[工学]第六章 岩土体的工程地质特性.ppt

《[工学]第六章 岩土体的工程地质特性.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]第六章 岩土体的工程地质特性.ppt（144页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、4 岩土体的工程地质特性,叼押疏戒鳖问臣削帕驳尔圃答竞曹焕踪捌斟唱巨亢葡擅弊尹僳掳患俄捆是工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,土的基本概念 土是地壳表层坚硬岩石风化作用的产物残留在原地或经过搬运堆积在异地所形成的松散堆积物。土经后期进一步压实、胶结等固结成岩作用就形成了沉积岩。 岩石与岩体 岩石是矿物的集合体，岩体是结构面和结构体的综合。野外岩石中所见到的各种不同类型、不同方向的地质界面称为结构面，被结构面分割而成的大小不一、形状各异的岩石块体称为结构体。岩石与岩体不同，由于岩体中存在结构面和软弱夹层，并且又延伸到相当广阔的空间范围，因此，岩体强度与岩石强度相比较

2、，两者差别显著。一般情况下，岩体强度低于岩石强度，仅在少数情况下，岩体强度才接近于岩石强度。此外，岩体中存在复杂的天然应力场。,悬塞晰椿闭膝贝哭汛罩枣铜失披枯薛糖伎柯博虚吵讨裔倍鼠殊乍瓜尖蜡悠工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1土的物质组成,组成土的物质可分为固相、液相和气相三种状态。固相部分主要是土粒，有时还有粒间的胶结物和有机质，它们构成土的骨架；液相部分为水及其溶解物；气相部分为空气和其它微量气体。 当土骨架之间的孔隙被水充满时，我们称其为饱和土或完全饱和土；当土骨架间的孔隙不含水时，称其为干土；而当土的孔隙中既含有水，又有一定量的气体存在时，称其为非

3、饱和土或湿土。 4.1.1土的固体颗粒 主要研究土颗粒的矿物成分、土的粒组和土的颗粒级配。 4.1.1.1土颗粒的矿物成分 由于土是岩石风化的产物，所以土粒的矿物组成将取决于成土母岩的矿物组成及其后的风化作用。成土矿物类型及其特征见表4.1。,体价驭何雕苇稍括革寨作溃枚初蹦兽逾谬苟宵职挽侦拎扯米告梨冀掂致灵工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,表4.1 土中矿物成分的类型,帆葫采妖颤讽官赤腥杨萤镰荤戍倡佰忘阮盼绒肯欧瀑匿柑矣炮药尸式昔御工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1.1.2土粒粒组 粒径：指土粒的大小，以其平均直径的大小表示

4、。 粒组：将土中各种不同粒径的颗粒按适当的尺寸划分为若干个组别，每一个组别的颗粒称为土的一个粒组。 界限粒径：用以对土粒进行粒组划分的分界尺寸称为土的界限粒径。 表4.2是一种常用的粒组划分方法。土中各种不同粒径的粒组在土中的相对含量称为粒度成分。 需要特别指出的是，粘粒并非一定是粘土矿物颗粒，即并非所有的粘土矿物粒径都小于0.005mm(或0.002mm)，也并非所有小于0.005mm(或0.002mm)的颗粒都是粘土矿物，粘土矿物的粒径可达0.02mm，而非粘土矿物的粒径则可小至0.001mm。但由于绝大多数粒径小于0.005mm的颗粒已具有了某些近似胶体的性质，所以我们称其为粘粒。,种彻

5、赘稻媳燎瞥漆郭蛙雇超秤渡丫有秦箕母旺秸吐诽奶披岔豆滔名妒淬猛工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,击悬宰俘逢秽体哲搬域骇嚼与脑辰衍澈埠试劈熄饶郑捂币寥眼勾仆抄槽郁工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1.1.3土的颗粒级配 概念：以土中各粒组颗粒的相对含量(占颗粒总质量的百分数)表示的土中颗粒大小及组成情况称为土的颗粒级配。 累积曲线：是一种最常用的颗粒分析试验结果表示方法，其横坐标表示粒径(因为土粒粒径相差数百、数千倍以上，小颗粒土的含量又对土的性质影响较大，所以横坐标用粒径的对数值表示)；纵坐标则用小于(或大于)某粒径颗粒的累积百

6、分含量来表示。所得曲线称为颗粒级配曲线或颗粒级配累积曲线。由级配曲线可以直观地判断土中各粒组的含量情况，如果曲线陡峻，表示土粒大小均匀，级配不好；反之则表示土粒不均匀但级配良好。 工程上常用土粒的不均匀系数来定量判断土的级配好坏。不均匀系数Cu可表示如下：,者撬蔬资钓脖蔓抉瓣闹由刑瘪吮氯园峰陆辆衬披击纽乌炊椿纯跋噎漓朱揍工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,式中：d60称为限定粒径，当土的颗粒级配曲线上小于某粒径的土粒相对累积含量为60时，该粒径即为d60； d10称为有效粒径，当土的颗粒级配曲线上小于某粒径的土粒相对累积含量为10时，该粒径即为d10。 一般Cu1

7、0的为级配良好的土；Cu510的为级配一般的土。 一般工程中也有以两个指标来判断土级配的情况，即：对于纯净的砂、砾，当Cu5，且Cc13时，它是级配良好的，不能同时满足上述条件时，其级配是不好的。其中Cc称为土的曲率系数，可表示为： 式中：d30为土的颗粒级配曲线上小于某粒径的土粒相对累积含量为30时的粒径。,遵揍摩零水宾遏札川捕架柴铁良曰厘终暂菠触衅躯华近股腆丸缆噎罢拳腥工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,颗粒级配曲线示意图,徒召趾鸳注瘤博期韧餐且壮嫡哮庇吝前哈舵苞能愉较奸破汁部汛兼缕谬笔工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1.

8、2土中的水,土中水实际上是指土中的水溶液，它包含了各种溶于水中的离子和化合物。 土中水的含量多少对土的性质有明显的影响，尤其对粘性土等细粒土的性质影响更大。 在自然状态下，绝大多数环境中的土总是含水的，土中水可以是液态，也可以是固态或气态。 研究土中水时必须考虑其存在状态及其与土粒之间的相互作用。存在于土粒矿物晶格以内的水称为结晶水。土中的结晶水只能在较高的温度(80680，随土粒矿物成分的不同而异)下才能化为水汽而与土粒分离，因此在一般工程中，结晶水被视为矿物固体颗粒的一部分。通常所说的水是指常温状态下的液态水。 按土中水是否受土粒电场力作用可以将土中水分为两类，一类称为结合水，另一类称为自

9、由水。,氰剪易买芦柱珊肄孩拒墙群迹松毁卵人抵啡札诈竖觉牵异低惹液钉骑樱企工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1.2.1结合水,一般情况下，土粒的表面带有负电荷，在土粒周围形成电场，吸引水中的氢原子一端使其定向排列，形成围绕土颗粒的结合水膜。 结合水是指受土颗粒电场力作用而吸附于土粒周围的土中水。土中的细小颗粒愈多，结合水含量愈大；愈靠近土粒表面，水分子排列得愈整齐，水的活动性也愈小。因而常将结合水分为强结合水和弱结合水两种。,结合水分子定向排列示意图,伤奖到嘛磁诵赊匀赁莆漫猿闰喇舀橱年减破诱骄镜塘尚诞糠篓垒飘呛泳祝工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩

10、土体的工程地质特性,强结合水：受颗粒电场力吸引，紧紧吸附于颗粒周围的结合水称为强结合水，也称吸着水。厚度小，没有溶解力，不能传递静水压力（固相），受外力作用时与土颗粒一起移动，具有很大的粘滞性、弹性和抗剪强度。粘性土中仅含有强结合水时呈坚硬状态；砂土仅含有强结合水时呈散粒状态。 弱结合水：是强结合水外围的结合水膜，也称薄膜水。厚度小，也不能传递静水压力，但能向邻近水膜更薄的土颗粒周围缓慢转移，这种运动和重力无关，具有可塑性。不能传递静水压力。,昏醉舰谣微诞舌赂滚般笋律巨饺汹盛祭怔鹃东焕檬蘸绑士饼换绞颊冕噬巩工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1.2.2自由水,

11、自由水是指土粒电场力影响范围以外的土中孔隙水，几乎不受或完全不受土粒表面静电引力的影响，主要受重力控制，保持其自由活动的能力，也称为自由液态水。土中的自由水包括重力水和毛细水两种。 重力水：是指存在于地下水位以下含水层中的土中自由水，也称地下水。重力水在自身重力作用下能在土体中产生渗流，对土粒及置于其中的结构物都有浮力作用。能传递静水压力。主要存在于土中较大的孔隙中。 毛细水：是指存在于土中细小的孔隙中，因与土颗粒的分子引力和水与空气界面的表面张力共同作用构成的毛细作用而与土颗粒结合，位于结合水与重力水之间的过渡类型的水。主要存在于砂土中。毛细水还对建筑物地下结构的防潮、地基土的浸湿、冻胀等有

12、重要影响 。,江屑窝犹亡烂劲锚赏蜗凄胎拔熟惶硫蠢踌龄疮磷古饮不财背随凄狸缓药坊工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1.3土中的气体 土中的气体主要为空气和水气，对土体的工程地质性质影响较小，它能影响土体的强度和变形。,封闭气泡,自由气体,与大气完全相通，容易逸出，对工程的影响不大,特点,减小土体渗透性、增加弹性，延缓土体变形随时间的发展过程,迷氦葬慎举猖晾钉烂腕婪访稳窟琉涣葵跃蹋灸同穴手龚雀蚁骄曳爵合积眯工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.1.4土的结构和构造 土的结构是指由土粒的大小、形状、相互排列及其联结关系等形成的综合特

13、征。它是在成土过程中逐渐形成的，与土的矿物成分、颗粒形状和沉积条件等有关，对土的工程性质有重要影响。土的结构一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。,蜂窝结构,单粒结构,特点,较大颗粒因自重下落沉积而成。粒径较粗，粒间为点接触。密实状态的是良好地基；疏松状态的压缩性大，不适合直接作为地基。,特点,靠粉粒间引力联结而成。单个孔隙体积大于土粒本身尺寸，孔隙的体积也较大。,絮状结构,特点,针、片状粘粒在较浓电解质溶液中凝聚沉积而成。孔隙体积比蜂窝结构更大，土体一般十分松软。,土的构造,定义,指各部分土的集合体之间的相互关系特征。主要是层理构造，此外还有结核构造、砂类土的分散构造、以及粘性土

14、的裂隙构造。,单粒结构,蜂窝结构,絮状结构,间韧礼脚懊导开顺肪膊诅拽催枕悟抽闪晰珠淑酝谬氛液阀键跃难逃剧砸犬工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,在这三种结构中，以密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构若被扰动破坏，则强度低、压缩性高，一般不可用作天然地基。 不论哪种结构形式，构成土骨架的固态颗粒之间存在孔隙，孔隙中存在水和气体，土是由颗粒（固相）、水（液相）和气（气相）所组成的三相体系。各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大，土的三相间的数量比例也不尽相同，而且土粒与其周围的水又发生了复杂的物理化学作用。,幻圣芥骨示貉饥佑朽柔弄揖迅骨旷雅依隧屿仗仰假炳搞娠斩曾

15、炔穆辅娘拌工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.2 土的物理力学性质,由固体、液体和气体三相物质组成的土体，其各组分在体积、质量或重量上的比值，反映了土的许多基本物理性质，而且在一定程度上间接反映了土的力学性质，我们称其为土的物理性质指标，也有称为土的三相比例指标。土物理性质指标的确定是工程地质勘察工作必不可少的任务。 土中的三相物质本来是交错分布的，为了便于标记和阐述，我们将其三相物质抽象地分别集合在一起，构成一种理想的三相图，如图所示。图中符号的意义如下： ms-土粒质量； mw-土中水的质量； ma-空气的质量，ma0； m-土的总质量，m=ms+mw；

16、Vs-土粒体积； Vw-土中水的体积； Va-土中气体体积； Vv-土中孔隙的体积，VvVa+Vw； V一土的总体积，V=Vv+Vs,土的三相 比例关系示意图,麦墅绩伞童逸细猴毖握众明托挥球筑釉弹礁空辐苗阐抗撑饼蔡像跨鬼汐莉工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.2.1土的实测物理性质指标,土的实测物理性质指标： 土粒相对密度、土的含水量和土的密度。 土粒相对密度，用比重瓶法进行测定。 土的含水量一般用烘干法测定，现场可用炒土法测定，当工程急需时，还可用烧土法进行测定。 土的密度一般用环刀法测定。 1. 土粒相对密度 土粒相对密度是指土粒的质量与一个标准大气压下即

17、101.325kPa同体积4的纯水质量之比(为一无量纲量)，即 (4.3) 式中，ds为土粒相对密度；s为土粒密度(g/cm3或t/m3)；w1为纯水在一个大气压下4时的密度(1g/cm3或1 t/m3)。,婶任骤卿坦锄尧荐蝶舷饺躬互足句澜柴诽委敢吉塞击沫仰瞧承潭恃个橡峻工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,1. 土粒相对密度,土粒相对密度是指土粒的质量与一个标准大气压下即101.325kPa同体积4的纯水质量之比(为一无量纲量)，即,涸蜜岂牵于愉蛆鹊画溅始妙较均葬礁焰恋满浪兆某祸娠忙弹隘键侧花霓吹工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,土

18、粒相对密度主要取决于土的矿物成分，也与土的颗粒大小有一定关系。它的数值一般为2.62.8；土中有机质含量增大时，土粒相对密度明显减小(例如泥炭土的土粒相对密度为1.51.8)。 由于同类土的土粒相对密度变化幅度很小，加之土粒相对密度的测试方法要求严，容易出现测试误差，所以工程中常按地区经验来选取土粒相对密度。,土粒相对密度参考值,谊誉旭谍凸贩瞎新尿允怠钢迭细志嗡蛙聪币箭腺曙嘉燎损况狰茵强茵搀吧工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,2. 土的含水量,概念：土体中水相物质(液态水和冰)的质量与土粒质量的百分比被称为土的含水量w，即： 土的含水量是反映土的干湿程度的指标之

19、一，它表明土体中水相物质的含量多少。 含水量的变化对粘性土等一类细粒土的力学性质有很大影响，一般说来，同一类土(细粒土)的含水量愈大，土愈湿愈软，作为地基时的承载能力愈低。天然土体的含水量变化范围很大，我国西北地区由于降水量少，蒸发量大，沙漠表面的干砂含水量为零，一般的干砂，含水量也接近于零；而饱和的砂土含水量可高达40；在我国沿海软粘土地层中，土体含水量可高达6070，云南某地的淤泥和泥炭土含水量更是高达270299。,溺陌犊浸坯室灸恨排偏燥撵喂遭释怎堑颊趾好呐兢豪贸泊监仅倪逛眶累涧工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,3. 土的密度,天然状态下，单位体积土体的质

20、量(包含土体颗粒的质量和孔隙水的质量，气体的质量一般忽略不计)称为土的密度，用符号表示。其单位为g/cm3或t/m3。 天然状态下，土的密度变化范围较大，这除与土的紧密程度有关外，还与土体中含水量的多少有关。一般情况下，土密度的变化范围为1.62.2g/cm3；腐殖土的密度较小，常为1.51.7g/cm3甚至更小(前述云南某地的淤泥最小密度为1.11.2g/cm3)。,卒窄测撕挡怯峦攀武商陡七剔几用拄布毙柯得模女箭烽氟瘁最渔坊疗渴胯工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.2.2土的物理性质换算指标,1. 土的孔隙比e和孔隙率n 土的孔隙比是土体中的孔隙体积与土颗粒

21、体积之比，即 土的孔隙率又称土的孔隙度，是指土中孔隙体积与土的总体积的百分比，即 土体的孔隙比是土体的一个重要物理性质指标，可以用来评价土体的压缩特性，一般e0.6的土是密实的低压缩性土；e1.0的土是疏松的高压缩性土。 孔隙率和孔隙比都是用以反映土中孔隙含量多少的物理量，但孔隙率直观也更易被人们接受，而孔隙率常用于进行土的变形分析。,糕帽立踩枪债躺藉略缠夯硬拷吉枣拽申咱模奖逾村早辫浙诊客涅屑犀他蔑工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,2. 土的饱和度Sr,在土中，被水所充填的孔隙体积与孔隙总体积的百分比称为土的饱和度，用符号Sr表示。其表达式为 土的饱和度是反映土

22、体含水情况的物理性质指标，是反映土体中孔隙被水所充填的程度，而含水量反映的是土体中液态水的含量多少。根据饱和度大小，砂性土可分为稍湿(Sr50)、很湿(5080)三种湿度状态。,惑镍腻干隔痹钒狠褐兜席税糊写勾螟负沥躬勾醚刃聋诬杯噎谢爆妨室寓服工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,3. 土的其它密度指标,土的干密度：是指单位体积土体中固体颗粒的质量，也可将其理解为单位体积的干土质量，用符号d表示，其单位为g/cm3，表达式为 土的干密度一般为1.31.8。 土的饱和密度：是指单位体积的饱和土体(Sr=100)质量，用符号sat表示，其表达式为： 式中，w为水的密度，实

23、用上取w =w11g/cm3。,阔仅痰辣贱突疟徒副帆玖跌箍阳零纪价晨锐造袜叙盆牵嚷煎穴骚灼似垦挖工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4. 土的其它密度指标,土的浮密度：也称土的有效密度，是指单位体积土体中土颗粒质量与同体积的水质量的差值，用符号表示，单位同密度。其表达式如下 同一种土在体积不变的条件下，各密度指标有如下关系： dsat 当天然土体处于绝对干燥状态时d，而当天然土体处于完全饱和状态时sat，但土的饱和密度大于土的干密度。,晒嘱城嗣耗苦藕客皖酣恐煞祝匠芬链粘富相沾竖滤他陪贝收惯辅蠕咋诚锋工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,

24、5. 土的各重度指标,在土的自重应力分析中涉及土的重力密度(即土的重度)。土的各重度指标为土的各相应密度指标与重力加速度的乘积。即： =g d=dg =g sat=satg， 它们分别称为土的浮重度(也称土的有效重度)、干重度、重度(或土的天然重度)、饱和重度，单位都为kN/m3。工程实用上取重力加速度g=l0m/s2，水的重度取10kN/m3。,毡屠搏师缨浪巢牛蜜饵殷只赚狮昔当捂囊赋慎炮时硅浊鄂扑酱咬匪均仑箕工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.2.3土的物理性质指标换算,土粒比重、土的含水量和土的密度是土的实测物理性质指标，其余各指标均为换算指标，即土的换算

25、指标可以由其实测指标通过数学推演而获得。 1. 孔隙比e和孔隙率n的换算 由前面所述土的密度、孔隙比和孔隙率的定义式可得 取w =w1，并进行整理可得,辗寺刷辖锥凉缝钡档择结颜疑介砚蛮监埂槽桶垂漏乌移拉隙耸矢凯酶耍录工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,2. 干密度d的换算,根据土的干密度定义式可得(以下换算中认为e已知) 对上式进行变换可得,涡找疲狄络围歌细气姐臃候褒腮迪搂习脊柿雅坠硒速陛礁绥髓恳供呢来奎工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,3. 饱和密度sat的换算,根据土的饱和密度定义式可得：,很茵媚慰腆旦霞派已榴撇光镣蛾柿趾录辙彪

26、将混连钡疯雕庚腹狮勘溃更拭工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,浮密度和饱和度Sr的换算,4. 浮密度的换算 5. 饱和度Sr的换算 由定义式可得,亨害烈堑代疼每镀整囚袖郡坞白逊蛛译盛近割释叔遍馋袁商妊对欢晦宁狂工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,土的三相比例指标换算公式表,略汉泽置阴声辛察嫂颐渗角藕扣尖姜鞠剧频兔皆纳苯势礁樟躇埔葛誊昧脖工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,土的三相比例指标换算公式表,朴强志骨拘豹栗痉赛互牺叭震配茅隐昧蚁汤愧把渍蕴淳梦把雹勒虐楷涎怨工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章

27、岩土体的工程地质特性,例题1 某一原状土样，经试验测得的基本指标值如下，密度，含水量12.9%，土粒相对密度2.67。试求孔隙比、孔隙率、饱和度、干密度、饱和密度以及浮密度。,嗓圈彬幕苹备吧耐偷耿沉仗站衷战瓜卿竹薛悔宙珠庄篇树空祸芳疮翠渣礁工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,例题2 某场地土的土粒比重，孔隙比，饱和度，若保持土体积不变，将其饱和度提高到0.85，每1 m3的土应加多少水？,灿杉罗揉折擦勘瞄悟樱赃羔胚吾照听冷淌墓绳诲绒绎曾柿证辰侥见雾峪团工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.2.4 粘性土的水理性质,粘性土是指具有内聚

28、力的所有细粒土，包括粉土、粉质粘土和粘土。 工程实践表明，粘性土的含水量对其工程性质影响极大。当粘性土的含水量小于某一限度时，结合水膜变得很薄，土颗粒靠得很近，土颗粒间粘结力很强，土就处于坚硬的固态；含水量增大到某一限度值时，随着结合水膜的增厚，土颗粒间联结力减弱，颗粒距离变大，土从固态变为半固态；含水量再增大，结合水膜进一步增厚，土就进入了可塑状态；再进一步增加含水量，土中开始出现自由水，自由水的存在进一步减弱了颗粒间的联结能力，当土中自由水含量增达到一定程度后，土颗粒间的联结力丧失，土就进入了流动状态。,左吾石颤伍咐厕座瞳抒妊仿色酞收歼畴同懊归策孙活密菇耘结和推舱龙即工学第六章 岩土体的工

29、程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,1. 土的界限含水量与含水状态特征,稠度：指细粒土因含水率的变化而表现出的各种不同物理状态。土的不同稠度状态表明了由于含水量不同，土粒相对活动的难易程度或土粒间的连接强度。 土的界限含水量：指土由一种状态过渡到另一种状态时的含水量分界值。包括液限、塑限和缩限。 液限wL：是指土的流动状态与可塑状态的界限含水量，用符号wL表示。多用锥式液限仪测定，也可用碟式液限仪来测定。,粘性土的界限含水力量及含水状态特征,渊者陇合辊筒舱砚晤百青元纠凑捻陈椎完痈密程媳瓢借郸钵原戏娥猾遭灼工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,锥式液限仪示意图

30、,碟式液限仪示意图,忻奉啸闲侥沫渝懦懊了韦硫列去置膛妹境淄炸赫淘冗绞缉丛河书湛靠羚讫工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,塑限和缩限, 塑限wp：指土的可塑状态与半固态的界限含水量，用符号wp表示。常用搓条法测定。 缩限ws：是土体的固态和半固态的界限含水量。 塑限wp和液限wL是决定土工程性质的两个重要的界限含水率。当土的含水率在塑限和液限范围内时，土处于塑态稠度，具有可塑性。可塑性的高低可以由塑限wp和液限wL这两个界限含水率的差值大小来反映，二者差值愈大，意味着细粒土处于塑态的含水率变化范围大，可塑性愈高，反之两者差值愈小，土的可塑性愈低。,尸恃究感谅烦剪归栋

31、婉罕殆速哼蹿尚版有邦楚邑戴酵楼弛痘扳掏颁戌舱款工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,细粒土稠度状态的变化，是由于土中含水率增减引起的，其实质是由于土颗粒周围结合水厚度或者扩散层厚度发生了变化，使土粒间连接强度发生变化所致。 获知某种粘性土的界限含水量后，可根据其实际含水量的大小确定其所具有的含水状态特征。但对于颗粒组成不同的粘性土，在含水量相同时，其软硬程度却未必相同，因为不同土的可塑状态含水量范围各不相同，为了表述不同土的上述差异，人们引入了土的塑性指数和液性指数的概念。,提纷租慰叉纵吵堑档切亮镁叭慕袄站富愤惑擦扬负踏快促瑞罪磕敷浦固兼工学第六章 岩土体的工程地质

32、特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,2. 粘性土的塑性指数和液性指数,（1）塑性指数：指液限和塑限的差值，应用时通常去掉百分号，用符号Ip表示，其数学表达式为： IpwL-wp 塑性指数用以判定粘性土可塑性的强弱。粘性土可塑性的强弱主要取决于土中粘粒含量和粘粒矿物的亲水程度。土中粘粒含量愈多，粘粒矿物的亲水性愈强时，Ip值越大，土的可塑性也越强。工程上以土的塑性指数作为粘性土分类的重要依据。 （2）液性指数：土的天然含水率和塑限含水率之差与塑性指数的比值，用符号IL来表示，即： 液性指数用来判断粘性土的稠度状态，是反映粘性土软硬程度的指标。,羞码镑蘸斗授刀驱便非通娇皂闷嘉磁耐楼瀑铣柿舒歌国蛔

33、庞击板蒋硬劣蔗工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,当土的天然含水量小于其塑限时，IL0，天然土处于坚硬状态(固态或半固态)；当土的天然含水量大于其液限时，IL 1.0，天然土处于流动状态；而当IL=01.0时，则天然土处于可塑状态。 建筑地基基础设计规范(GB500072002)规定，粘性土根据其IL，可划分为5种软硬状态，划分标准见下表。 粘性土软硬程度的划分 必须指出，液限和塑限都是用重塑土测定的，它没有反映土的原状结构的影响。保持原状结构的土，即使天然含水量大于液限，但仍有一定的强度，并不呈流动性质。但是，一旦天然结构被破坏时，强度立即丧失而出现流动性质。,

34、岛崔险郎渣团蕾钞埔存罩池落糖藤维魁鳃守峰东染钝兼茬洒来驼堆乏瑶徒工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,3. 粘性土的灵敏度和触变性,天然状态下的粘性土通常具有相对较高的强度，当土体受到扰动时，土的结构破坏，压缩量增大。土的结构性对土体强度的这种影响一般用土的灵敏度来衡量。土的灵敏度是指原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度之比，用符号St表示，用公式可表示为 式中：qu为原状土的无侧限抗压强度； q0为重塑土的无侧限抗压强度。重塑是指在含水量不变的前提下将土体完全扰动(搅成粉末状)后，又将其压实成和原状土同等密实的状态(密度与原状土相等)。,港灼篆命狡骑针鲤

35、奎菌纂滩工袭阔颖烤吃甚亡狠脾慎扰忱黍砷寂造氟玖贫工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,土的灵敏度越大，则表示原状土受扰动以后强度降低的越严重。工程实践表明，随着土体含水量增大，土的灵敏度明显增大。因此，在雨季施工时，对于灵敏度高的地基土，一定要尽量减小对地基土的扰动，以免降低地基土的强度(如在基础施工过程中搭设操作平台)。 粘性土受扰动以后其强度降低，但静置一段时间以后，随着土粒、离子及水分子之间的新的平衡状态的建立，土体的强度又会逐渐增长。被扰动粘性土的这种强度随时间推移而逐渐恢复的胶体化学性质称为土的触变性。采用深层挤密类的方法进行地基处理时，处理以后的地基应静

36、置一段时间再进行上部结构的修建，以便让地基强度得以恢复。,钠淋蓑赶故死衡瓶疗钵立炮走娠屉坯怖梅慢说幢沙除档跪劈恍闲绎绳鼓仙工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.2.5 无粘性土的密实度,无粘性土包括碎石、砾石和砂类土等单粒结构的土。 无粘性土的密实程度与其工程性质有着密切的关系，呈密实状态的无粘性土其强度较大，可以作为良好的天然地基；而处于疏松状态的无粘性土其承载能力小、受荷载作用压缩变形大，是不良的地基地层，在其上修筑建（构）筑物时，应对其采用合适的方法进行适当处理。 通常用来衡量无粘性土密实程度的物理量有两个，一个是孔隙比e，另一个是无粘性土的相对密度Dr。

37、用孔隙比对无粘性土的密实程度划分结果见下表。,澡瑚肪咽填蘸玖摹侨丘褐芍掐拒锯足看焕檀傍癌禾蒲狄价漓嚣独粹敬盏尝工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,用孔隙比判断无粘性土的密实度表,汛影膊荒擂胁及挨茵煎槐账丙福鸯阻追攘甥颅渐凯待柄死僵悦瓦荷旦趾刨工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,用孔隙比来判断无粘性土的密实度虽然简便，而且对同一种土，孔隙比小的相对一定较密实，似乎用其作判据，意义也十分明了。但对不同的无粘性土，特别是定名相同而级配不同的无粘性土，用孔隙比作其密实度判据时，常会产生下述问题： 颗粒均匀、级配不良的某无粘性土在一定外力作用下

38、可能已经不能进一步被压缩了(已经达到了其最密实状态)，但与其定名相同、级配良好、孔隙比与之相比较小的无粘性土却又有可能在该外力作用下被进一步压实(该土并未达到最密实状态)。 显然用孔隙比作密实度判据时无法正确反映此类情况下无粘性土的密实状态，为此人们又引入了无粘性土的相对密度来判断无粘性土的密实程度。无粘性土的相对密度涉及无粘性土的最大孔隙比和最小孔隙比等概念。,孔隙比判断无粘性土的密实度,盛伐胚旷勘慷享溅崭较迈榆柠炒雅锭碾陋宵馈帐体中铀川朵榨甸丛咆遣楚工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,无粘性土的相对密度,无粘性土的相对密度是指无粘性土的最大孔隙比与其天然孔隙比

39、的差值和最大孔隙比与最小孔隙比的差值之比，用符号Dr表示，其数学表达式如下 emax用松砂器法测定，emin用振密法测定。 Dr愈大，无粘性土愈密实，因此可用其作为无粘性土密实度的判定准则。我国铁道部铁路工程技术规范以及公路桥涵、地基基础设计规范等均规定，Dr0.67时，无粘性土为密实的，0.33Dr0.67时为中密的；0.20Dr0.33时为稍密的，Dr0.20时为极松状态。,翱妄蕉蝴牙牛钒省齿寸故邓殊追令凌惧梯熙大谐邑墨曲佑镍晨沃坊驾骸牛工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,用相对密度划分无粘性土的密实程度虽然在概念上非常合理，但由于在实际工程中难以操作，因此其

40、应用就受到了一定限制。所以工程上还经常采用标准贯入试验、静力触探试验等原位测试方法来划分无粘性土的密实度。根据标准贯入试验的锤击数可将无粘性土划分为密实、中密、稍密和松散4种密实状态。 标准贯入试验判定砂土密实度,躁仕垄共哦栅圃衷尝觉枷摔之孪铺身署虽廉尿痪鲤垮踪介哦邵唐驰媒奇颧工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,4.2.6土的力学性质,力学性质主要是用于定量描述土的变形规律、强度规律和渗透规律。,痊惧叶代男叁仇识额鹅云钉导深食颊汤构竟烯守坍颁几止靛祈荡掷戎群季工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,1. 土的压缩性,土的压缩性是土体在荷载

41、的作用下产生变形的特性，土的压缩是由于孔隙体积减小引起的。 在荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。相反地，粘性土的透水性低，饱和粘性土中的水分只能慢慢排出，因此其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固结。对于饱和粘性土来说，土的固结问题是十分重要的。 计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，无论用室内试验或原位试验来测定它，应该力求试验条件与土的天然状态及其在外荷作用下的实际应力条件相适应。在一般工程中，常用不允许土样产生侧向变形（侧限条件）的室内压缩试验来测定土的压缩性指标，其试验条件虽与地基土的实际工作情况有出入，但仍有其

42、实用价值。,振上倔喀房歧同实黄深袋渤绅厚烤涌胆繁轻篮掳恤迢焦某添斤国鲜倚扔蓑工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性, 压缩曲线,压缩曲线是室内土的压缩试验成果，它是土的孔隙比与所受压力的关系曲线。 压缩试验时，用金属环刀切取保持天然结构的原状土样，并置于圆筒形压缩容器的刚性护环内，土样上下各垫有一块透水石，土样受压后土中水可以自由排出。由于金属环刀和刚性护环的限制，土样在压力作用下只可能发生竖向压缩，而无侧向变形。土样在天然状态下或经人工饱和后，进行逐级加压固结，以便测定各级压力p作用下土样压缩至稳定的孔隙比变化。 压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角坐标绘制

43、的e-p曲线，在常规试验中，一般按p=50、100、200、300、400kPa五级加荷；另一种的横坐标则取p的常用对数取值，即采用半对数直角坐标纸绘制成曲线（图4.8b），试验时以较小的压力开始，采取小增量多级加荷，并加到较大的荷载（例如1000kPa）为止。 压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。,筏昏绕郁抱悼耍扒茁遗沧罪筏饥蚀门黄铸勒芍抗讼祟镊汲嵌丽黑睬浦瞅癸工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,土的压缩曲线,土的压缩曲线示意图,擎被常灼徒半酉访哪颂裙酌盗闸拽卵榜扎戏鸭副毛蕴陶复层堕

44、妇屋垫滁赁工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性, 压缩系数,压缩系数是指压缩曲线上任一点的切线（或割线）斜率a，它表示相应于压力p作用下土的压缩性： 式中，负号表示随着压力p的增加，e逐级减少。 或 式中，a表示土的压缩系数，kPa-1或MPa-1； p1一般是指地基某深度处土中竖向自重应力，kPa或MPa； p2指地基某深度处土中自重应力与附加应力之和，kPa或MPa； e1指相应于p1作用下压缩稳定后的孔隙比； e2是指相应于p2作用下压缩稳定后的孔隙比。,邢韦歉坪牌核向绵赡嘘拌礁韶矾唱范皖磺肃做申烽拈鹏锻村掇搔笛例睬渡工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章

45、 岩土体的工程地质特性,土的压缩性分类,由于ep呈曲线关系，即压缩系数是应力的函数，随应力大小、应力变化的区间的变化而变化，并不是常量。通常采用由压力p1=100kPa（0.1MPa）增加到p2=200kPa（0.2MPa）时所得的压缩系数1-2来评定土的压缩性，压缩系数越大，表明在同一压力变化范围内土的孔隙比减小的越多，则土的压缩性越高。评定标准如下： ，属低压缩性土 ，属中压缩性土 ，属高压缩性土,福铁千助匡捣亲万簿棕资博范罕湖远如葡藏吉冒嚼钠抡嫌真猎铃舟温想似工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性, 压缩指数,土的e-p曲线改绘成半对数压缩曲线e-log p曲线

46、时，它的后段接近直线，其斜率Cc为： 式中， Cc称为土的压缩指数。,憎瑞胺刑棒殿典请毋挎脖惜拣派漾尖鸣雷宪朴烫驮磊欠丙迁岿界翟虐棠丧工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,同压缩系数a一样，压缩指数Cc值越大，土的压缩性越高。对同一个试样，压缩指数是个定量，不随压力增加而变化。 从图中可见Cc与a不同，它在直线段范围内并不随压力而变，试验时要求斜率确定得很仔细，否则出入很大。低压缩性土的Cc值一般小于0.2， Cc值大于0.4一般属于高压缩性土。国内外广泛采用e-log p曲线来分析研究应力历史对土的压缩性的影响。,编午贿硫韭蒸昏婶局礁们京字彝辖茂涟母终嵌昆槽徐裁躲

47、狐玛慧坚梧销拨工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性, 压缩模量,压缩模量Es是指土在完全侧限条件下，竖向附加压应力与相应的应变增量之比值，根据e-p曲线可以求算。 式中，Es表示土的压缩模量，MPa。 压缩模量越大，表明土在同一压力变化范围内土的压缩变形越小，则土的压缩性越低；反之，Es越小，表示土的压缩性越高。,谊镰耗侦知焉炬翰判吉毖宿音蘸削撂座停均措翁琢振褐乐到甥甭畴郝赁哎工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性, 变形模量,土的变形模量E0是指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。 土的压缩性指标，除从室内压缩试验测定外，还可以通过现场

48、原位测试取得。例如可以通过载荷试验或旁压试验所测得的地基沉降（或土的变形）与压力之间近似的比例关系，从而利用地基沉降的弹性力学公式来反算土的变形模量。,炼冗障哨琢菌侗缅摹讲迁捉逊慨絮树螟峦歼舰偏旋录羡汁字废涣杭厌葱烯工学第六章 岩土体的工程地质特性工学第六章 岩土体的工程地质特性,2. 土的抗剪强度,土的抗剪强度：是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，土的抗剪强度指标由颗粒间的内摩擦力（）以及由胶结物和水膜的分子引力所产生的粘聚力（c）共同组成。 通常认为粗粒土的粘结强度等于零；细粒土的粘结强度由原始粘结力和固化粘结力两部分组成，原始粘结力来源于颗粒间的静电力和范德华力，固化粘结力来源于颗粒间的胶结物质的胶结作用。摩擦强度一是颗粒之间因剪切滑动时产生的滑动摩擦，另一个是因剪切使颗粒之间脱离咬合状态而移动所产生的咬合摩擦。 土体破坏通常可归于剪切破坏，剪切破坏是由土体中的剪应力达到抗剪强度所引起的。例如边坡的滑动,就是由于滑动面上的剪应力达到抗剪强度产生的。土的抗剪强度是土的主要力学性质之一，工程实际中有关地基承载力、