土的物理力學(xué)性質(zhì)及其指標(biāo)

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1、4.2土的物理力學(xué)性質(zhì)及其指標(biāo)4.2.1土的三相比例指標(biāo)2.2.2無粘性土的緊密狀態(tài)4.2.3粘性土的物理特征4.2.4土的力學(xué)性質(zhì)土的三相組成及其比例指標(biāo)固相不同成分和結(jié)構(gòu)的土中，土的三相之間具有不同的比例。土的三相組成的重量和體積之間的比例關(guān)系不同，則土的重量性質(zhì)(輕、重情況)、含水性(含水程度)和孔隙性(密實(shí)程度)等基本物理性質(zhì)各不相同，并隨著各種條件的變化而改變。例如對(duì)同一成分和結(jié)構(gòu)的土，地下水位的升高或降低，都將改變土中水的含量；經(jīng)過壓實(shí)，其孔隙體積將減小。這些情況都可以通過相應(yīng)指標(biāo)的具體數(shù)字反映出來。表示土的三相比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(biāo)，亦即土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)，包

2、括土的顆粒比重、重度、含水量、飽和度、孔隙比和孔隙率等。液相氣相土的三相比例指標(biāo)的定義顆粒比重G：土粒重量與同體積4攝氏度時(shí)水的重量之比，在數(shù)值上等于單位體積土粒（固體部分）的重量。重度：?jiǎn)挝惑w積土的重量干重度、飽和重度和浮重度含水量w：土中水的重量與土粒重量之比，用百分?jǐn)?shù)表示飽和度Sr：土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比孔隙比e：孔隙體積與土粒體積（固體部分）之比?？紫堵蕁：孔隙體積與總體積之比。顆粒比重決定于土的礦物成分，它的數(shù)值一般為2.65-2.75。有機(jī)質(zhì)土為2．4—2．5；泥炭土為1．5一1．85而含鐵質(zhì)較多的粘件土可達(dá)2．8一Loc同—‘種類的土，其顆粒比重變化幅度很小。

3、顆粒比重可在試驗(yàn)室內(nèi)用比重版法測(cè)定。一般土的顆粒比重值見表23。由于顆粒變化的幅度不大，通?？砂唇?jīng)驗(yàn)數(shù)值選用。無粘性土的緊密狀態(tài)無粘性土:碎石土、砂土、粉土無粘性土的緊密狀態(tài)是判定其工程性質(zhì)的重要指標(biāo)，綜合反映了無粘性土顆粒的巖石和礦物組成、粒度組成、顆粒形狀和排列等對(duì)其工程性質(zhì)的影響。決定無粘性土緊密狀態(tài)的因素?zé)o粘性土緊密狀態(tài)指標(biāo)及其確定方法決定無粘性土緊密狀態(tài)的因素受荷歷史：年代較老，有超壓密歷史的，密實(shí)度大形成環(huán)境：洪積、坡積比沖積、冰積、海積的密實(shí)度小顆粒組成：粗、不均勻，密實(shí)度大礦物成分及顆粒形狀：片狀云母與柱狀、粒狀顆粒組成比，密實(shí)度小無粘性土緊密狀態(tài)指標(biāo)及其確定方法（1）天然

4、孔隙比：砂土的承載力不論其顆粒組成的粗細(xì)，均隨著天然孔隙比的減小而顯著增大。通過測(cè)天然重度，換算天然孔隙比天然重度測(cè)定方法：地下水位以上濕砂：環(huán)刀法地下水位以上干砂：灌砂法（注水法）地下水位以下砂土：難例子：劃分砂土密實(shí)度P81，表4-6劃分粉土密實(shí)度P83，表4-9無粘性土緊密狀態(tài)指標(biāo)及其確定方法（2）相對(duì)密度：天然孔隙比作為砂土密實(shí)狀態(tài)的分類指標(biāo)缺乏概括性，因土的密實(shí)度還與砂粒的形狀、粒徑級(jí)配等有關(guān)。例：疏松、級(jí)配良好的砂土孔隙比，比緊密、顆粒均勻的砂土孔隙比小。相對(duì)密度更有代表性。公式：P82（4-14）1：密實(shí)狀態(tài)；0：松散狀態(tài)優(yōu)點(diǎn)：較完善指標(biāo)，綜合反映各方面特征缺點(diǎn)：實(shí)際應(yīng)用困難

5、，使用并不廣泛。例子：劃分砂土緊密狀態(tài)P83，表4-7天然孔隙比相對(duì)密度例外：標(biāo)準(zhǔn)貫入或靜力觸探評(píng)定砂土的密實(shí)狀態(tài)。P83表4-8野外鑒別方法評(píng)定碎石土的密實(shí)狀態(tài)。P84表4-10采取原狀土樣4.2.3粘性土的物理特征1粘性土的界限含水量2粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)1粘性土的界限含水量粘性土隨著本身含水量的變化，可以處于各種不同的物理狀態(tài)，其工程性質(zhì)也相應(yīng)地發(fā)生很大的變化。固體狀態(tài)：可塑狀態(tài)：流塑-流動(dòng)狀態(tài)：稠度：粘性土因含水量的變化而呈現(xiàn)出的各種不同物理狀態(tài)?？伤苄裕和猎谕饬ψ饔孟?，可以揉塑成任意形狀而發(fā)生裂縫，當(dāng)外力解除后仍能保持既得形狀的一種性能。界限含水量（稠度界限）：隨著含水量的

6、變化，粘性土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，相應(yīng)于轉(zhuǎn)變點(diǎn)的含水量。P84圖4-23縮限；塑限（塑性下限）；液限（流限，塑性上限）液限的測(cè)定錐式液限儀：P85圖4-24碟式液限儀：P85圖4-25兩種儀器比較：隨著液限的增加，兩種儀器所測(cè)得的差值增大，一般情況下碟式儀測(cè)得的液限大于錐式儀?？s限的測(cè)定收縮皿法縮限=液限-烘干時(shí)失去水量塑限的測(cè)定搓條法缺點(diǎn)：手工操作，人為因素影響大，成果不穩(wěn)定。探索新方法（1）聯(lián)合測(cè)定法求液限、塑限P86圖4-26錐式儀；電磁放錐法；雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙：入土深度與含水量的關(guān)系曲線10mm：液限2mm：塑限（2）按液限和塑限的相關(guān)關(guān)系確定塑限液限已知按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算塑限P

7、862粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)液性指數(shù)（1）塑性指數(shù)液限和塑限的差值P86（4-16）表示土處在可塑狀態(tài)的含水量的變化范圍。越大，土處于可塑狀態(tài)的含水量的變化范圍也越大，可塑性就越強(qiáng)。大小與土中結(jié)合水的發(fā)育程度和含量有關(guān)，即與土的顆粒組成（粘粒含量）、礦物成分及土中水的離子成分和濃度等因素有關(guān)。塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素，常用塑性指數(shù)作為粘性土分類的標(biāo)準(zhǔn)。（1）液性指數(shù)P86（4