土质与公路建筑材料课件.ppt
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- 土质 公路 建筑材料 课件
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1、土质与公路土质与公路主讲教师:郭乙历主讲教师:郭乙历建筑材料建筑材料2012年年2月月四川省交通运输职业学校单元一单元一 土土 质质 土的三项组成和粒度成分土的三项组成和粒度成分一一 土的物理性质及指标土的物理性质及指标二二 黏性土的稠度与塑性黏性土的稠度与塑性三三土的压实性土的压实性四四 土的工程分类及野外鉴别土的工程分类及野外鉴别五五目目 录录本章教学目的本章教学目的理解土的概念及土的三相组成的含义;掌握粒组划分的原则、颗粒级配的测定方法和表示方法,以及如何判断土的级配情况;掌握土的物理性质及土的几种密度;掌握黏性土的稠度与稠度指标和击实性与击实规律;了解土类型及野外鉴别能力,掌握土的分类
2、依据。课题一课题一 土的三相组成和粒度成分土的三相组成和粒度成分形成过程形成过程形成条件形成条件影响物理力学物理力学性质性质土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积 风化风化土土地球岩石岩石地球土的形成土的形成课题一课题一 土的三相组成和粒度成分土的三相组成和粒度成分气相固相液相+构成土骨架,起构成土骨架,起决定作用决定作用重要影响重要影响土体的组成次要作用次要作用课题一课题一 土的三相组成和粒度成分土的三相组成和粒度成分 什么是土?土是由地壳岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积,形成由固体矿物、液态水和气体组成的一种集合
3、体。土是由固相(固体颗粒)、液相(液态水)、气相(气体)组成的三相体系。土的三相组成和及草图土的三相组成和及草图固相:主要由矿物成分与有机质成分组成。液相:指土中自由水,它填在颗粒间的孔隙率。气相:指填充在土体孔隙率中的气体。土的粒度成分土的粒度成分一、粒组的划分土的粒度是指颗粒的大小,通常以粒径表示,以mm为单位。土粒按粒径大小分为若干组别,称为粒组。粒组就是一定的粒径区段。土的成分划分土的成分划分矿物成分矿物成分粒度成分粒度成分化学成分化学成分粒组划分的原则粒组划分的原则1.符合粒径变化所引起的质的变化规律,即每个粒组的成分与性质无质的变化,具相同或相似的成分与性质;2.与粒组的分析技术条
4、件相适应,即不同大小的土粒可采用不同的适用方法进行分析;3.粒组界限值力求服从简单的数学规律。公路土工试验规程(JTG E40-2007)详见粒料划分表1-1表1-1 粒料划分表粒组粒组统称统称粒组名称粒组名称粒径粒径d d范围(范围(mmmm)分析分析方法方法 主主 要要 特特 征征巨巨 粒粒漂石(块石)粒漂石(块石)粒 d200 d200 直接直接测定测定 透水性很大,压缩性极小,透水性很大,压缩性极小,颗粒间无粘结,无毛细性。颗粒间无粘结,无毛细性。卵石(卵石(小块石小块石)60d200 60d200 粗粒粗粒砾砾粒粒 粗粗20d60 20d60 筛筛分分法法 透水性大,压缩性小,无粘透
5、水性大,压缩性小,无粘性,有一定毛细性。性,有一定毛细性。中中5 5dd2020细细2d2d5 5砂砂粒粒 粗粗0.5d2 0.5d2 中中0.25d0.5 0.25d0.5 细细0.075d0.25 0.075d0.25 细粒细粒粉粒粉粒 0.000.002 2dd0.0750.075 静水静水沉降沉降原理原理 透水性小,压缩性中等,毛透水性小,压缩性中等,毛细上升高度大,微粘性。细上升高度大,微粘性。粘粒粘粒 d0.00d0.002 2透水性极弱,压缩性变化大,透水性极弱,压缩性变化大,具粘性和可塑性。具粘性和可塑性。粒度成分及粒度分析1、土的粒度成分指各种大小颗粒的相互比例关系(通常以占
6、总质量的百分比计)2、土的颗粒级配是指各颗粒之间的相互搭配关系。3、土的颗粒分析是用指定方法测定土的粒度成分的试验。4、颗粒级配的测定方法u直接测定法(如筛分法、移液管法等)u间接测定法(肉眼鉴定法、比重计法)u目前我国常用的是:1、筛分法;2、静水沉降法颗粒分析试验(筛分法)(T0115-93)本试验方法适用分析粒径大于本试验方法适用分析粒径大于0.0750.075的的土颗粒组成(大于土颗粒组成(大于60mm60mm的粒径不适用)。的粒径不适用)。用一套标土壤筛用一套标土壤筛60-0.074mm60-0.074mm孔径不同的孔径不同的1010层筛子,按从上至下筛孔逐渐减小放层筛子,按从上至下
7、筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛,置。将事先称过质量的烘干土样过筛,称出留在各筛上的土质量,然后计算其称出留在各筛上的土质量,然后计算其占总土粒质量的百分数占总土粒质量的百分数 。细筛:孔径:2,1,0.5,0.25,0.1,0.074粗筛:孔径:100,80,60,40,20,10,5,21 1、筛分法、筛分法颗粒分析试验(静水沉降法)2 2、静水沉降法、静水沉降法大小不同的颗粒在静水中沉降的速度不同,大小不同的颗粒在静水中沉降的速度不同,大快,小慢。经过时间大快,小慢。经过时间T T后,粒径大于后,粒径大于D D的颗粒都沉淀到的颗粒都沉淀到L L深以下,深以下,吸出吸出L L
8、段悬液段悬液烘干,即可烘干,即可得粒径得粒径 D D的的粒组累计质粒组累计质量。量。1、表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百分含量)填在已制好的表格内。表表1 1-2 -2 颗粒分析成果表颗粒分析成果表土样土样 编号编号粒径小于等于粒径小于等于di的累计百分含量的累计百分含量Pi(%)105210.50.250.100.750.010.0050.001A100959177327-B100735540362521181161C-100947640269颗粒级配颗粒级配的表示方法的表示方法颗粒级配颗粒级配累计曲线(图解法)累计曲线(图解法)图图1-1 1-1 图的粒度成分累计曲
9、线图图的粒度成分累计曲线图土的粒径()小于某粒径土的质量百分比(%)颗粒级配颗粒级配累计曲线(图解法)累计曲线(图解法)图图1-2 1-2 图的粒度成分累计曲线图(数据图的粒度成分累计曲线图(数据P7P7页页1-41-4表)表)土的粒径()小于某粒径土的质量百分比(%)土的不均匀性系数和曲率系数土的不均匀性系数和曲率系数1.土的不均匀系数CuCu=d60/d10vCu5的土视为级配不良的均粒土,而Cu5的土称为级配良好的非均粒土。2.土的曲率系数Ccv当同时满足不均系数Cu5和曲线系数Cc=13这两个条件时,为级配连续良好的土;Cc 3时,级配不连续。1060230dddCc思考题思考题1.土
10、的三相组成?2.何谓土粒粒组?土粒组如何划分?3.什么是土的粒度成分(颗粒级配),工程中如何表示粒度成分?课题二课题二 土的物理性质及其指标土的物理性质及其指标 三相组成的定性分析,进一步对土的三相组成作定量上的分析,即分析土三相组成部分的质量和体积之间的比例关系。土的物理性质指标表示土中三相比例关系的一些物理量,可分为如下两类:通过试验直接测定:通过试验直接测定:土的天然密度、含水量、土的天然密度、含水量、土的相对土的相对密度密度以实际指标为依据推导而出的指标:以实际指标为依据推导而出的指标:如如:干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等等物理性物理性质指标质指标课题二
11、课题二 土的物理性质及其指标土的物理性质及其指标气气水水土粒土粒msmwmVsVwVVa质量质量m体积体积VVvmav土的物理性质是指:固相、液相、气相在体积和质量方面的相互配比的数值。(如下图)v 定义:土的相对密度土的相对密度:Gs指土在指土在105110105110下下烘干至恒重时的质量与同体积烘干至恒重时的质量与同体积44蒸馏水质量蒸馏水质量的比值。的比值。v 表达式:v取值范围:它的数值一般在:它的数值一般在2.602.80g/cm3之间之间一、土的质量指标一、土的质量指标(相对密度)相对密度)。时纯蒸馏水的密度水在);干土粒的体积();干土粒的质量(土粒的相对密度;式中:33scm
12、/g4cmsgms CVGVmGsss测定方法:比重瓶法测定方法:比重瓶法密度试验比重瓶法示意图密度试验比重瓶法示意图 m0 ms m1 m2 空瓶空瓶质量质量 烘干土烘干土的质量的质量 瓶瓶+水水的质量的质量 瓶瓶+土土+水水的质量的质量 m1+ms瓶瓶+水(满)水(满)的质量的质量+干土干土的质量;的质量;m1+ms-m2与土粒体积相同的水与土粒体积相同的水的质量。的质量。v土的密度是指土的总质量与总体积之比,即单是指土的总质量与总体积之比,即单位体积土的质量,其单位是位体积土的质量,其单位是g/cmg/cm3 3。1、天然密度v定义:天然状态下单位体积土的质量,称天然状态下单位体积土的质
13、量,称天然密度,v表达式:(g/cmg/cm3 3)v取值范围:天然密度常见值为天然密度常见值为1.62.2g/cm1.62.2g/cm3 3,小于土粒密度值,它是一个实测指标。小于土粒密度值,它是一个实测指标。一、土的质量指标一、土的质量指标(土的密度)土的密度)swaswVVVmmVM测定方法:环刀法测定方法:环刀法密度试验环刀法示意图密度试验环刀法示意图环环刀刀法法试试验验一、土的质量指标一、土的质量指标(土的密度)土的密度)2、干密度v定义:土的孔隙中完全没有水时的密度,称土的孔隙中完全没有水时的密度,称土的土的干密度,指单位体积干土的质量。,指单位体积干土的质量。v表达式:(g/cm
14、g/cm3 3)v取值范围:干密度与土中含水多少无关,只干密度与土中含水多少无关,只取决于土的矿物成分和孔隙性。土的干密度取决于土的矿物成分和孔隙性。土的干密度一般在一般在1.41.7g/cm1.41.7g/cm3 3之间。之间。3、饱和密度v定义:土的孔隙完全被水充满时的密度称为土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度,是指土孔隙中全部充满液态水时,是指土孔隙中全部充满液态水时单位体积土的质量单位体积土的质量wVmsd01.01一、土的质量指标一、土的质量指标(土的密度)土的密度)v表达式:v取值范围:1.8-2.3g/cmg/cm3 3VVmswnswfmm4、土的水下密度v定义:在地下水
15、位以下,土体受的浮力作用在地下水位以下,土体受的浮力作用时,单位体积土体积中土粒的质量扣除土体时,单位体积土体积中土粒的质量扣除土体排开同体积水的质量称土的水下密度(或浸排开同体积水的质量称土的水下密度(或浸水密度)水密度)。v表达式:v 表达式几种不同土的关系:1mfwwVVmsd二、土的含水性指标二、土的含水性指标(一)土的含水率(一)土的含水率w w土的含水率,曾称为含水量,定义为土的含水率,曾称为含水量,定义为土中水的土中水的质量与土粒的质量之比质量与土粒的质量之比,以百分数表示,其表,以百分数表示,其表达式为达式为:测定含水率常用的方法是测定含水率常用的方法是烘干法烘干法,先称出天然
16、,先称出天然土的质量,然后放在烘箱中,在土的质量,然后放在烘箱中,在100100105105常温下烘干,称得干土质量,按上式可算得。常温下烘干,称得干土质量,按上式可算得。%100swmm二、土的含水性指标二、土的含水性指标(二)土的饱和含水率(二)土的饱和含水率w wg g定义为:定义为:土中中的空隙全部被充满水,达到饱土中中的空隙全部被充满水,达到饱和时的含水率和时的含水率,以百分数表示,其表达式为,以百分数表示,其表达式为:%100m%100mmwswnswg二、土的含水性指标二、土的含水性指标(三)土的饱和度三)土的饱和度Sr定义:土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积定义:土孔隙中所含水
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