密度天然密度干密度干密度饱和密度饱和密度awswsVVVmmVm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 浮密度浮密度有效容重有效容重饱和容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVv

10、Vma=0mwmsm质量质量体积体积单位单位:kg/m3 或或 g/cm3单位单位:kN/m3 定义定义:土被完全烘干时的密度土被完全烘干时的密度,等于等于 单位体积内土粒的质量单位体积内土粒的质量表达式表达式:17各种密度容重之间的大小关系：各种密度容重之间的大小关系：dsat dsat天然密度天然密度干密度干密度饱和密度饱和密度Vm 天然容重天然容重干容重干容重Vmsd g gdd VVmvwssat gsatsat 浮容重浮容重wsat 饱和容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积18常用的物理性质指标间的换算关系教科书教科书 P22 表

11、表1-6要点从物理意义上理解指标间的关系不鼓励死记硬背必要时利用三相草图推导19e emaxmax与与e emin min：最大与最小孔隙比最大与最小孔隙比1.无粘性土的密实度无粘性土的密实度密实度密实度如何衡量如何衡量?单位体积中固体颗粒含量的多少单位体积中固体颗粒含量的多少 或或 孔隙含量的多少孔隙含量的多少优点：优点：简单方简单方便便缺点：缺点：不能反映级配的影不能反映级配的影响响 只能用于同一种土只能用于同一种土对对策策相对密度相对密度minmaxmaxreeeeD 干容重干容重 d d或或孔隙比孔隙比e e或孔隙率或孔隙率n nemin=0.35emin=0.2020无粘性土的密实状

12、态指标无粘性土的密实状态指标 判别标准：判别标准：D Dr r =1 =1 ,最密状态最密状态 D Dr r =0=0 ,最松状态最松状态 D Dr r 1/3 ,1/3 ,疏松状态疏松状态 1/3 1/3 2/3 2/3 ,密实状态密实状态相对密度相对密度minmaxmaxreeeeD dmindmaxdmaxdminddr)()(D 21粗粒土的密实状态指标粗粒土的密实状态指标:相对密度相对密度Dr 小结粘性土的稠度状态指标粘性土的稠度状态指标:液性指数液性指数IL引入引入定义定义判别标准判别标准稠度界限稠度界限稠度状态稠度状态含水量含水量土中水的形态土中水的形态塑性指数塑性指数液性指数液性指数定义定义判别标准判别标准plpIwwpLlpwwIww 22粉土粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒的颗粒含量小于全质量含量小于全质量50%而塑而塑性指数性指数Ip10的土的土塑性指数塑性指数Ip10的土的土粘性土1017的土的土粘土粘土粉质粘土粉质粘土建筑规范分类法