(关于干容重、浮容重、饱和容重)土力学带公式完整新版.doc

土的三相指标

图 1-2 土的三相图
（ 1 ）土的天然密度 或重度
单位体积土的质量（重量）。
（ kg/m3 ） （ 1-3a ）
（ kN/m3 ） （ 1-3b ）
且有关系
（ 1-4 ）
试验测定方法：环刀法等。
（ 2 ）土的含水量（率） w
土中水的质量（重量）与土粒质量（重量）之比，以百分数表示。
（ 1-5 ）
试验测定方法：烘干法
（ 3 ）土粒相对密度（土粒比重） G s
土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积 4oC 纯水的质量之比。
（无量纲） （ 1-6 ）
试验测定方法：比重瓶煮沸法。由此还可得到
（ 1-7 ）
以下指标由基本指标导出。设土颗粒的体积为 1 ，按照各指标的定义，可得到单元土的三相简图如图 1-3 所示。

图 1-3 单元土的三相简图
（ 4 ）孔隙比 e
孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示。
（ 1-8 ）
（ 5 ）孔隙率 n
土中孔隙体积与土的总体积之比。
（ 1-9 ）
且有
或 （ 1-10 ）
（ 6 ）饱和度 Sr
土中所含水分的体积与孔隙体积之比 , 反映了土体中孔隙被水充满的程度。
（ 1-11 ）
（ 7 ） 土的饱和容重 和浮重度（有效重度）
饱和重度为土处于饱和状态时的重度，浮重度为土浸入水中受到浮力时的重度。
（ 1-12 ）
（ 1-13 ）
（ 8 ）干重度
土中颗粒的重量与土体积之比。
（ 1 － 14 ）
（ 9 ）各重度之间的比较
（ 1 － 15 ）
（ 10 ）最大干容重和最优含水量
同一种土，采用同一种方法压密击实时，所能达到的最大干容重与其含水量有关，达到最大干容重时所对应的含水量称为最优含水量，显然干容重最大时，填土的密实度最高。
7 ．土的物理状态
土的物理状态主要是指：
无粘性土：密实程度，疏松或密实。粘性土：稠度，即土的软硬程度。
土的干湿软硬松密等状态。
（ 1 ）无粘性土密实程度指标
① 孔隙比
孔隙比愈大，则土愈松散，反之越密实。
孔隙比仅适用于级配相近的土的密实度的比较，且取原状土样测定孔隙比 比较困难。
② 相对密度 D r
（ 1 － 16 ）
其中， e 为原状土的孔隙比， 和 分别为该种土所能达到的最大、最小孔隙比。同样，它也存在着原状土孔隙比 较难测定的问题。
③ 标准贯入系数 N 63.5
通过现场标准贯入试验确定，适用范围较广。
（ 2 ）粘性土的状态及可塑性
即粘性土的软硬程度，或称稠度状态，如图 1-4 所示。其中：

图 1-4 粘性土的物理状态
液 态：含水量较大，颗粒之间有自由水，且粒间联结很弱。宏观上表现为粘土处于粘滞流动状态。
可塑态：颗粒之间的主要为外层间的结合水，土粒之间有一定的联结力。宏观上表现为土的形状可任意改变而不裂不断，外力解除后，土仍保持改变后的形状，这种性能称为可塑性，是粘性土区别于无粘性土的重要特征。
半固态：颗粒间的水主要是强结合水和扩散层的内层结合水，粒间联结比较牢固，土失去可塑性。
固 态：土间之水为强结合水，粒间联结非常牢固，土体积已不随含水量的减少而减少。
它有以下几个稠度界限（粘性土由一种状态变为另一状态的分界含水量）：
液限：由液性状态转变为塑性状态时的分界含水量。由锥式（碟式）液限仪法或液塑限联合测定法确定。
塑限：由塑性状态转变为半固体状态时的分界含水量。由搓条法或液塑限联合测定法确定。
缩限：由半固态转变为固态的分界含水量。
（ 3 ）塑性指数
（ 1 － 17 ）
反映粘性土的可塑性的大小，综合 反映出该种土的固有特性（指颗粒组成、矿物成分、结构性等），可作为粘性土分类的指标。
（ 4 ）液性指数
（ 1 － 18 ）
由此可判断粘性土所处的物理状态：
，半固态或固态； ，可塑态； ，液 态
5 ．土（岩）的工程分类
以《建筑地基基础设计规范》（ GB5007 － 2002 ）为例，作为建筑地基的土 ( 岩 ), 可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等六类。其中，岩石按强度、完整程度等分类，粗粒土按其级配（及颗粒是否圆滑）分类，细粒土按塑性指数分类。
（ 1 ）岩石
按强度：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。
按完整程度：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。
（ 2 ）碎石土
碎石土是指粒径大于 2mm 的颗粒含量超过总质量的 50% 的土，由大到小，包括：漂石（块石）、卵石（碎石）、圆砾（角砾）砾。
（ 3 ）砂土
砂土是指粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过总质量的 50% ，粒径大于 0.075mm 的颗粒含量超过总质量的 50% 的土，由大到小，包括：砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。
（ 4 ）粉土
粉土是指粒径大于 0.075mm 的颗粒含量不超过总质量的 50% 且塑性指数 IP ≤ 10 的土。
（ 5 ）粘性土
粘性土是指塑性指数 的土。其中： ，粉质粘土； ， 粘土。

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土的物理化学性质
种类
天然含水量%
比重
干密度g/m3
天然孔隙比
内摩擦角
凝聚力kpa
湿容重g/m3
饱和容重g/m3
浮容重g/m3
水上摩擦角
水下摩擦角
水上凝聚力kpa
水下凝聚力kpa
渗透系数cm/s
承载力特征值fak
标准贯入锤基数
沙土

2.65～2.69

粉土
6.67-21.80
2.7～2.71
1.57-1.76
0.537-0.729
26.7-30.5
21-45
1.85
1.91
0.91
22
28
24
18
2.16*10-4
120kpa
10-13击/30cm
粉质粘土
21.33-31.67
2.72～2.73
1.47-1.68
0.624-0.869
18-24.6
26-51
1.81
1.99
0.99
21
27
24
19
1.86*10-5
120kpa
15-19击/30cm
粘土

2.74～2.76

岩石物理化学性质
种类
密度
比重
饱和抗压强度
软化系数
抗拉强度
承载力特征值fak

砂岩、砂砾岩
2.35-2.58
2.68
4-20mpa
0.5-0.68
1.0-1.5mpa
400kpa

砂土的密实度
密实度
密实
中密
稍密
松散
标贯击数
N>30
30>=N>15
15>=N>10
N<=10
粘性土软硬状态的划分
状态
坚硬
硬塑
可塑
软塑
流塑
IL
IL <=0
0< IL <=0.25
025< IL <=0.75
0.75< IL <=1
IL >1