土的性质及工程分类复习过程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,2.1,概 述,土的三相组成,三相比例大小,土的物理性质,土的化学性质,1,土的三相图,Three phase skeletal,质量,m,体积,V,一、,反映土轻重程度的指标,1.,土的天然密度,：,单位体积土的,质量,(g/cm,3,),气,水,土粒,m,s,m,w,m,V,s,V,w,V,V,a,V,v,一般,1.62.2gcm,3,环刀法,蜡封法,灌砂法,土的密度,测定方法,m,a,=0,2.2,土的物理性质指标,2.2.1-2.2.2 土三相比例关系及指标定义,2,注：,1),：干密度,(g/cm,3,),dry density,重力密度(简称重度),天然重度=g 干重度 ,d,=,d,g 饱和重度,sat,=,sat,g 浮重度 =g,2:)：饱和密度(g/cm,3,),saturated density,3)：浮密度(g/cm,3,),显然：,sat,d,sat,d,3,2.,土粒相对密度,s,（土粒比重）：无量纲,单位体积土颗粒质量与4纯水单位体积的质量之比,粘性土,：,s,2.72.75,砂性土：,s,2.65,土中有机质含量增加，土粒相对密度减小,比重瓶法,土的相对密度测定方法,s,土粒密度，即土颗粒单位体积的质量(g/cm,3,),气,水,土粒,m,s,m,w,m,V,s,V,w,V,V,V,a,m,a,=0,4,二、反映土的松密程度的指标,1孔隙比,void ratio,e=v,v,/v,s,2孔隙率,porosity,n=v,v,/v,100%,三、反映土中含水程度的指标，Sr,1、土的,含水率(,含水量),water content,用烘干法测定,2土的饱和度,degree of saturation,S,r,=v,w,/v,v,100%,S,r,=100%,完全饱和,S,r,80%饱和 S,r,=0完全干燥,气,水,土粒,m,s,m,w,m,V,s,V,w,V,V,V,a,m,a,=0,5,注：（,1,）实验直接测定的指标为：,，,，,d,s,(,或,s,）（,2,）各指标间关系可用三相草图法换算,不必死记这些换算公式,土的三相比例指标换算公式（表,2-2,）,2.2.3指标间的换算,2.2.3指标的换算,6,【,例,2-1】,已知某土样,=1700Kg/,m,3,d,s,=2,67,=14%,求,e,、,S,r,及,sat,【,解,】,：用三相草图法，如图,令,V=1,m,3,则重量,m=*V=1700kg,而,=m,m,m=m,+m,s,解得,m,s,=1490kg m,=210kg,V,s,=m,s,/d,s,=1.49/2.67=0.558,m,3,V,v,=V-V,s,=1-0.558=0.442,m,3,V,=m,/,=,210/1000=0.21,m,3,在图中填各数,可得,e=,V,V,/V,s,=0.79 S,r,=V,/V,V,=0.47,五、例题分析,气,水,土粒,m,s,m,w,m,V,s,V,w,V,V,V,a,m,a,=0,7,2.3,黏性土的物理特性,2.3.1,黏性土的可塑性及界限含水率,界限含水率：,粘性土从一种状态变化到另一种状态的含水率,1,液限,W,L,土由塑性状态变到流态的分界含水量。,如,W,L,=28,表示土的液限含水量为,28%,测定：用锥式液限仪，通常用联合测定法,2,塑限,W,P,土由半固态到塑态的分界含水量。,如,W,P,=12,，表示土的塑限含水量为,12%,。,测定：搓条法或联合测定法。,3,缩限,W,S,0,固态或半固态,可塑状态,流动状态,塑限,P,液限,L,8,2.3.2,黏性土的物理状态指标,1塑性指数I,p,plasticity index,I,p,=W,L,W,p,讨论：,塑性指数表示粘土处在可塑状态时含水量的变化范围,.,Ip,取决于：颗粒细，土能吸附水量，,I,P,；矿物成分，吸水能力，,I,P,，故蒙脱含量，则,I,P,；水中离子成分和浓度,价高阳离子数，,I,P,。粘性土的分类常用于,I,P,2液性指数I,L,liquidity index,讨论,：,I,L,表示土的软硬程度,用I,L,划分土的软硬状态，I,L,，,土软,I,L,=1,流动状态。,没考虑土的结构影响，在含水量相同时，原状土比 重塑土硬，故用I,L,判断重塑土合适，但对原状土偏于保守。,9,3,天然稠度,(natural consistency),测定：烘干法,路基的干湿状态,公路沥青路面设计规范,（JTJD60-2006）,干燥,中湿,潮湿,过湿,10,液塑限联合测定仪,下沉深度为,17mm,所对应的含水量为液限;下沉深度为,2mm,处所对应的含水量为塑限。,液限,塑限,11,12,2.3.3,黏性土的活动度、灵敏度和触变性,活动度：反映黏性土中所含矿物的活动性,A0.75,0.75A1.25,不活动,正常,活动,13,2.3.3,黏性土的灵敏度,灵敏度：,低灵敏度,中灵敏度,高灵敏度,14,概念：黏性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质,实质：微观结构多为片架结构，含较多结合水，随着时间被破坏的原始黏聚力部分得到恢复,2.3.3,黏性土的触变性、,15,2.4,无粘性土的密实度,The compactness of none-cohesive soil,无,粘性土主要包括砂类土和碎石土，而影响无粘性土工程性质的主要因素是密实度,1.,孔隙比e（老规范）,:,没考虑级配因素,对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散,。,16,2.由相对密实度,D,r判断,（公路规范用）,relative density,砂土在天然状态下孔隙比,砂土在最密实状态时的孔隙比,砂土在最松散状态时的孔隙比,当,D,r,=0时，,e,=,e,min,，表示土处于最疏松状态;当,D,r,=,1.0,时，,e,=,e,max,，表示土体处于最密实状态,D,r,1/3,疏松状态,1/3,D,r,2/3,中密状态,2/3,D,r,1,密实状态,优缺点？,17,三、例题分析,【例】,某砂土试样,试验测定土粒相对密度,d,s,=2.7,含水量,=9.43%,天然密度,=1.66/cm,3,。已知砂样最密实状态时称得干砂质量,m,s,1,=,1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量,m,s,2,=,1.45kg,。求此砂土的相对密度,D,r,并判断砂土所处的密实状态,【,解答】,砂土在天然状态下的孔隙比,砂土最小孔隙比,砂土最大孔隙比,相对密实度,（1/3,2/3,中密状态,18,3,据标准贯入击数判断,（新规范采用）,建筑地基基础设计规范,：,N,30,密实；,15,N30,中密；,10N15,稍密；,N10,松散,公路桥涵地基及基础设计规范,N,30,密实；,10,N30,中密；,5,N9,稍密；,N0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%的土,20,2.5,.,2粉土的密实度和湿度,密实度,密实,中密,稍密,e 0.90,湿度,稍湿,湿,很湿,w30,21,2.6,土的胀缩性、湿陷性和冻胀性,胀缩性：吸水膨胀和失水收缩的特性,2.6.1土的胀缩性,自由膨胀率,膨胀土,裂隙发育、常有光滑面和擦痕,多出露于阶地、山前,常见浅层滑坡、地裂、坍塌,裂隙随其气候张闭,22,湿陷性,的概念：,土在自重压力作用下或自重压力和附加压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下陷的特征,2.6.2土的湿陷性,23,湿陷系数,非湿陷性,湿陷性,2.6.2土的湿陷性,24,冻胀性：土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特性,2.6.3土的冻胀性,级不冻胀,级弱冻胀,级冻胀,级强冻胀,级特强冻胀,25,2.7,土的分类,一、分类的目的：不同土间比较、评价、积累及交流,二、分类体系与方法,分类体系：,1.,建筑工程系统分类体系,2.,工程材料系统分类体系,侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：建筑地基基础设计规范,(GB50007-2002),地基土分类方法,很注意土的结构性。,侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土，例如：土的分类标准,(GB/T50145-2007),工程用土的分类和公路土工试验规程,(JTJ051-93),土的工程分类,26,1、按沉积年代和地质成因划分,老沉积土：第四纪晚更新世Q,3,及其以前沉积的土，呈超固结状态、具有较高的结构强度,新近沉积土：第四纪全新世近期沉积的土，一般呈欠固结状态、结构强度较低,2.7.2建筑地基土的分类,建筑地基基础设计规范,(GB500072002),27,2、根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类。（,与书上P54稍有差异,）,（1）,岩石,颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石，坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度,f,rk,分类。,坚硬程度类别,饱和单轴抗压强度,f,rk,(,Mpa),坚硬岩,较硬岩,较软岩,软岩,极软岩,30,f,rk,60,f,rk,60,15,f,rk,30,5,f,rk,15,f,rk,5,2.7.2建筑地基土的分类,28,（2）,碎石土,土中2mm颗粒含量全重50%，且颗粒间未经胶结的粗粒土,（3）,砂土,土中2mm颗粒50%全部土重，且粒径0.075mm的颗粒50%全部土重。又可进一步分。,（4）,粉土,粒径0.075mm颗粒含量50%全土重，且IP10的土。e1.0为软弱地基。,（5）,粘性土,塑性指数,I,P,10,的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分。,土的名称,粘土,粉质粘土,塑性指数,I,P,17,10,I,P,17,29,3。其他,软土：（,e1,，,L,)压缩性高、强度低和具有灵敏性、结构性,。,其包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土,。,红粘土（云贵，广西）,黄土（西北、华北）,膨胀土：自由膨胀率40%,十几个省,多年冻土,盐渍土,污染土,30,碎石土、砂土、粉土的分类与建筑地基基础设计规范完全相同。粘性土的定义稍有差异，除要满足塑性指数大于10之外，还要求粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土，另外按沉积年代划分黏土。,3,公路路基土的分类,公路土工试验规程(JTGE40-2007)参照土的分类标准,将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土,a.,巨粒土分类,若土中巨粒组含量多于,15%,属于巨粒土,b.,粗粒土的分类,巨粒含量少于等于15%，且巨粒组土粒与粗粒组土粒质量之和多于总质量50%的土属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。,2.7.4公路桥涵地基土的分类,31,c.,细粒土的分类,细粒组土粒质量多余或等于总质量50%的土属于细粒土。,图中液限为,17mm,液限土工分类标准,细粒土参照塑性图(由assgrande提出）进行细分,分类体系见书P59图2-14,32,