第1章土的物理性质及分类

第一章土的物理性质及工程分类

本章将首先阐明土的组成、土的基本物理性质指标及有关特征，再利用这些指标及特征对土进行分类。

§1.1 土的组成

土是一种松散的颗粒堆积物，它由固相、液相和气相三部分组成。固相部分主要是土粒，有时还有粒间胶结物和有机质，它们在土中起着骨架作用；液相部分为水及其溶解物；气相部分为空气和其它气体。如土中孔隙全部为水填充时，称为饱和土；如土中孔隙全部为气体充满时，为干土；如孔隙中同时存在空气和水时，为湿土。在一般情况下，在地下水位以上一定高度范围内的土为湿土。饱和土和干土为二相系，湿土为三相系，只有当饱和土完全冻结时，土才为单相系。

一、土的固相

土的固相是土粒的骨架部分，土粒的矿物成分、形状、大小及其搭配情况对土的工程性质有明显的影响。

1、矿物成分

在自然界，土是风化作用的产物。其中：物理风化只引起岩块的机械破碎，使岩石产生量的变化，其风化产物基本保持与母岩相同的成分，成为原生矿物，如长石、石英、云母等，它们的性质比较稳定、无塑性，砾石和砂等粗粒土主要由原生矿物所组成。而化学风化则使岩石发生质的变化，它不仅破坏了母岩的结构，而且使其化学成分发生改变并形成新的矿物，这种矿物称为次生矿物，如高岭石、伊利石、蒙脱石等，它们的性质比较活泼，有较强的吸附水的能力，具有塑性。

土中含粘土矿物愈多，土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。因此，对工程性质评价时，必须重视土的形成历史、环境及存在条件对土性的影响。

2、土粒的大小和土的级配

土颗粒的大小与成土矿物之间存在一定的相互关系。因此，土粒的大小也就在一定程度上反映了土粒性质的差异。如：颗粒粗大的卵石、砾石和砂大多数为浑圆状或棱角状的石英颗粒，具有较大的透水性，不具有粘性。而颗粒较小的粘粒，则具有粘性，透水性较低等。（在工程上，粗粒土的粒径用土粒所能通过的最小筛孔尺寸表示，细粒土的粒径则为土粒的水力当量直径表示）

天然土是由无数大小不同的土粒所组成，逐个的研究每个颗粒的大小是不可能的。因此，常常把大小相接近的土粒合并在一起，称为粒组。工程上常用的粒组有：砾、砂粒、粉粒、粘粒、胶粒。其中，又把粒径大于0.075mm的土粒称为粗粒组，小于0.075mm的土粒称为细粒组。各粒组的进一步细分和粒径范围见下表：

为便于研究：

土中某颗粒的土粒含量（x ）定义为

%100?=

W

W x i

式中：i W ——某粒组中土粒质量 W ——干土总重

而土中个粒组的相对含量称为土的级配。 3、颗粒分析试验

测定土中各粒组百分含量的过程，称为颗粒分析。

在实验室中，常用的试验方法有：对粒径大于0.075mm 的粗粒土用筛析法；对粒径小于0.075mm 的细

粒土用比重计法等。当土中兼含有大于和小于0.075mm 的土粒时，两种方法可联合使用。

筛析法是利用一套孔径由大到小的筛子，将事先称过质量的干试样放入筛中，充分振摇，将留在各级筛上的土分别称量，先算出小于某粒径的土粒含量，再确定土中各粒组的相对含量。

比重计法是根据土粒在静水中的沉降速度不同来分离土粒组的。其实质是根据密度相同的土粒在静水中自由下沉过程中，粒径大的沉速快，粒径小的沉速慢的原理进行的。

根据斯托克斯（Stokes ）公式，得

2

()1800s w g v d ρρη

-=

? （粒径和速度的关系）

式中：s ρ为土粒密度；w ρ为水的密度；η为水的动力粘滞系数

对于某一种土的悬液来说，当T 不变时，上式中的g 、s ρ、w ρ、η均为常数，令

)

(1800w s g A ρρη

-=

则 v A d ?=

可见，在一定T 下，比重相当的土粒，沉速与粒径的平方成正比。另外，从质点运动原理学可得：

t

l v =

式中：l 为土粒沉降深度；t 为土粒沉降时间 从而

?=t l A d t

l

A d ?

= 所以，在实验室，只要测出l 和t ，d 就可以求出，进而计算出各粒组的百分含量。

4、颗粒分析成果的表示方法

为使颗粒分析成果便于利用和容易看出规律，需要将粒径分析的资料加以整理并用较好的方法表现出来。目前，通常采用表格法和图解法来表示。

（1）表格法

该法简单，内容具体，但不易看出规律性。

（2）图解法

常用的图解法有累积曲线、分布曲线、三角图三种。这里着重介绍前两种。

1）累积曲线：它是以土粒粒径为横坐标，以小于该粒径的土粒含量为纵坐标绘得。累积曲线有自然

数坐标和半对数坐标两种，而后者应用较广。

2）分布曲线：它是以各粒组的平均粒径为横坐标（对数比例尺），以各粒组的土粒含量为纵坐标绘得。 举例说明颗粒分析试验及两种曲线的绘制过程。

例1 从干砂样中称取质量1000g 的试样，放入标准筛中，经充分振摇，称各级筛上留下的土粒质量，

①累积曲线

②由此可知，某粒组的百分含量等于其上限粒径对应的百分含量减去下限颗粒对应的百分含量。 5、颗粒分析试验曲线的应用 ①累积曲线的用途

它的形态表明土的分选性。曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，分选性差，“级配好”；曲线陡，表示粒径大小相差不大，土粒较均匀，分选性好，“级配不好”。此外，根据累积曲线还可以直接得出如下参数：

a 、土的有效粒径（10d ）：是土的最有代表性的粒径，是非均粒土累积含量为10%的颗粒直径；

b 、土的控制（中值）粒径（30d ），土的限制粒径（60d ）；

c 、任一粒组的百分含量：某粒组的百分含量等于其上限粒径对应的百分含量减下限粒径对应的百分

含量；

d 、土的平均粒径（50d ）；

e 、相当于任一百分含量的最大粒径；

510.60.10.060.01

206080

100

40小于某粒径的土粒含量某粒组的土粒含量①

②

根据上述参数，可计算不均匀系数和曲率系数。 （ⅰ）不均匀系数

10

60

d d C u =

（ⅱ）曲率系数

60

10230

d d d C c ?=

累积曲线越陡，u C 越小，表示土粒越均匀；反之，曲线平缓，u C 越大，表示土粒不均匀。因此，u C 的大小可衡量土颗粒的离散程度（均匀程度）。一般情况下，u C 越大，当它压实时可得较高的密实度。但

对某级配不连续的土，其累积曲线呈台阶状，尽管u C 很大，但渗透稳定性仍然很差。

累积曲线的形状可用c C 反映。若c C 过大，表示台阶出现在10d ～30d 之间；若c C 过小，表示台阶出现在30d ～60d 之间。

总之，土的级配好坏可用离散程度和曲线形状表示，也就可用u C 和c C 来衡量。水电部制定的SDS01—79规程规定： 对于纯的砾、砂，当同时满足u C ≥5且1≤c C ≤3时，它的级配是良好的。反之，级配不良。

②分布曲线

可反映土的级配连续性，若为单峰，则级配连续；若为双峰或多峰，则

??

?时，不连续的土粒含量小于双峰之间各点对应粒组

时，连续的土粒含量大于双峰之间各点对应粒组

%3%3

例1、某砂土颗粒级配曲线上，10d =0.1mm ，30d =0.25mm ，60d =0.90mm ，不均匀系数u C 、曲率系数v C 和级配状态分别为：9，0.7，级配不良。

例2、从某干砂中称取2000克的试样，放入标准筛中充分振摇，称各级筛上留下来的土粒质量见下表：

则：小于0.25mm 的土粒含量为 30% ；小于1.0mm 的土粒含量为 62.5% ；粒径在0.15mm~2.0mm 范围内的土粒含量为 62.5% 。

二、土的液相

1、土中所含的水对土的工程性质有很大的影响。 ①软化土粒，使土的压缩性增大，抗剪强度降低；

②对细砂土和软粘土在振荡荷载的作用下，水的存在有可能导致砂土的液化和软粘土的触变，对工程不利；

③土中水的渗透会导致土的渗透破坏，使土体失稳； ④水的浮力存在，会降低地基土的承载力。 2、土中水的类型主要有：

①结合水（吸着水）：是由土粒表面的静电所吸附的水。结合水又可分为强结合水和弱结合水。 A 、强结合水：牢固地结合在土颗粒表面，性质接近于固体；

B 、弱结合水：是薄膜水，在电场力作用下，可以从水膜厚的地方向水膜薄的地方转移，但不能传递压力。

②自由水：是在土粒电场影响范围以外的水。按其移动时所受作用力的不同，可分为重力水和毛细水。

重力水是在孔隙中受重力作用能自由流动的水，一般存在于地下水位以下的透水层中。

毛细水是受水与空气界面的表面张力作用而存在于细孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透

水层中。

三、土中的气相

土孔隙中的气体有两种存在形式。

①与大气相通的自由气体，它对土的性质影响不大；

②与大气不相通的以气泡形式出现的封闭气体，它的存在将使土的弹性和压缩性增大，而使土的透水性降低。

§1.2 土的物理性质指标

土的物理性质指标就是表示土中三相比例关系的一些物理量。

土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量、密度和土粒比重，称为直接测定指标；；另一类是可以根据试验测定的指标换算的，如孔隙比、孔隙率和饱和度等，称为间接指标。

为便于说明，常利用三相图。如图，图中m 表示质量，V 表示体积，下标a 、w 、s 和v 分别表示空气、水、土粒和孔隙。

下面我们详细介绍以下土的各项指标。 一、土的试验指标 1、含水率ω

土的含水率，亦称为含水量，定义为土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示，其表达式为：

%100%100?-=?=

s

s

s w m m m m m ω

其中，s m 是将土放入100～105℃的烘箱中烘至恒量称得，实验方法：先称m ，再烘干后称s m 。 测定的方法常用烘干法。 2、土的密度ρ与容重（重度）γ

土的密度(ρ)：亦称湿密度、天然密度，定义为单位体积土的质量，用ρ表示，其单位为：3m Mg (或

3cm g )。

其表达式为：

a s w s w V V V m m V m

+++=

=

ρ

测定方法：对于粘性土，常用环刀法、蜡封法、注水法、注沙法。

土的重度亦称为容重，定义为单位体积土的重量，用γ表示，其单位为：3

m KN 。它与土的密度有如下关系：g ?=ργ 式中：g —为重力加速度。

工程中常用的密度有：

①湿密度（ρ）：即土的密度。 其表达式为：

a s w s w V V V m m V m

+++=

=

ρ

测定方法：对于粘性土，常用环刀法、蜡封法、注水法、注沙法。 ②饱和密度（sat ρ）：土中孔隙完全为水充满时的密度。

v

气

水土粒

V

V m w

v s sat ρρ+=

式中：sat ρ——水的密度（工程计算中可取1g/cm 3

）

③浮密度（ρ'）：土单位体积中土粒质量与同体积水的质量之差。

V

V m w

s s ρρ-=

'或w m ρρρ-='

④干密度（d ρ）：土单位体积中土粒的质量。

V

m s

d =

ρ 同一种土体在体积不变的条件下，它的各种密度在数值上有如下关系：

sat ρ＞ρ＞d ρ＞ρ' 3、土粒比重s G

土粒比重：亦称为土的相对密度，指土粒质量(或重量)与同体积4℃时纯水质量(或重量)之比，表达式为：

C w s

C w s s s V m G ??=

?=

44)()(ρρρ

土粒比重常用比重瓶法测得，实际上由于C w ?4)(ρ=13cm g ，故土粒比重在数值上等于土粒的密度，但无量纲。

天然土的颗粒是由不同的矿物组成的，它们的比重一般并不相同。试验测得的是土粒的比重的平均值。土粒的比重变化范围较小，砂土一般在2.65左右，粘性土一般在2.75左右；若土中的有机质含量增加，则土的比重将减小。

二、换算指标 1、孔隙比（e ）

土中孔隙体积与土粒体积之比，以小数表示。

s

v

V V e =

2、孔隙率（n ）

土中孔隙体积与土体积之比，以百分数表示。

%100?=

V

V n v

3、饱和度（r S ）

土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示。

%100?=

v

w

r V V S 三、物理指标间的换算关系

用三相图推导——数学推导，参见教材p23—p25及表1—6。

例3、某土样为饱和状态，Gs=2.70，ω=40%，则土的孔隙比和干密度分别为 e =1.08，d ρ=1.30g/cm3 。 例4、某一块试样，在天然状态下体积为210cm 3，质量为350g ，烘干后质量为310g ，根据试验得到得土粒比重s G 为2.67，试求该试样的密度、含水量、孔隙比、孔隙率和饱和度。

解： （1）已知：V =210cm 3，m =350g ，

所以， 3350 1.67/210

m g cm V ρ=

== （2）已知：s m =310 g ，

则 35031040w s m m m g =-=-= 所以，

40

12.9%310

w s m m ω=

== （3）已知： 2.67s G = 则 33101162.67

s s s m V cm G =

== 321011694v s V V V cm =-=-=

所以， 960.81116v s V e V =

== （4） 94

44.8%210v V n V ==

= （5） 340

401w w w m V cm ρ===

所以， 40

43%94

w r v V S V ===

例5、已知土粒比重为2.68，土的密度为1.91g/cm 3，含水量为29%，求土的干密度、孔隙比、孔隙率和饱和度。

解： 已知：ρ=1.91g/cm3，ω=29%，则 48.129

.0191

.11=+=

+=

ω

ρ

ρd g/cm3

已知：s G =2.68，则

148

.168.21-=-=

d s

e ρρ=0.82 于是，

82

.0182

.01+=+=

e e n =45% 82

.068.229.0?==e G S s r ω=95%

§1.3 土的物理状态指标

无粘性土颗粒较粗，粒间无粘结力，它们的工程性质与其密实度有关。如密实状态则其强度高，压缩性小。反之，则强度低，压缩性大。 一、无粘性土（砂土）的相对密实度

反映土体密实度的指标有孔隙比(e )、干密度(d ρ)、相对密实度(r D )和标准贯入击数(N )。 1、根据天然孔隙比e 判断土的密实度 砂土的密实度可用天然孔隙比e 来衡量，

（1）当e ＜0.6时，属密实的砂土，是良好的地基； （2）当e ＞0.95时，为松散状态，不宜作天然地基；

（3）当0.6

根据e 来评定砂土的密实度虽然简单，但没有考虑土颗粒级配的影响。如：同样密实的砂土，当颗粒均匀时，e 大；当颗粒不均匀时，e 小。因此，仅由一个指标e 无法反映土颗粒级配的因素。为了克服这个缺点，常采用r D （相对密度）来衡量砂土的密实程度。

2、无粘性土的相对密实度r D 判断土的密实度

min

max 0

max

e e e e D r --=

式中： 0e ——无粘性土的天然孔隙比或无粘性填土的填筑孔隙比； max e ——无粘性土的最大孔隙比，由它的最小干密度换算； min e ——无粘性土的最小孔隙比，由它的最大干密度换算。 而 1min

max -=

d w

s G e ρρ 1min -=

dman

w

s G e ρρ 10-=

d

w

s G e ρρ

所以 d

d d d d d r D ρρρρρρ)()(min max max

min --=

显然，（1）当某无粘性土的0e =max e ，则r D =0，土处于最松状态；

（2）若0e =min e ，则r D =1，土处于最密状态； （3）工程上，无粘性土按r D 区分为：

1）0＜r D ＜1/3 疏松 2）1/3＜r D ＜2/3 中密 3）2/3＜r D ≤1 密实

3、无粘性土的标准贯入击数n N 试验判断土的密实度

从理论上讲，用相对密实度划分砂土的密实度是比较合理的，但由于测定砂土的最大孔隙比和最小孔隙比试验方法的缺陷，试验结果常有较大的出入，同时也很难在地下水位以下的砂层中取得原样，砂土的天然孔隙比是很难测定，这就使相对密实度的应用受到限制。因此，在工程实践中通常用标准贯入击数来划分砂土的密实度。

在式n N 中，当kg n 10=时是轻型，当kg n 5.63=时是重型，标准贯入击数试验是用规定的锤重（kg 5.63）和落距（76cm ）的标准贯入器（带有刃口的对开管，外径50mm ，内径35mm ）打入土中，记录贯入一定深度（30cm ）所需的锤击数N 值的原位测试方法。标准贯入试验的贯入锤击数反映了土层的松密和软硬程度，是一种简易的测试手段。

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）规定砂土的密实度应根据标准贯入锤击数来划分： （1）N >30 密实；（2）15＜N ≤30 中密；（3）10＜N ≤15 稍密；（4）N ≤10 疏松（松散）。 二、粘性土的物理状态指标

1、粘性土的结构：一般分为三种：（1）蜂窝状结构；（2）孔隙较大的结构；（3）分散型结构。

2、粘性土的稠度：是指粘性土的干湿程度或在某一含水量下对外力引起的变形或破坏的抵抗能力，是粘性土最主要的物理状态指标。

3、粘性土的界限含水量：

当粘性土中的ω较大时，土处于流动状态。当ω下降到一定程度时，粘性土进入可塑状态，这时，可将它捏塑成各种形状，而不显著地改变其体积。粘性土的这种性质称为可塑性。若ω继续下降，则会丧失可塑性。在外力作用下，易破碎，而进入半固体状态。最后，即使ω进一步下降，而它的体积也不再收缩，这时，粘土进入固体状态。

粘性土的界限含水量：当粘性土含水量变化时，使粘性土具有不同的软硬或稀稠状态，土从一种状态进入另一种状态的分界含水量。粘性土的状态与界限含水量的关系见教材p28图1-17。工程上常用的有：

（1）液限（L ω）——它是流动状态与可塑状态的界限含水量，也就是可塑状态的上限含水量； （2）塑限（P ω）——它是可塑状态与半固体状态的界限含水量，也就是可塑状态的下限含水量； （3）缩限（S ω）——它是半固体状态与固体状态的界限含水量。 由此可知，当某一粘性土的天然含水量ω＞L ω时，处于流动状态；

当粘性土的天然含水量ω在L ω与P ω之间时，处于可塑状态； 当粘性土的天然含水量ω在P ω与S ω之间时，处于半固体状态； 当粘性土的天然含水量ω＜S ω时，处于固体状态。

测定方法：A 、塑限采用“搓条法”；B 、液限采用碟式仪或锥式液限仪测定；C 、缩限是把含水量调制到大于L ω的土料填实一定容积的容器，烘干，测出干试样的体积后，按下式求得：

w

s

S m V

V ρωω?--=211

式中：1ω——试样的制备含水量；1V ——湿试样的体积，即容器的体积；2V ——干试样的体积。 4、粘性土的塑性指数和液限指数

（1）塑性指数（P I ）：液限和塑限之差，即P L P I ωω-=，以百分数表示。 但在地基基础规范中，习惯上P I 不带%号。如算出P I =15%，通常写为P I =15。

物理意义：当一种粘性土L ω与P ω之间的范围大，则P I 大，说明这种土颗粒细，吸附水的能力强。因此，P I 可以反映粘性土的工程性质，可作为粘性土的分类标准。

如：1）P I ＞17 粘土； 2）10＜P I ≤17 粉质粘土； 3）P I ≤10 粉土。

（2）液性指数（L I ）

粘性土的稠度一定程度可用ω来表示。但对于不同的土即使有相同的含水量，也未必处于同样的状态，与无粘性土类似，粘性土的状态可用液性指数来判定：P

P

P L P L I I ωωωωωω-=

--=

。L I 以小数表示。 物理意义：表示粘性土软硬程度的物理性质指标，按L I 将粘性土划分为：参见教材p32表1-7。 1）L I ≤0 2）0＜L I ≤0.25 3）0.25＜L I ≤0.75 4）0.75＜L I ≤1 5）L I ＞1

坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑

例6、下列说法中，（ D ）是错误的。

A 、液限越大，土的粘性越大

B 、对同一种土，土的缩限、塑限、液限是常数，与土的天然含水量无关

C 、土的含水量越大，液性指数越大

D 、缩限越大，土的收缩性越大

例7、下列对粘性土塑性指数P I 、液性指数L I 的描述中，（ D ）不正确。

A 、P I 大小主要与土体所含粘粒多少有关

B 、L I 是表征粘性土软硬程度的指标

C 、土的塑性指数P I 越大，可塑状态范围越大

D 、工程上用液性指数L I 作为划分粘性土与粉土的依据

例8、今有A 、B 两种粘性土，经取样测得它们的天然密度（ρ）、天然含水量（ω）、液限（ωl ） 及塑限（ωp ）如下表：

则：比较密实的土为 B ， 粘性较大的土为 A ， 比较硬的土为 B 。

§1。4 土的压实性

土的压实性是指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土能够压实到某种密实程度的性质。 土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作为建筑材料填筑而成的。为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性，在施工中常常需要压实填料，以提高土的密实度和均匀性。填土的密实度常以其干密度d ρ来表示。

土的压实性在室内是通过击实试验来研究的。击实试验有轻型和重型两种类型。《土工试验方法》规定轻型击实试验适用于粒径小于5mm 的土，重型击实试验适用于粒径小于40mm 的土。

轻型击实试验的击实筒容积为947cm 3，击锤的质量为2.5kg ，如图所示。试验时把制备成某一含水率的土样分三层装入击实筒，每装入一层均用击锤依次锤击25下，击锤落高为30.5cm ，由导筒加以控制。

重型击实试验的击实筒容积为2104cm 3，击锤的质量为4.5kg ，落高为45.7cm ，分五层击实，每层锤击56下。击实后，测出土样的含水率和密度，再算出相应的干密度。

压实试验分为击实试验（室内测定）和现场辗压试验两种。

一、影响土压实性的因素：主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等，

现分别将主要影响因素对压实性的影响介绍如下。参见教材p33。 现分别将主要影响因素对压实性的影响介绍如下。参见教材p33。

1、含水率的影响

对同一种土料，分别在不同的含水率下，用同一击数将它们分层击实，测定土样的含水率和密度，再算出相应的干密度，然后以含水率为横坐标，

干密度为纵坐标，点绘成击实曲线，如右图所示。从图中可以看出，当含水

率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度随着含水率的增加达到某一值后，含水率的继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度max d ρ，此时相应的含水率称为最优含水率op ω。

这就是说，当击数一定时，只有在某一含水率下才能获得最佳的击实效果。土所具有的这种压实特性，可以这样解释。粘性土在含水率较低时，土粒表层的吸着水膜也较薄，击实过程中粒间电作用力以引力占优势，土粒相对错动困难，并趋向于形成任意排列，干密度小；随着含水率的增加，吸着水膜增厚，击实过程中粒间斥力增大，土粒容易错动，因此，土粒定向排列增多，干密度相应地增大。但是当含水率达到

最优含水率后，如再继续增大含水率，虽然仍能使粒间引力减小，但此时空气以封闭气泡的形式存在于土体内，击实时气泡体积暂时减小，很大一部分击实功被孔隙中的水所吸收(转化为孔隙水压力)，而土粒骨架所受到的力较小，击实仅能导致土粒更高程度的定向排列，土体几乎不发生永久的体积变化。因而，干密度反而随着含水率的增加而减小。

2、击实功能的影响

护筒

击锤

筒

导实筒

击ρd

ρ

土的干密度

（

）g /c m 3

土的压实性除了与含水率有关外，还与击实的功能有关。在实验室内击实功能是用击数来反映的，对于同一种土，压实的功能小，则所能达到的最大干密度也小，反之，压实功能大，则所能达到的最大干密度也大；而压实功能小，则最优含水率大，压实功能大，则最优含水率小。如果用同一种土料在不同含水率下分别用不同击数进行击实试验，就能得到一组随击数而异的含水率与干密度关系曲线，如图所示。图中虚线为饱和线，即饱和度为100％时的含水率与干密度关系曲线，它的表达式即

s d w G 1-

=ρρω 由图可见：

1、土料的最大干密度和最优含水率不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大，最优含水率则逐渐减小。但是这种增大或减小的速率是递减的，因此，光靠增加击实功能采提高土的最大干密度是有一定限度的。

2、当含水率较低时击数的影响较显著。当含水率较高时，含水率与干密度关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无效的。

还应指出，填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过低，填土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土的其他力学性质。因此，在实际施工中填土含水率的控制得当与否，不仅涉及到经济效益，而且影响到工程质量。

3、土类和级配的影响

土的压实性还与土的种类、级配等因素有关。试验表明，同样含水率情况下，粘性土的粘粒含量愈高或塑性指数愈大，愈难以压实。

对于无粘性土，含水率对压实性的影响没有像粘性土那么敏感，击实试验结果如图所示。可以看出其击实曲线与粘性土的不同，在含水率较大时得到较高的干密度。因此，在无粘性土的实际填筑中，通常需要不断洒水使其在较高含水率下压实。无粘性土的填筑标准，通常是用相对密实度来控制的，一般不进行击实试验。

在同一土类中，土的级配对它的压实性影响很大，级配良好的土，易于压实，反之，则不易压实。这是因为级配良好的土有足够的细土粒去充填较粗土粒形成的孔隙，因而获得较高的干密度，而级配不良的土则正好相反，较粗土粒形成的孔隙缺少足够的细土粒去充填，所以其干密度较小。

4、粗粒含量的影响

由于击实仪尺寸的限制，《土工试验方法》中规定轻型击实试验允许试样的最大粒径为5mm ，重型击实试验允许试样的最大粒径为40mm 。当土内含有大于试验规程规定的粒径时，常需先剔除超出粒径部分，然后进行试验。这样测得的最大干密度和最优含水率与实际土料在相同击实功能下的最大干密度和最优含水率不同。对于轻型击实试验，当土内粒径大于5mm 的土粒含量不超过25％～30％(土粒浑圆时，容许达30％；土粒呈片状时，容许达25％)时，可认为土内粗土粒可均匀分布在细土粒之内，同时细土粒达到了它的最大干密度。于是，实际土料的最大干密度和最优含水率可按下面两个式子校正：

最大干密度 5

5

max

5

max 11s w d d

G P P ρρρ-

-='

式中：max d ρ——粒径小于5mm 土料的最大干密度；

m a x

d ρ'——相同击实功能下实际土料的最大干密度； 5P ——粒径大于5mm 的土粒含量；

5s G ——粒径大于5mm 的土粒的饱和面干比重。

ρ

d

O

最优含水率 55)1(P P ab op op ωωω+-='

式中：op ω——粒径小于5mm 土料的最优含水率；

op

ω'——相同击实功能下实际土料的最优含水率； ab ω——粒径大于5mm 土粒的吸着含水率；

其余符号意义同前。 二、击实特性

1、曲线有一个峰值点，该点对应的干密度称为最大最大干密度max d ρ，该点对应的含水率称为最优含水率op ω；土体处于偏干或偏湿状态，均不能达到最密实的状态。

2、土料的最大干密度和最优含水率不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大，最优含水率则逐渐减小。但是这种增大或减小的速率是递减的，因此，光靠增加击实功能采提高土的最大干密度是有一定限度的。

3、辗压的质量控制标准： 压实度（B ）=

%100max

?d ds

ρρ 式中，——设计填筑土的干密度或实际填筑土的干密度。 （1）对于中、小型工程，重要性较低的工程，B ≥95%； （2）对于大、中型工程，重要性较显著的工程，B ≥97%； 4、压实度B 的确定：

（1）对于粒径d <5mm 的土粒：

1）风干→击实试验→max d ρ、op ω； 2）辗压→测ω、ρ→ds ρ； 3）计算B 。 （2）对于粒径d >5mm 且含量小于30%土粒：

1）风干→过筛（直径=5mm ），取粒径小于5mm 的土粒进行击实试验，测定其部分土粒的max d ρ、op ω； 2）对土粒进行颗粒分析，测出其大于5mm 的土粒含量； 3）对max d ρ、op ω；进行修正→全部土粒的max '

d ρ

、

op 'ω。

（3）对于粒径d >5mm 且含量大于30%土粒：

1）取样、风干→大量击实试验； 2）测出原料的max d ρ、op ω； 3）施工→测定测ω、ρ→ds ρ； 4）（B ）=

%100max

?d ds

ρρ 5、在工程实践中，用最优含水量控制填土的施工，用最大干密度max d ρ来检查施工的质量，将填土现场的d ρ与室内试验max d ρ之比称为压实系数K 。显然越接近1，填土质量越好。

例9、

一个峰值点，其对应的干密度为最大干密度（max d ），对应的含水量为最优含水量（op ），当增大击实功时，最大干密度（max d ρ）逐渐增大，而最优含水量（op ω）逐渐减小，但这种增大或减小的趋势逐渐减小。

例10、某粘性土土样的击实试验成果如下表所示。该土的土粒比重为2.70，试绘出该土的击实曲线，确定其最优含水量（op ω）与最大干密度（max d ρ），并求出相应于击实曲线峰点的饱和度与孔隙比。如试验时将每层锤击数减少，则所得的op ω与max d ρ会和上述结果有什么不同？

解：

标数值为优含水量为2.70由s

s S V m

G = 由s

w

m m =

ω 由V m s s =

ρ 由.0=w m 所以，=a V 则：饱和度（S r ）为：%6.86%100599

.0519.0=?==

V w r V V S 孔隙比（e ）为：599.00

.1599.0===

s V V V e 若试验时，将击数减小，则最大干密度将有一定增加，而最优含水量将一定程度地减小。

§1.5 土的工程分类

对天然形成的土来说其成分、结构和性质千变万化，其工程性质也千差万别。为了能大致判别土的工程性质和评价土作为地基或建筑材料的适宜性，有必要对土进行科学的分类。分类体系的建立是将工程性质相近的土归为一类，以便对土作出合理的评价和选择恰当的方法对土的特性进行研究。因此，必须选用对土的工程性质最有影响，最能反映土的基本属性，又便于测定的指标作为土的分类依据。

我国的分类方法迄今尚未统一。一般对粗粒土主要按颗粒组成进行分类，粘性土则按塑性指数分类。 目前，国内应用的标准、规范主要有： （1）建设部《土的分类标准》（GBJ145—90）； （2）建设部《建筑地基基础设计规范》（GBJ7—89）； （3）交通部《公路土工试验规程》（JTJ051—93）； （4）水利部《土工试验规程》（SL237—1999）等。 本节主要介绍前两种中对土的工程分类。 一、《土的分类标准》

该标准对土进行分类时，先判断该土属于有机土还是无机土。若土的全部或大部分是有机质时，该土属于有机土，含有少量有机质时为有机质土，否则，属于无机土。有机土可采用目测、手摸和臭判别。当不能判别时，可由试验测定。将试样放入100～110℃的烘箱中烘烤，当烘烤后试样的液限小于烘烤前试样

的液限的3/4时，为有机土。若属于无机土时，则可根据土内各粒组的相对含量把土分为巨粒土、含巨粒土、粗粒土和细粒土四大类。

土体总的分类体系见右图。

可根据土颗粒粒径范围划分土的粒组。

粒组划分表

1、巨粒土和含巨粒土的分类

按试样中所含粒径大于60mm 的巨粒组含量来划分。

巨粒组质量多于总质量的50%的土称为巨粒土；巨粒组质量为总质量的15%～50%的土称为巨粒混合土，巨粒组质量少于总质量的15%的土，按粗粒土或细粒土的规定分类定名。

巨粒土和含巨粒土可结合漂石含量进一步划分。 巨粒土和含巨粒土的分类

2、粗粒土的分类

???????????????

????????????

???????????????????????

???

???

??漂石巨粒土卵石巨粒土混合土漂石混合巨粒土混合土卵石漂石混合土

无机土含巨粒土土卵石混合土砾类土粗粒土砂类土粉土细粒土粘土有机土

试样中粒径大于0.075mm 的粗粒组质量多于总质量50%的土称为粗粒土。分为砾类土和砂类土两种。粒径大于2mm 的砾粒组质量多于总质量50%的土称为砾类土；粒径大于2mm 的砾粒组质量少于或等于总质量50%的土称为砂类土。

砾类土和砂类土按试样中粒径小于0.075mm 的细粒含量。液、塑限和土的级配可进一步细分。 砾类土的分类

砂类土的分类

3、细粒土的分类

试样中粒径小于0.075mm 的细粒组质量多于或等于总质量的

50%的土称为细粒土。按下列规律划分： （1）试样中粗粒组质量少于总质量的25%的土称为细粒土；

（2）试样中粗粒组质量为总质量的25%～50%的土称含粗粒的细粒土； （3）试样中含部分有机质的土称有机质土。

细粒土可按塑性图进一步细分，塑性图的横坐标为土的液限，纵坐标为塑性指数。有两种塑性图，一种是17mm 液限，另一种是10mm 液限。

细粒土的分类（10mm液限）

注：①若细粒土内含部分有机质，则土名前加形容词有机质，土代号后加O；②若细粒土内粗粒含量为25%～50%，则该土属含粗粒的细粒土。当粗粒中砂粒占优势，则该土属含砂细粒土，并在土代号后加S，如CLS，MHS等。

二、《建筑地基基础设计规范》中地基土分类

在该规范中，按土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土分为碎石土、砂土、粉土和粘性土四大类。

1、碎石土：土中粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%，则该土属于碎石土。

分类：根据粒组含量及颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。其密实度按骨架颗粒占总量的百分比、颗粒的排列、可控性与可钻性分为密实、中密和稍密。

碎石土的分类

2、砂土：土中颗粒大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%，则该土属于砂土。

分类：根据粒组的土粒含量定名。

砂土的分类

工程性质：常见的砾砂、粗砂、中砂为良好地基；粉细砂要具体分析，如为饱和疏松状态，则为不良地基。

其密实度按N63.5分为密实、中密、稍密、松散四种。

其湿度按r S 分为饱和（r S ＞0.8）、很湿（0.5＜r S ≤0.8）、稍湿（r S ≤0.5）三种。

3、粉土：若土的塑性指数小于或等于10，粒径大于0.075mm 的颗粒含量超过总量的50%，则该土属于粉土。

4、粘性土：若土的塑性指数大于10，且颗粒大于0.075mm 的颗粒含量不超过总量的50%，则该土属于粘性土。

分类：根据塑性指数细分。

三、特殊土的分类

特殊土是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土。主要包括软土、黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土、冻土、填土、可液化土等。参见教材p44。

1、软土：是指沿海的滨海相、三角洲相、溺谷相、内陆的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的孔隙比大、天然含水量高、压缩高、强度低和具有灵敏性、结构性的土层。其包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土等。

淤泥和淤泥质土是工程建设中经常遇到的软土。在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成。1）、当粘性土的L ωω>、e ≥1.5时称为淤泥；2）、而当L ωω>、1.5＞e ≥1.0时称为淤泥质土；3）、当土的有机质含量大于5%时称为有机质土，大于60%称为泥炭。

2、黄土：遍布分布在我国甘、陕、晋大部分地区及豫、冀、鲁、宁夏、辽宁、新疆等部分地区。它是一种在第四世纪时期形成的特殊堆积物，颗粒组成以粉粒为主。我国的湿陷性黄土。

3、膨胀土：粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。分布在我国广西、云南、湖北、河南、安徽、四川等地均有不同范围的分布。

膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩的变形特性。

4、红粘土：在炎热气候条件下的石灰岩、白云岩等碳酸盐系的出露区，岩石在长期的土化学风化作用（红土化作用）下形成的高塑性粘土物质，其液限一般大于50%，一般呈褐红、棕红、紫红和黄褐色，称为红粘土。在我国主要分布在云贵高原，南岭山脉南北两侧及湘西、鄂西丘陵地等。

红粘性土含水量虽高，但土体一般仍处于硬塑或坚硬状态，而且具有较高的强度和较低的压缩性。 5、盐渍土：易溶盐含量大于0.5%，且具有吸湿、松胀等特性的土。 6、冻土：凡温度等于或低于摄氏零度，且含有固态冰的土称为冻土。

7、填土：由人类活动而堆填的土层。根据其物质组成和堆填方式，填土可分为素填土、杂填土和冲填土三类。 8、可液化土：

01第一章 土的物理性质及工程分类

兰州交通大学博文学院教案 课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律； 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换； 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点：指标间的相互转换及应用。 四、教学时数： 6 学时。 五、习题：

第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土，有下列三种： （1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。 （2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。 （3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 （1）土的结构 定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类： ●单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。 图1.1 土的结构 3）工程性质： 密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。

土的物理性质指标

第一章 土的物理性质及工程分类 第一节 土的组成与结构 一、 土的组成 天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴ 固相：土颗粒—构成土的骨架决定 土的性质—大小 、形状、 成分、组成、排列 ⑵ 液相：水和溶解于水中物质 ⑶ 气相：空气及其他气体 （1）干土=固体+气体（二相） （2）湿土=固体+液体+气体（三相） （3）饱和土=固体+液体（二相） 二、土的固相 （一）、土的矿物成分和土中的有机质。 土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同 矿物成分取决于（1）成土母岩的成分 （2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化） 次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土） ②伊利石（土） ③蒙脱石（土） （2）水溶盐①难溶：CaCO 3 ②中溶：石膏 CaSO4.2H2O ③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na 的 SoO42- CO 3 2- 2.各粒组中所含的主要矿物成分 土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称 石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高 云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形 粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性 （1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性 （2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石 （3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定 ρd 粘土中的水溶盐 3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低 （二）土的粒组划分 （三）土的颗粒级配 1． 颗粒大小分析试验——颗分试验 方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土 （2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土 2． 颗粒级配曲线——半对数坐标系 3． 级配良好与否的判别 （一） 定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配 （级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配 （4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好 （5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良 （二） 定量判别 （1）不均匀系数 10 60d d C u

01第一章土的物理性质与工程分类

课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律； 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换； 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点：指标间的相互转换及应用。 四、教学时数： 6 学时。 五、习题：

第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土，有下列三种： （1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。 （2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。 （3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 （1）土的结构 定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类： ●单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。 图1.1 土的结构 3）工程性质： 密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。

第一章土的物理性质及工程分类及答案

第一章土的物理性质及工程分类 一、思考题 1、土是由哪几部分组成的？ 2、建筑地基土分哪几类？各类土的工程性质如何？ 3、土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的，常用的方法有哪些？如何判断土的级配情况？ 4、土的试验指标有几个？它们是如何测定的？其他指标如何换算？ 5、粘性土的含水率对土的工程性质影响很大，为什么？如何确定粘性土的状态？ 6、无粘性土的密实度对其工程性质有重要影响，反映无粘性土密实度的指标有哪些？ 二、选择题 1、土的三项基本物理性质指标是（） A、孔隙比、天然含水率和饱和度 B、孔隙比、相对密度和密度 C、天然重度、天然含水率和相对密度 D、相对密度、饱和度和密度 2、砂土和碎石土的主要结构形式是（） A、单粒结构 B、蜂窝结构 C、絮状结构 D、层状结构 3、对粘性土性质影响最大的是土中的( ) A、强结合水 B、弱结合水 C、自由水 D、毛细水 4、无粘性土的相对密实度愈小，土愈（） A、密实 B、松散 C、居中 D、难确定 5、土的不均匀系数C u 越大，表示土的级配（） A、土粒大小不均匀，级配不良 B、土粒大小均匀，级配良好 C、土粒大小不均匀，级配良好 6、若某砂土的天然孔隙比与其能达到的最大孔隙比相等，则该土（） A、处于最疏松状态 B、处于中等密实状态 C、处于最密实状态 D、无法确定其状态 7、无粘性土的分类是按（） A、颗粒级配 B、矿物成分 C、液性指数 D、塑性指数 8、下列哪个物理性质指标可直接通过土工试验测定（） A、孔隙比 e B、孔隙率 n C、饱和度S r D、土粒比重 d s 9、在击实试验中，下面说法正确的是（） A、土的干密度随着含水率的增加而增加 B、土的干密度随着含水率的增加而减少 C、土的干密度在某一含水率下达到最大值，其它含水率对应干密度都较小 10、土粒级配曲线越平缓，说明（）

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土的物理性质与工程分类习题解答全

二 土的物理性质与工程分类 一、填空题 1. 土是由固体颗粒、_________和_______组成的三相体。 2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越______，颗粒级配越______。为了获得较大的密实度，应选择级配________的土料作为填方或砂垫层的土料。 3. 塑性指标P I =________，它表明粘性土处于_______状态时的含水量变化范围。 4. 根据___________可将粘性土划分为_________、_________、 _________、________、和___________五种不同的软硬状态。 5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的________，工程上常用指标 ________结合指标________来衡量。 6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有_________、_________和________，分别可用_________法、_________法和________法测定。 7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般指其________；而对于粘性土，则是指它的_________。 8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征，一般分为_________、__________和__________三种基本类型。 9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越________。 10. 工程上常用不均匀系数u C 表示土的颗粒级配，一般认为，u C ______的土属级配不良，u C ______的土属级配良好。有时还需要参考__________值。 11. 土的含水量为土中_______的质量与_________的质量之比。 12. 某砂层天然饱和重度sat γ20=KN/m 3，土粒比重的68.2=s d ，并测得该砂土的最大干密度33max 1.7110kg /m d ρ=?，最小干密度33min 1.5410kg /m d ρ=?，则 天然孔隙比e 为______，最大孔隙比m ax e 为______，最小孔隙比m in e 为______。 13. 岩石按风化程度划分为__________，__________，________；按其成因可分为

土力学习题及答案--第二章

指粒径大于 mm的颗粒超过总重量50%的土。 为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。 是用来衡量粘性土的状态。 工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( ) 比C u小好 (B) C u小比C u大好 (C) C u与压实效果无关 种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( ) 越大 (B) 压缩性越小 (C) 压缩性不变 土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。试问土样的重度γ和含水率怎样改变？( ) ，减小 (B) γ不变，不变 (C)γ增加，增加 指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？( ) 的含水率最大不超过液限 定是天然土的饱和含水率 的含水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率 的天然孔隙比为e＝0.303，最大孔隙比e max＝0.762，最小孔隙比e min＝0.114，则该砂土处于( )状态。 （B）中密 (C)松散（D）稍密 土的密度ρ＝1.8g/cm3，土粒相对密度ds＝2.70，土的含水量w＝18.0％，则每立方土体中气相体积为( ) m3 (B)0.77m3 (C)0.16m3 (D)0.284m3 比例指标中，直接通过室内试验测定的是（）。 ； (B) d s，w, ρ； (C) d s，e, ρ； (D) ρ，w, e。 性土，它们的液限w L相同，但塑性指数I P不同，I P越大，则土的透水性有何不同（）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究 增大；(B) 透水性不变；(C) 透水性减小。 土的物理特征指标有哪些（）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试） 隙比e，最大孔隙比e max，最小孔隙比e min； 重度r dmax，最优含水量w op，压实度 c； 水量w，塑限W p，液限W L。 土的工程性质影响最大的因素是（）。 ； (B)密实度； (C)矿物成分； (D)颗粒的均匀程度。 状态的砂土的密实度一般用哪一种试验方法测定（）。 验； (B)十字板剪切试验； (C)标准贯入试验； (D)轻便触探试验。 的液性指数=0.6，则该土的状态（）。 (B) 可塑； (C) 软塑； (D)流塑。

第一章 土的物理性质及工程分类

第一章土的物理性质及工程分类 ?选择题 1、土颗粒的大小及其级配，通常是用粒径级配曲线来表示的。级配曲线越陡表示。 （A）土粒大小较均匀，级配不好 （B）土粒大小不均匀，级配不良 （C）土粒大小不均匀，级配良好 2、土的九个三相比例指标中为实测指标。 （A）含水量、孔隙比、饱和度（B）密度、含水量、孔隙比 （C）土粒比重、含水量、密度 3、计算自重应力时，对地下水位以下的土层一般采用。 （A）天然重度（B）饱和重度（C）有效重度 4、矩形基础，短边b=2m，长边l=4m ，在长边方向作用一偏心荷载F+G=1000kN 。试问当pmin=0时，最大压应力为。 （A）120 kN/m2 （B）150 kN/m2 （C）200 kN/m2 5、地下水位突然从基础底面处上升1m时，土中的应力有何变化？ (A) 没有影响(B) 应力减小(C) 应力增加 6、土的强度是特指土的。 （A）抗剪强度（B）抗压强度（C）抗拉强度 7、某土的抗剪强度指标为c、?，该土受剪时将首先沿与小主应力作用面成的面被剪破。 （A）450（B）450 +?/2 （C）450－?/2 （D）450 +? ?问答题： 1、塑性指数的定义和物理意义是什么？Ip大小与土颗粒粗细有何关系？ 2、土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？ 3、土的抗剪强度是怎么产生的？简述土的密度和含水量对土的内摩擦角有何影 响？ 4、简述极限平衡状态的概念，并说明什么是土的极限平衡条件？

计算题： 1.一个饱和原状土样，体积为140cm3，质量为238g，土粒比重为 2.70， 求解土样的孔隙比、含水率和干密度。 2.某饱和土的天然重度为18.44kN/m3，天然含水量为36.5%，液限34%， 塑限16%。确定该土的名称。 3、某基础底面尺寸为20m×10m，其上作用有24000kN竖向荷载，计算：（1） 若为轴心荷载，求基底压力；（2）若合力偏心距ey＝0，ex=0.5m，求基底压力；（3）若偏心距ex≥1.8m 时，基底压力又为多少。 4、某方形基础受中心垂直荷载作用，b=1.5m，d=2.0m，地基为坚硬粘土， γ=18.2kN/m3，c=30kPa,φ=22°，试分别按p1/4，太沙基公式确定地基的承载力(安全系数取3)。

土的组成及物理性质分类

一思考题 1 什么叫土？土是怎样形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？ 2 什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？ 3 何谓土的级配？土的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分布 曲线用半对数坐标？ 4 何谓土的结构？土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？ 5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示？它们定义又如 何？ 6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？ 7 什么是吸着水？具有哪些特征？ 8 什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？ 9 什么叫重力水？它有哪些特征？ 10 土中的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？ 11 什么叫的物理性质指标是怎样定义的？其中哪三个是基本指标？ 12 什么叫砂土的相对密实度？有何用途？

1-13 何谓粘性土的稠度？粘性土随着含水率的不同可分为几种状态？ 各有何特性？ 14 何谓塑性指数和液性指数？有何用途？ 15 何谓土的压实性？土压实的目的是什么？ 16 土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？ 17 土的工程分类的目的是什么？ 18 什么是粗粒土？什么叫细粒土？ 19 孔隙比与孔隙率是否是一回事？说明理由，并导出两者之间的关 系式。 20 试述粘性土液性指数的定义、简要的测定方法，以及如何根据其大 小来确定粘性土所处的物理状态？ 二计算题 1有A、B两个图样，通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘出它们的粒径分布曲线并求出和值。 A土样实验资料（总质量500g） 粒径d（mm）5210.50.250.10.075小于该粒径的质量（5004603101851257530

第一章 土的物理性质及分类

第一章土的物理性质及分类 1—1 概述 土的定义： 土是连续，坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。 土的三相组成： 土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。 第二节土的生成 一、地质作用的概念 地质作用--导致地壳成分变化和构造变化的作用。 根据地质作用的能量来源的不同，可分为内力地质作用和外力地质作用 内力地质作用: 由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生的热能等，引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质作用。如岩浆作用、地壳运动(构造运动)和变质作用。 外力地质作用： 由于太阳辐射能和地球重力位能所引起的地质作用。它包括气温变化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、生物等的作用。 风化作用--外力(包括大气、水、生物)对原岩发生机械破碎和化学变化的作用。 沉积岩和土的生成--原岩风化产物（碎屑物质），在雨雪水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等 外力作用下，被剥蚀，搬运到大陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代里，沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压力和含有碳酸钙、二氧化硅、氧化铁等胶结物的作用下，使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱水、胶结、硬化生成新的岩石，称为沉积岩。未经成岩作用所生成的所谓沉积物，也就是通常所说的“土”。 风化、剥蚀、搬运及沉积--外力地质作用过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是彼此密切联系的。 二、矿物与岩石的概念 岩石--一种或多种矿物的集合体。

矿物--地壳中天然生成的自然元素或化合物，它具有一定的物理性质、化学成份和形态． (一) 造岩矿物 组成岩石的矿物称为造岩矿物。 矿物按生成条件可分为原生矿物和次生矿物两大类。 区分矿物可以矿物的形状、颜色、光泽、硬度、解理、比重等特征为依据。 （二）岩石 岩石的主要特征包括矿物成分、结构和构造三方面。 岩石的结构—岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和形状、及其彼此之间的组合方式。 岩石的构造--岩石中矿物的排列方式及填充方式。 岩浆岩、沉积岩、变质岩是按成因划分的三大岩类 三地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的顺序，所划分的地质年代。 四第四纪沉积物(层) 不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特征，以下分别介绍其中主要的几种成因类型。 (一)残积物、坡积物和洪积物 1．残积物 残积物是残留在原地未被搬运的那 一部分原岩风化剥蚀后的产物，而 另一部分则被风和降水所带走。 2．坡积物 坡积物是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。 3．洪积物(Q”) · 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥蚀和搬运能力。

土的物理性质

第一章土的物理性质 第一节土的成因和工程特性 第二节土的组成及结构构造 一、名词解释 1粒径：土粒的直径大小。 2粒组：实际工程中常按粒径大小将土粒分组，粒径在某一范围之内的分为一组。 3粒径级配：各粒组的质量占土粒总质量的百分数。 4筛分法：适用粒径大于0.075mm的土。利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。 5土的结构：指土中颗粒之间的联系和相互排列形式。 6土的构造：指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。 7土的有效粒径（d10）：小于某粒径的土粒质量累计百分数为10％时，相应的粒径。 二、填空题 1.平缓大好良好 2．压缩性高承载力低渗透性强 3.单粒结构蜂窝结构絮状结构4.Cu≥5且Cc＝1～3 5.固液 6固，液，气 7.缺乏某些粒径——不连续级配 8.不均匀系数Cu。 9. 小 10. B，A 11.二相土三相土二相土 三、选择题 1．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．C 7．A 第三节土的物理性质指标 一、名词解释 1.土的含水量ω：是指土中水的质量和土粒质量之比或重力之比。 2.土的密度ρ：指单位体积土的质量。 ρ：土中孔隙完全被水充满时单位体积土的质量。 3.饱和密度 sat 4.干密度ρd：单位体积土中土粒的质量。 5.土粒相对密度 Gs: 是土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比。 6.孔隙比e:是指土中孔隙的体积与土粒体积之比。 7.孔隙率n:是指土中孔隙的体积与土的总体积之比。 8.土的饱和度Sr：是指土中水的体积与孔隙体积之比。

第一章土的物理性质与工程分类-第一章土的物理性质及工程分

第一章土的物理性质及工程分类 第一节土的组成与结构 一、土的组成 天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴固相：土颗粒--构成土的骨架,决定土的性质--大小、形状、成分、组成、排列 ⑵液相：水和溶解于水中物质 ⑶气相：空气及其他气体 （1）干土=固体+气体（二相） （2）湿土=固体+液体+气体（三相） （3）饱和土=固体+液体（二相） 二、土的固相——矿物颗粒 土粒粒径大小及矿物成分不同，对土的物理力学性质有着较大影响。如当土粒粒径由粗变细时，土的性质可从无粘性变化到有粘性。 （一）土的粒组划分 工程上将物理力学性质较为接近的土粒划分为一个粒组，粒组与粒组之间的分界尺寸称为界限粒径。土颗粒根据粒组范围划分不同的粒组名称： 六大粒组：块石（漂石）、碎石（卵石）、角粒（圆粒）、砂粒、粉粒、粘粒 界限粒径分别是：200mm、20mm、2mm、0.075mm、0.005mm,见下表。 表1-1 粒组划分标准（GB 50021—94） （二）土的颗粒级配 自然界的土通常由大小不同的土粒组成，土中各个粒组重量（或质量）的相对含量百分比称为颗粒级配，土的颗粒级配曲线可通过土的颗粒分析试验测定。 1.颗粒大小分析试验 方法（1）筛分法：适用60—0.075mm的粗粒土 （2）密度计法：适用小于0.075mm的细粒土 2.颗粒级配曲线——半对数坐标系 3.级配良好与否的判别 1)定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配 （级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配 （1）曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好

（2） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良 2) 定量判别：不均匀系数 10 60 d d C u = 103060d d d 分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径 不均匀系数越大，土粒越不均匀，工程上把5u C 大于的土看作是不均匀的，级配良好。 （三）土的矿物成分和土中的有机质 土中矿物成分可分为原生矿物和次生矿物两大类。 1.原生矿物——岩石经物理风化作用而成的颗粒（化学成分无变化），成分与母岩相同。原生矿物性质稳定。块石、碎石、角粒矿物成分与原生矿物相同，砂粒是原生矿物的单矿物颗粒，如：石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高 云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形 粉粒的矿物成分是多样的主要有原生矿物的石英，次生矿物的难溶盐类 2.次生矿物——原生矿物经化学风化作用而成的新矿物（化学成分变化）。如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅及各种粘土矿物。粘粒几乎都是次生矿物的粘土矿物、氧化物、难溶盐及腐植质。 粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性。粘土矿物分为： ①高岭石（土）：遇水后膨胀性与可塑性较小，颗粒相对较大——亲水性较弱，晶体结构较稳定。 ②伊利石（土）：性质介于高岭土与蒙脱土之间，接近蒙脱土。 ③蒙脱石（土）：遇水后膨胀性与可塑性极大，透水性小，多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性。 水溶盐①难溶：CaCO 3 ②中溶：石膏 CaSO 4.2H 2O ③易溶：NaCl kCl CaCl 2 K Na 的 SO 42- CO 32- 3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低 三、土中水 土中水分为结合水和自由水两大类。 1.结合水：是吸附在土粒表面的结合水膜。土粒表面带负电荷，吸附电场范围内的水分子及水分子中的阳离子，越靠近土粒表面吸附作用越强，结合水从内向外可分为固定层和扩散层。 强结合水：处于固定层中，性质接近于固体，不能传递水压，具有极大的粘滞性、弹

2土的物理性质及分类

第2章 土的物理性质及分类 2.1 概 述 土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。 土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。 2.2 土的三相比例指标 反映着土的物理状态,如干湿软硬松密等。表示土的三相组成比例关系的指标,统称为土的三相比例指标。 一、土的三相图 【注意】土的三相图只是理想化地把土体中的三相分开，并不表示实际土体三相所占的比例。 二、指标的定义 1．三项基本物理性质指标 土的物理性质指标中有三个基本指标可直接通过土工试验测定,亦称直接测定指标。 ① 土的密度ρ——土单位体积的质量（单位为3 /cm g 或3 /m t ） V m ＝ρ g ργ= 试验测定方法：环刀法 一般粘性土ρ=1.8～2.03/cm g ；砂土ρ=1.6～2.03/cm g ；腐殖土ρ=1.5～1.73 /cm g ； ② 土粒比重（土粒相对密度）s G ——土粒的质量与同体积4o C 纯水的质量之比。

1 11w s w s s s V m G ρρρ=?= ，无量纲。 s ρ——土粒密度（3/cm g ） 1w ρ——纯水在C 04时的密度（单位体积的重量），等于3/1cm g 或3 /1m t 。 试验测定方法：比重瓶法 实际上：土粒比重在数值上等于土粒密度，前者无因次。同一类土，其比重变化幅度很小，通常可按经验数值选用。见下表。 【课堂讨论】相对密度（比重）与天然密度（重度）的区别 注意：从公式可以看出，对于同一种土，在不同的状态（重度、含水量）下，其比重不变； ③ 土的含水量ω——土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示： %100?= s m m ω ω 一般：同一类土，当其含水量增大时，其强度就降低。 试验测定方法：烘干法（湿，干土质量之差与干土质量的比值） 【讨论】含水量能否超过100％？ ——从公式可以看出，含水量可以超出100％。 2．特殊条件下土的密度 ① 饱和密度和饱和重度 饱和密度sat ρ——（土孔隙中充满水时的单位体积质量）土体中孔隙完全被水充满时的 土的密度：V V m v s sat ωρρ+= 。 （3 1/1cm g w w ==ρρ） 饱和重度：γ sat = sat ρg （kN/m 3） 。 ② 干密度和干重度 干密度——单位体积中土粒的质量：V m s d = ρ，（kg/m 3，g/cm 3）。 干重度——单位体积中土粒的重量：d γ=ρd g ，（kN/m 3）。

第四章：土壤物理性质

第四章土壤物理性质 主要教学目标：本章将要求学生掌握土壤物理性质如土壤质地、土壤结构以及土壤孔隙等内容。并在学习的基础上掌握改良不太适宜林业生产的某些土壤物理性质的一些方法。如客土、土壤耕作、施用化学肥料和土壤结构改良剂等。 第一节土壤质地 一、几个概念 1、单粒：相对稳定的土壤矿物的基本颗粒，不包括有机质单粒； 2、复粒（团聚体）：由若干单粒团聚而成的次生颗粒为复粒或团聚体。 3、粒级：按一定的直径范围，将土划分为若干组。 土壤中单粒的直径是一个连续的变量，只是为了测定和划分的方便，进行了人为分组。土壤中颗粒的大小不同，成分和性质各异；根据土粒的特性并按其粒径大小划分为若干组，使同一组土粒的成分和性质基本一致，组间则的差异较明显。 4、土壤的机械组成：又叫土壤的颗粒组成，土壤中各种粒级所占的重量百分比。 5、土壤质地：将土壤的颗粒组成区分为几种不同的组合，并给每个组合一定的名称，这种分类命名称为土壤质地。如：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土等 二、粒级划分标准： 我国土粒分级主要有2个 1、前苏联卡庆斯基制土粒分级（简明系统） 将0.01mm作为划分的界限，直径>0.01mm的颗粒，称为物理性砂粒；而<0.01mm的颗粒，称为物理性粘粒。 2、现在我国常用的分级标准是： 这个标准是1995年制定的。 共8级： 2～1mm极粗砂；1～0.5mm粗砂；0.5～0.25mm中砂；0.25～0.10mm细砂；0.10～ 0.05mm极细砂；0.05～0.02mm粗粉粒；0.02～0.002mm细粉粒；小于0.002mm粘粒 三、各粒级组的性质 石砾：主要成分是各种岩屑 砂粒：主要成分为原生矿物如石英。比表面积小，养分少，保水保肥性差，通透性强。 粘粒：主要成分是粘土矿物。比表面积大，养分含量高，保肥保水能力强，但通透性差。粉粒：性质介于砂粒和粘粒之间。 四、土壤质地分类 1、国际三级制，根据砂粒（2—0.02mm）、粉砂粒(0.02mm—0.002mm)和粘粒(<0.002mm)的含量确定，用三角坐标图。 2、简明系统二级制，根据物理性粘粒的数量确定。考虑到土壤条件对物理性质的影响，对不同土类定下不同的质地分类标准。在我国较常用。 3、我国土壤质地分类系统： 结合我国土壤的特点，在农业生产中主要采用前苏联的卡庆斯基的质地分类。对石砾含量较高的土壤制定了石砾性土壤质地分类标准。将砾质土壤分为无砾质、少砾质和多砾质三级，可在土壤质地前冠以少砾质或多砾质的名称。 五、土壤质地与土壤肥力性状关系 从两个方面来论述 1、土壤质地与土壤营养条件的关系 肥力性状砂土壤土粘土 保持养分能力小中等大 供给养分能力小中等大

最新土的物理性质及地基土的工程分类

土的物理性质及地基土的工程分类

第二章 土的物理性质及地基土的工程分类 1. 土力学的研究对象：土 土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不 同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。 §2-1 土的组成 一、土的组成?? ? ??孔隙中的水液气体 气冰土颗粒 固::: 土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。 二、土的固体颗粒 （一）土的颗粒级配 1．土颗粒的大小直接决定土的性质 2．粒径——颗粒直径大小 3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒 归并为若干组别即称为粒组。 粒组的划分： 漂石 4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量 来表示，称为土的颗粒级配。 颗粒级配的测室方法：——筛析法 比重计法 试验成果分析： ①颗粒级配累积曲线（半对数坐标） 见P17 图1-10 分析?? ?级配良好不均匀 粒径大小接近 曲线陡 级配良好不均匀粒径大小悬殊曲线平缓 ②不均匀系数（C u ） 1060u d /d C = ?? ?<>级配不良级配良好5 C 0C u u 式中：d 60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为 限定粒径d 60。 d 10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为 有效粒径d 10。

③曲率系数（C c ） 60102 30 c d d d C ?= 式中：d 30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d 30 表示。 C c ——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形 状。 C c =1~3时 级配良好 （二）土粒的矿物成分 漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。（与每岩相同） 砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。如石英等。 粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。 粘土矿物由两种原子层构成，主要类型??? ??高岭石 伊利石蒙脱石 粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。 二、土中的水和气 （一）土中水? ? ? ??? ???????毛细水重力水自由水弱结合水强结合水 结合水 1. 结合水 ——指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。 几万大气压 吸收力达几千极性分子水负电 土粒~? ?? -- 见P19 图1-13 （1）强结合水 ——指紧靠土粒表面的结合水。 特征：没有溶解盐类的能力，不传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动。 物理指标：容度1.2~2.4g/cm 3 固体状态 冰点-78℃ 砂土吸 度占土粒质量1%、粘土17%。

土层的工程分类及性质

土层的工程分类及性质 一、土的工程分类 在建筑施工中，按照开挖的难易程度，土可分为八类：一类土（松软土）、二类土（普通土）、三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）、五类土（软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土（特坚石）。一至四类为土，五至八类为岩石。 二、土的工程性质 1、土的密度 （1）土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。 （2）土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度。注：土的干密度越大，表示土越密实。工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。 2、土的含水量 土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示。注：土的干湿程度用含水量表示。5%以下称干土、5%—30%称潮湿土、30%以上称湿土。含水量越大，土就越湿，对施工越不利。 3、土的可松性 自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示。 4、土的渗透性 土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用

表示，单位为。注：土的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。 下面来介绍一下，岩石风化。一般情况下，岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。但由于岩体中岩性并不均一，且有断裂存在，所以岩体风化的情况并不一定完全符合一般规律。岩体 风化厚度一般为数米至数十米，沿断裂破碎带和易风化岩层，可形成风化较剧的岩层。断层交会处还可形成风化囊。在这两种情况下深度可超过百米。岩体风化分为：①物理风化，如气温变化使岩石胀缩导致破裂等；②化学风化，如低价铁的黄铁矿在水参与下变为高价铁的褐铁矿；③生物风化，如植物根系可使岩石的裂隙扩张等。岩体风化的速度和程度取决于岩石的性质和结构、地质构造、气候条件、地形条件、人类活动的影响等。 另外，按照岩石分化程度不同可以分为：1、未风化：岩质新鲜偶见风化痕迹。 2、微风化：结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙。 3、中风化：结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，有风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，干钻不易钻进。 4、强风化：结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。 5、全风化：结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。 6、残积土：组织结构全部破坏，已成土状，锹镐易开挖，干钻易钻进，具可塑。 最后，来解决一下自己的问题。就是如何选择有关土质岩层的定额。(1)砂土：粒径不大于2mm的砂类土，包括淤泥、轻亚粘土。(2)粘土：亚粘土、粘土、黄土，包括土状风化。(3)砂砾：粒径2mm～20mm的角砾、圆砾含量（指重量比，下同）小于或等于50%，包括礓石及粒状风化。(4)砾石：粒径2mm～20mm的角砾、圆砾含量大于50%，有时还包括粒径20mm～200mm的碎石、卵石，其含量在10%以内，包

第1章土的物理性质及工程分类

第1章土的物理性质及工程分类 1.1 土的形成 岩土体是地壳的物质组成。岩体是地壳表层圈层，经建造和改造而形成的具一定组分和结构的地质体。它赋存于一定的地质环境之中，并随着地质环境的演化和地质作用的持续，仍在不断的变化着。土体是岩石风化的产物，是一种松散的颗粒堆积物。由于岩土材料组成的复杂性，其性质在许多方面不同于其它材料，具有其特有的多变性及复杂性。以下就岩土的特性分别简述之。 1.2 土的组成 1.1.1 土的结构与特性 土是一种松散的颗粒堆积物。它是由固体颗粒、液体和气体三部份组成。土的固体颗粒一般由矿物质组成，有时含有胶结物和有机物，这一部分构成土的骨架。土的液体部分是指水和溶解于水中的矿物质。空气和其它气体构成土的气体部分。土骨架间的孔隙相互连通，被液体和气体充满。土的三相组成决定了土的物理力学性质。 1）土的固体颗粒 土骨架对土的物理力学性质起决定性的作用。分析研究土的状态，就要研究固体颗粒的状态指标，即粒径的大小及其级配、固体颗粒的矿物成分、固体颗粒的形状。 （1）固体颗粒的大小与粒径级配 土中固体颗粒的大小及其含量，决定了土的物理力学性质。颗粒的大小通常用粒径表示。实际工程中常按粒径大小分组，粒径在某一范围之内的分为一组，称为粒组。粒组不同其性质也不同。常用的粒组有：砾石粒、砂粒、粉粒、粘粒、胶粒。以砾石和砂粒为主要组成成分的土称为粗粒土。以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，称为细粒土。土的工程分类见本章第三节。各粒组的具体划分和粒径范围见表1-1。 土中各粒组的相对含量称土的粒径级配。土粒含量的具体含义是指一个粒组中的土粒质量与干土总质量之比，一般用百分比表示。土的粒径级配直接影响土的性质，如土的密实度、土的透水性、土的强度、土的压缩性等。要确定各粒组的相对含量，需要将各粒组分离开，再分别称重。这就是工程中常用的颗粒分析方法，实验室常用的有筛分法和密度计法。 筛分法适用粒径大于0.075mm的土。利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。 密度计法适用于粒径小于0.075mm的土。基本原理是颗粒在水中下沉速度与粒径的平

第一章 土的物理性质及工程分类

第一章土的物理性质及工程分类 1.对工程会产生不利影响的土的构造为（）： （A）层理构造 （B）结核构造 （C）层面构造 （D）裂隙构造 2.下列土中，最容易发生冻胀融陷现象的季节性冻土是（）： （A）碎石土（B）砂土（C）粉土（D）粘土 3.吸水膨胀、失水收缩性最弱的粘土矿物是（）： （A）蒙脱石 （B）伊利石 （C）高岭石 （D）方解石 4.土的三相比例指标中需通过实验直接测定的指标为（）： （A）含水量、孔隙比、饱和度 （B）密度、含水量、孔隙率 （C）土粒比重、含水量、密度 （D）密度、含水量、孔隙比 5. 不能传递静水压力的土中水是（）： （A）毛细水 （B）自由水 （C）重力水 （D）结合水 6. 若土的粒径级配曲线很陡，则表示（）。 （A）粒径分布较均匀（B）不均匀系数较大 （C）级配良好（D）填土易于夯实 7. 不均匀系数的表达式为（） (A) C u=d60/ d10(B) C u=d50/ d15 (C) C u=d60/ d15(D) C u=d50/ d10 8.当粘性土含水量减小，土体积不再减小，土样所处的状态是（）： （A）固体状态 （B）可塑状态 （C）流动状态 （D）半固体状态 9. 同一土样的饱和重度γsat、干重度γd、天然重度γ、有效重度γ′大小存在的关系是（）：（A）γsat > γd > γ> γ′ （B）γsat > γ> γd > γ′ （C）γsat > γ> γ′> γd （D）γsat > γ′>γ> γd

10.判别粘性土软硬状态的指标是（）： （A）液限 （B）塑限 （C）塑性指数 （D）液性指数 11.土的含水量w 是指（）： （A）土中水的质量与土的质量之比 （B）土中水的质量与土粒质量之比 （C）土中水的体积与土粒体积之比 （D）土中水的体积与土的体积之比 12.土的饱和度Sr是指：土中水的体积与孔隙体积之比( ) （A）土中水的体积与土粒体积之比 （B）土中水的体积与土的体积之比 （C）土中水的体积与气体体积之比 （D）土中水的体积与孔隙体积之比 13.粘性土由半固态转入可塑状态的界限含水量被称为（）： （A）缩限（B）塑限（C）液限（D）塑性指数

第一章 土的物理性质指标和工程分类

第一章 土的物理性质指标和工程分类 1-1 有A 、B 两个土样，通过室内试验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘制出它 们的级配曲线并求出C u 和C c 值。 A 土样试验资料（总质量500g ） 粒径d （mm ） 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.075 小于该粒径的质量（g ） 500 460 310 185 125 75 30 B 土样试验资料（总质量30g ） 粒径d （mm ） 0.075 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 0.001 小于该粒径的质量（g ） 30 28.8 26.7 23.1 15.9 5.7 2.1 1-2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做试验，测得其质量为15.3 g ，烘干后质量为10.6 g ，土粒 比重为2.70。求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。 1-3 某土样的含水率为6.0%，密度为1.60 g/cm 3,土粒比重为2.70，若设孔隙比不变，为使土样完全 饱和，问100 cm 3土样中应加多少水？ 1-4 有一砂土层，测得其天然密度为1.77 g/cm 3，天然含水率为9.8%，土的比重为2.70，烘干后测 得最小孔隙比为0.46，最大孔隙比为0.94，试求天然孔隙比e 、饱和含水率和相对密实度D r ，并判别该砂土层处于何种密实状态。 1-5 今有两种土，其性质指标如下表所示。试通过计算判断下列说法是否正确? 1. 土样A 的密度比土样B 的大； 2. 土样A 的干密度比土样B 的大； 3. 土样A 的孔隙比比土样B 的大； 1-6 试从基本定义证明： 1. 干密度 (1)1s w d s w G G n E ρρρ= =?+ 2. 湿密度 1s r w G S e e ρρ+=+

第四章 土的工程性质与分类

第四章土的工程性质与分类 名词解释 湿陷性：黄土在一定压力作用下受水浸湿，土结构迅速破坏而发生显著附加下沉，具有这种特性的黄土，称湿陷性黄土。 膨胀土：膨胀土是一种粘性土，含有较多的亲水性粘土矿物，吸水膨胀，遇水崩解或软化，失水收缩，抗冲刷性能差，这种具有较明显的胀缩性的土称为膨胀土。 冻土：温度小于等于0℃，并含有冰的土层，称为冻土。 土的结构：土颗粒本身的特点：土颗粒大小、形状和磨圆度及表面性质（粗糙度）等。土颗粒之间的相互关系特点：粒间排列及其连结性质。 构造：在一定土体中，土层单元体的形态和组合特征，整个土层（土体）构成上的不均匀性特征的总和。包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙发育程度与特征等。 思考题 土的结构类型是什么，特征是什么？ 1.单粒结构（散粒结构）：是碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式。 2.集合体结构：也称团聚结构或絮凝结构。这类结构为粘性土所特有。对集合体结构，根据其颗粒组成、连结特点及性状的差异性，可分为蜂窝状结构和絮状结构两种类型。 单粒结构（散粒结构）特点 1) 孔隙大，透水性强，一般没有内聚力，但内摩擦力大，并且受压力时土体积变化较小。 2) 在荷载作用下压密过程很快。 3）一般情况（静荷载作用）下可不担心强度和变形问题。 集合体结构特点： 1）孔隙度和压缩性大（可达50％～98 ％）. 2）含水量大（往往超过50％），渗透性差，压缩过程缓慢. 3）具有大的易变性—不稳定性。 特殊土的特征和工程地质特性是什么及如何判别？ ?黄土的湿陷性是如何判别？ 湿陷黄土的工程特征：1）塑性较弱；2）含水较少；3）压实程度很差，孔隙较大；4）抗水性弱，遇水强烈崩解，膨胀量较小，但失水收缩量较明显；5）透水性较强；6）压缩中等，抗剪强度较高。 根据湿陷系数的大小，可以大致判断湿陷性黄土湿陷的强弱。 ?非自重湿陷性和自重湿陷性的差别？ 自重湿陷性黄土: 在上覆土自重压力下受水浸湿发生湿陷的湿陷性黄土地基； 非自重湿陷性黄土: 只有在大于上覆土自重压力下受水浸湿后才会发生湿陷的湿陷性黄土地基。 当自重湿陷量<7cm时应定为非自重湿陷性黄土。 当自重湿陷量>7cm时应定为自重湿陷性黄土 ?湿陷起始压力和湿陷起始含水量是什么？ 黄土的湿陷量与所受压力有关，存在一个压力界限，压力低于这个数值，黄土浸水也不会湿陷，这个压力为湿陷起始压力。