含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性。土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是
土结构随时间变化的宏观表现。目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。2.粘性土的触变性§1.4土的结构§1土的物
性与分类小结土颗粒或粒团的空间排列和相互联结土粒间的作用力粘性土的结构性指标土的结构粗粒土的结构细粒土的结构§1
.4土的结构§1土的物性与分类§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的物理状态§1.4土的结构§1.5土
的工程分类§1.6土的压实性§1土的物性与分类目的：依据：建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法水
利部SL237-001-1999分类法§1.5土的工程分类是将工程性质相近的土归为一类便于研究、交流及应用能反映土的物理
力学性质－土的组成土的状态土的结构§1土的物性与分类建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法土岩石
碎石土砂土粉土粘性土人工填土§1.5土的工程分类§1土的物性与分类建筑规范分类法碎石土土的名称颗粒
形状粒组含量漂石块石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于200mm的颗粒超过全质量50%卵石碎石
圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆砾角砾粒径大于20mm的颗粒超过全质量50%粒径大于2mm的颗
粒超过全质量50%§1.5土的工程分类§1土的物性与分类土有三个组成部分：固相、液相和气相小结1.固体颗
粒2.土中水3.土中气体粒径级配矿物成分颗粒形状结合水(强结合水、弱结合水)自由水(重力水、
毛细水)自由气体封闭气体§1.2土的三相组成§1土的物性与分类土的物理性质与工程分类第一章粘性土（细
粒土）无粘性土（砂性土）（粗粒土）土的特点土的力学特性与土有关的工程问题土的生成土的三相组成……………
§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的物理状态§1.4土的结构§1.5土的工程分类§1.6土的压实性§1
土的物性与分类§1.3土的物理状态土的物理状态粗粒土的松密程度粘性土的软硬程度土的物理性质指标(松密程度、干湿程
度、轻重程度)力学特性影响表示§1土的物性与分类？一.物理性质指标土的三个组成相的体积和质量上的比例关系§1.
3土的物理状态松密程度干湿程度轻重程度特点:指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单
位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义基本方法:三相草图法§1土的物性与分类1.三相草图WaterAirSo
lidVaVwVsVvVma=0mwmsm一.物理性质指标质量体积§1.3土的物理状态§1土的物
性与分类三相草图WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个
:共有九个参数:VVvVsVaVw/msmwmam剩下三个独立变量三相草图法物性指标
是比例关系:可假设任一参数为1对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量实验室测定其它指标是一种简单而实用的方法一.
物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类2.室内测定的三个物理性质指标WaterAirSolidVa
VwVsVvVma=0mwmsm质量体积－土的密度、土粒的比重、土的含水量土的密度土的容重γ=ρg工程
上更常用,用于计算土的自重应力单位:kg/m3或g/cm3单位:kN/m3一般范围:1.60—2.20
g/cm3定义:单位体积土的质量有时也称土的天然密度表达式:相关指标:三相草图有助于直观理解物性指标的概念一.
物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0
mwmsm质量体积土粒比重?s:土粒的密度，单位体积土粒的质量单位:无量纲土粒比重一般范围:
粘性土2.70—2.75砂土2.654?C时纯蒸馏水的密度=1.0g/cm3土粒比重在数值上
等于土粒的密度定义:土粒的密度与4?C时纯蒸馏水的密度的比值表达式:一.物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的
物性与分类WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的含水量定义:
土中水的质量与土粒质量之比,用百分数表示注意:其实是含水比,可达到或超过100％表达式:一
.物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类表示土中孔隙含量的指标孔隙比孔隙率(孔隙度)３.其它常用
的物理性质指标关系:在某种程度上反映土的松密砂类土：28-35%粘性土：30-50%有的可达60-70%定义:
土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲表达式:WaterAirSolidVaVwVsVvV体积定义:
土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示表达式:Vs=1Vv=eV=1+eWaterAirSolid体积三相草
图可用于确定物性指标之间的关系一.物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类表示土中含水程度的指标含水量
饱和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积表达式:定义:土中
水的体积与孔隙体积的比值饱和度表示孔隙中充满水的程度Sr=0:干土Sr=1:饱和土一.物理性质指标§1.
3土的物理状态§1土的物性与分类表示土的密度和容重的指标天然密度干密度饱和密度天然容重干容重浮容重浮密度有
效容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积单位:kg
/m3或g/cm3单位:kN/m3定义:土被完全烘干时的密度,等于单位体积
内土粒的质量表达式:一.物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类各种密度容重之间的大小关系：天然密度
干密度饱和密度天然容重干容重浮容重饱和容重WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mw
msm质量体积一.物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类常用的物理性质指标间的换算关系教科书P
18表1-5要点从物理意义上理解指标间的关系不鼓励死记硬背必要时利用三相草图推导一.物理性质指标§1.3土的物
理状态§1土的物性与分类小结物理性质指标土的三个组成相的体积和质量上的比例关系松密程度干湿程度轻重程度特点:
指标概念简单，数量很多要点：名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别定义基本方法:三相
草图法室内测定的三个物理性质指标土的密度、土粒的比重、土的含水量三相草图有助于直观理解物性指标的概念其它常用的物理性质指标
表示土中孔隙含量的指标表示土中含水程度的指标表示土的密度和容重的指标三相草图可用于确定物性指标之间的关系三相草图法是求取
物理性质指标的简单而有效的方法一.物理性质指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类二.土的物理状态指标土的物理状
态粗粒土的松密程度粘性土的软硬程度土的物理性质指标(三相间的比例关系)力学特性影响表示§1.3土的物理状态§1
土的物性与分类emax与emin：最大与最小孔隙比1.粗粒土的密实状态二.物理状态指标密实度如何衡量?单位体
积中固体颗粒含量的多少或孔隙含量的多少优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响
只能用于同一种土对策相对密度干容重?d或孔隙比e或孔隙率nemin=0.35emin=0.2
0§1.3土的物理状态§1土的物性与分类emax:最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击
，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比emin:最小孔隙比；将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度
不再提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比emax与emin：最大与最小孔隙比注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比
有时很困难二.物理状态指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类粗粒土的密实状态指标判别标准：D
r=1,最密状态Dr=0,最松状态
Dr≤1/3,疏松状态1/3,中密状态Dr>2/3,密实状态相对密度二.物理状
态指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类2.粘性土的软硬状态也称稠度状态稠度状态与含水量有关粘性土含水量
较硬变软流动二.物理状态指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类塑限wp液限wl稠度界限粘性土的稠度反
映土中水的形态固态或半固态塑态流态强结合水膜最大出现自由水强结合水弱结合水自由水稠度状态含水量
土中水的形态w二.物理状态指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类土颗粒强结合水弱结合水土颗粒强结合水
土颗粒自由水弱结合水强结合水吸附弱结合水的能力塑性指数相对稠度问题：仅适用于重塑土即使含水量相同，稠度可能不同液
性指数对不同的粘土，wp、wl大小不同定义：wpwwlIL<0IL=0–1IL>1坚硬状态可塑状态流
态0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑软塑二.物理状态指标§
1.3土的物理状态§1土的物性与分类对同一种粘土，含水量可反映其稠度问题：——吸附弱结合水的能力；大致反映粘土颗粒含量
、粘性大小塑性指数常作为细粒土工程分类的依据缺点不能充分反映粘土颗粒含量不同的粘土矿物结合水的能力不同活性指数p0
.002:粒径小于0.002mm颗粒的质量占总土总质量的百分比A<0.75A=075–1.25A>1.25
非活性粘土正常粘土活性粘土二.物理状态指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类粗粒土的密实状态指标:相
对密度Dr小结粘性土的稠度状态指标:液性指数IL引入定义判别标准稠度界限稠度状态含水量土中水的形态塑
性指数液性指数引入定义判别标准二.物理状态指标§1.3土的物理状态§1土的物性与分类粗粒土与粘性土为何采用不
同的物理状态指标？反映土的细观特点与力学特性有更直接的联系便于量测§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的物
理状态§1.4土的结构§1.5土的工程分类§1.6土的压实性§1土的物性与分类土颗粒或粒团的空间排列和相互联结§
1.4土的结构土粒间的作用力粘性土的结构性指标力学特性土的结构影响粗粒土的结构细粒土的结构重塑土的强度原状土的
强度<§1土的物性与分类一.土粒间的作用力重力毛细力胶结力颗粒表面力—土
颗粒的自重形成的方向向下的力—砂性土—土中毛细作用形成的力—细砂、细粒土—土粒间的胶体物质形成的作用力—粘性土
—粘性土—库仑力：—范德华力：颗粒表面的静电引力或斥力颗粒接触点处的分子间引力§1.4土的结构§1土的
物性与分类二.粗粒土的结构粒间作用力排列形式矿物成分单粒结构示意图重力，毛细力点与点、点与面原生矿物§
1.4土的结构§1土的物性与分类粉土的结构：蜂窝状（连环状）结构三.细粒土的结构粒间作用力形成环境排列形式
矿物成分表面力、胶结力（斥力减小引力增加）片架结构(凝聚结构)片堆结构(分散结构)示意图表面力、胶结力（粒
间斥力占优势）淡水中沉积海水中沉积次生矿物次生矿物天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。面与面
边、角与面边、角与边§1.4土的结构§1土的物性与分类力学特性有何差异？四.反映粘性土结构性的指标相同含水量、
密度1.粘性土的灵敏度—St=原状土结构性相同含水量密度、组成粉碎重塑重塑土强度降低St11-22
-44-88-16>16粘性土不灵敏低灵敏中等灵敏灵敏很灵敏流动原状土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强
度§1.4土的结构§1土的物性与分类土的物理性质与工程分类第一章本章目的:对土的特点进行详细解释和定量描述
本章特点:看起来零散学习要点:各节间联系各节内层次§1土的物性与分类§1土的物性与分
类土的形成渗透特性变形特性强度特性土的三相组成土的物理状态土的结构土的工程分类土的压实性决定影响如何获得
较好的土便于研究和应用§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的物理状态§1.4土的结构§1.5土的工
程分类§1.6土的压实性§1土的物性与分类§1.1土的形成土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运
、沉积形成过程形成条件物理力学性质风化土地球影响§1土的物性与分类岩石地球生物循环物理风化化
学风化量变无粘性土原生矿物质变粘性土次生矿物动植物的活动一.风化有机质§1.1土的形成岩石和土的粗颗粒
受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成
分，形成新的矿物§1土的物性与分类二.搬运与沉积残积土无搬运运积土有搬运土质较好残积土强风化弱风化微风化
母岩体颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物风化所形成
的土颗粒，受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物§1.1土的形成§1土的物性与分类2.搬运与沉积运积土有搬
运风：风积土重力:坡积土流水:洪积土冲积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物冰川:冰积土土粒粗细不同，性质不均匀有
分选性，近粗远细浑圆度分选性明显，土层交迭含有机物淤泥，土性差颗粒细，表层松软，土性差土粒粗细变化较大，性质不均匀颗粒均
匀，层厚而不具层理§1.1土的形成§1土的物性与分类§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的物理状态§
1.4土的结构§1.5土的工程分类§1.6土的压实性§1土的物性与分类§1.2土的三相组成气相固相液相
++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用§1土的物性与分类一.固体颗粒物理状态力学特性粒径级配§
1.2土的三相组成矿物成分颗粒形状§1土的物性与分类1.粒径级配一.固体颗粒颗粒大小各粒径成分在土中占的比例
狭义的粒径级配影响土性的主因§1.2土的三相组成§1土的物性与分类颗粒大小粒组按粗细进行分组，将粒径接近
的归成一类界限粒径一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类d(mm)d(mm)砾石砂粒粉粒粘
粒胶粒6020.050.0050.0020.250.5520粗中细粗中细极细0.1
粗粒细粒粒径级配确定方法筛分法：适用于粗粒土(>0.1mm)水分法：适
用于细粒土(<0.1mm)——各粒组的相对含量，用质量百分数来表示表述方法粒径级配累积曲线
一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类105.02.01.00.50.250.1200g
101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分
数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%9587
78665536土的粒径级配累积曲线水分法1013.526百分数P(%)0.0050.010.05粒径(
mm)一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类100908070605040302010
0小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm
)土的粒径级配累积曲线d60d50d10d3066Cu2.410.0630.0050.33Ccd30d
10d60特征粒径:d50:平均粒径d60:控制粒径d10:有效粒径d30不均匀程度：Cu=
d60/d10连续程度:Cc=d302/(d60×d10)—曲率系数—不均匀系数
Cu≥5,级配不均匀粗细程度：用d50表示一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类100908
0706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.05
0.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线d60d10d3066Cu0.5450.03
0R2.410.063M3.980.0810.0050.33LCcd30d10d60曲线斜率:
某粒径范围内颗粒的含量陡—相应粒组质量集中缓--相应粒组含量少平台--相应粒组缺乏连续程度:Cc=d
302/(d60×d10)—曲率系数较大颗粒缺少Cc减小较小颗粒缺少Cc增大Cc=1~3,
级配连续性好一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类粒径级配粒径级配累积曲线及指标的用途：1）粒组含
量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：Cu≥5,不均匀土；Cu<5,均匀土
3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度：Cc=1~3,级配连续土；Cc>3或Cc<1
,级配不连续土4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：如果Cu≥5且Cc=1~
3，级配良好的土；如果Cu<5或Cc>3或Cc<1,级配不良的土一.
固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类2.矿物成分原生矿物石英、长石、云母等次生矿物主要是
粘土矿物，包括三种类型高岭石、伊里石、蒙脱石粘土矿物:由硅片和铝片构成的晶包所组合而成一
.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类硅片的结构一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类
基本单元：硅-氧四面体铝片的结构一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类基本单元：铝-氢氧八面体高岭
石（氢键联结）粘土矿物的晶格构造蒙脱石伊利石粒径比表面积胀缩性渗透性强度压缩性
大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大比表面积
：单位质量土颗粒所拥有的总表面积9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性
与分类粘土矿物的带电性质研究表明：粘土颗粒的表面电荷，净电荷通常为负电荷一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物
性与分类---------------------
-++++粘土颗粒水分子阳离子3.颗粒形状原生矿物圆状、浑圆状、棱角状次生矿物针状、片状、
扁平状一.固体颗粒§1.2土的三相组成§1土的物性与分类结晶水矿物内部的水结合水吸附在土颗粒
表面的水自由水电场引力作用范围之外的水土中冰由自由水冻成，冻胀融陷二.土中水（液相）§1.2土的三相组
成§1土的物性与分类结合水排列致密、定向性强密度>1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体的特性温度高于100°C时可蒸发强结合水位于强结合水之外，电场引力作用范围之内外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性弱结合水二.土中水§1.2土的三相组成§1土的物性与分类自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动二.土中水§1.2土的三相组成§1土的物性与分类?=湿润角?空气固体水?lT=界面张力d=毛管直径Td=2rua-uwua-uw=压力差二.土中水§1.2土的三相组成§1土的物性与分类毛细水毛细现象毛细管hc土中毛细现象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石分析对象:水柱二.土中水§1.2土的三相组成§1土的物性与分类对砂土强度的影响:毛细边角水,假凝聚力毛细压力2πrTcosα+ucπr2=0毛细压力非饱和土中毛细张力影响分析对象:水膜二.土中水§1.2土的三相组成§1土的物性与分类三.土中气体自由气体：与大气连通，对土的性质影响不大封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道§1.2土的三相组成§1土的物性与分类 |
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