第7章final 土的物理性质及工程分类2(29)

武汉科技大学城市建设学院COLLEGEOFURBANCONSTRUCTION第7章土的物理性质及工程分类2/29土的三相组成土的结构构造土的物理性质指标土的物理状态指标土的击实性土的工程分类内容提要3/29对无粘性土：土的密实程度对粘性土：土的软硬程度§4土的物理状态指标4/29一、无粘性土的密实度土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系1.孔隙比e孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。孔隙比愈大，土愈松散。优点：应用方便、简单缺点：不能考虑颗粒大小、级配和形状的影响应与最大孔隙比与最小孔隙比比较；建立相对密度的概念。5/29举例分析:结果：土样1：密实；土样2：不密实土类最大孔隙比emax最小孔隙比emin实际孔隙比e土样10.80.50.55土样20.60.30.55问题：哪个土样密实？最小孔隙比emin：砂土处于最密实状态时的孔隙比，用“振击法”测定。最大孔隙比emax：砂土处于最疏松状态时的孔隙比，用“松散器法”测定。6/292.相对密实度DrminmaxmaxeeeeDr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Dr=0时，e=emin，表示土处于最疏松状态;当Dr=1.0时，e=emax，表示土体处于最密实状态0＜Dr≤1/3疏松状态1/3＜Dr≤2/3中密状态2/3＜Dr≤1密实状态7/293.按动力触探确定无粘性土的密实度天然砂土的密实度，可按原位标准贯入试验的锤击数N进行评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥动力触探的锤击数N63.5进行评定(GB50007-2002)密实度按N评定砂石密实度按N63.5评定碎石土密实度松散稍密中密密实N≤10N63.5≤510＜N≤155＜N63.5≤1015＜N≤3010＜N63.5≤20N＞30N63.5＞20方法：63.5kg锤，升到76cm高，自由落下标准贯入器入土深度30cm，所需锤数为N8/29例题分析【例】某砂土试样,试验测定土粒相对密度Gs=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66g/cm3。已知砂样最密实状态时干密度1.62g/cm3,最疏松状态时干密度1.45g/cm3。求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密实状态【解答】78.0166.1)0943.01(7.21)1(sGe砂土在天然状态下的孔隙比砂土最小孔隙比3max/62.1cmgd67.01maxmindwsGe砂土最大孔隙比3min/45.1cmgd86.01minmaxdwsGe42.0minmaxmaxeeeeDr相对密实度∈（1/3,2/3]中密状态9/291、稠度和界限含水量稠度指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力0固态或半固态可塑状态流动状态ω塑限ωP液限ωL粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为土的稠度界限液塑限测定根据《土工试验规程》(SL237-007-1999)规定，采用液塑限联合测定仪进行测定。二、粘性土的稠度塑限：可塑状态与半固体状态间的分界含水量。液限：流动状态与可塑状态间的分界含水量。10/29液塑限联合测定仪11/2917mm液限测定演示：12/2917mm液限测定演示：13/29液限测定演示：14/29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15/29“界限含水量是土的一种固有的性质，与含水量无关”问题：塑限、液限是否与土样的含水量有关？0固态或半固态可塑状态流动状态ω塑限ωP液限ωL答案：不能。如果仅仅知道土样含水率，能否判断土的物理状态？（液态、固态还是半固态？）16/29举例说明：土类液限wL塑限wL含水量土样132%12%20%土样242%24%20%结果：土样1：可塑态；土样2：半固态；“必须建立含水量与界限含水量的关系”问题：判断土样物理状态？0固态或半固态可塑状态流动状态ω塑限ωP液限ωL17/292、塑性指数和液性指数(1)塑性指数IP是液限和塑限的差值(省去%)，即土处在可塑状态的含水量变化范围说明：塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多,塑性指数就越高说明：液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关系。当IL≤0时,ω≤ωP,土处于坚硬状态;当IL＞1时,ω＞ωL,土处于流动状态。根据IL值可以直接判定土的软硬状态PLpI(2)液性指数IL粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比PPLII状态液性指数坚硬硬塑可塑软塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞118/29一、土的击实试验在试验室内通过击实试验研究土的压实性。击实试验有轻型和重型两种。击实筒护筒击锤导筒轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土，击实筒容积为947cm3，击锤质量为2.5kg。把制备成一定含水量的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击25下，击锤落高为30.5cm重型击实试验适用粒径小于40mm的土，击实筒容积为2104cm3，击锤质量为4.5kg，击锤落高为45.7cm。分五层击实，每层56击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度§5土的击实性19/29二、填土的击实特性影响土压实性的因素很多，主要有含水量、击实功能、土的种类和级配等1.含水量的影响ρdmaxωρd0ωop击实后的干密度随含水量的增加，先增大到某一值后，逐渐减小。这一最大值称为该击数下的最大干密度，与它对应的含水量称为最优含水量当击数一定时，只有在某一含水量下才获得最佳的击实效果20/292.击实功能的影响ω0ρd击数4030201.土料的最大干密度和最优含水量不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大,最优含水量逐渐减小。单凭增加击实功能来提高土的最大干密度是有限的2.当含水量较低时，击数的影响较显著。当含水量较高时，含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线，这时提高击实功能是无效的21/293.土类和级配的影响击实试验表明，在相同击实功能下，粘性土粘粒含量愈高或塑性指数愈大，压实愈困难，最大干密度愈小，最优含水量愈大无粘性土的击实曲线和粘性土不同，在含水量较大时得到较高的干密度，因此在无粘性土实际填筑中，通常要不断洒水使其在较高的含水量下压实ωρd0无粘性土的击实曲线说明：土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于压实，级配不良的土，不易压实。22/29一、分类的目的和原则土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经验的交流分类原则：1.分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，使用方便2.土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性§6土的工程分类23/29二、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》(GBJ145-90)工程用土的分类和《公路土工试验规程》(JTJ051-93)土的工程分类24/29a.碎石土的分类粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土土的名称漂石块石卵石碎石圆砾角砾颗粒形状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形及亚圆形为主棱角形为主颗粒级配粒径大于200mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于20mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)分类方法根据土粒大小、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、粘性土、人工填土和特殊性土六大类25/29b.砂土的分类粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土土的名称砾砂粗砂中砂细砂粉砂颗粒级配粒径大于2mm的颗粒含量占全重25％～50％粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重85％粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50％注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定26/29c.粉土的分类粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%，塑性指数IP≤10的土称为粉土d.粘性土的分类粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，塑性指数IP＞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IP＞1710＜IP≤17e.人工填土的分类由于人类活动而形成的堆积物称为人工填土。物质成分较杂乱,均匀性较差，根据其物质组成和成因,可分为素填土、杂填土和冲填土27/29三、例题分析【例】下图为某三种土A、B、C的颗粒级配曲线,试按《地基规范》分类法确定三种土的名称28/29【解答】A土:从级配曲线查得,粒径小于2mm的占总土质量的67%、粒径小于0.075mm占总土质量的21%。即：粒径大于2mm的不超过50%,粒径大于0.075mm的超过50%的要求,该土属于砂土；又，粒径大于2mm的占总土质量的33%,满足粒径大于2mm占总土质量25%～50%的要求,故此土应命名为砾砂。B土:粒径大于2mm的没有,粒径大于0.075mm占总土质量的52%,属于砂土。按砂土分类表分类,此土应命名为粉砂C土:粒径大于2mm的占总土质量的67%,粒径大于20mm的占总土质量的13%,按碎石土分类表可得,该土应命名为圆砾或角砾29/29【例题】某土样的颗粒级配试验成果，分析不同的颗粒粒径分别占全重的百分数如下：20mm者占10%；20～10mm者占1%；10～5mm者占3%；5～2mm者占6%；2～0.5mm者占41%；0.5～0.25mm者占2l％；0.25～0.1mm者占11%；0.1mm者占7%(累计全重为100%)。试定土的名称。