土力学第二章分析.ppt

第二章 土的物理性质与工程分类;土的物理性质概述;土的物理性质，如轻重、松密、干湿、软硬等在一定程度上决定了土的力学性质，它是土的最基本的工程特性。 土的物理性质则是由三相组成物质的性质、相对含量以及土的结构构造等因素决定。 在处理地基基础问题时，不但要知道土的物理性质特征及其变化规律，了解土的工程特性，而且还应当熟悉表示土的物理性质的各种指标的测定方法，能够按土的有关特征和指标对地基土进行工程分类，初步判定土的工程性质。 ;§2.1 土的组成及其结构与构造;1.土的颗粒级配 ;表2.1 土粒粒组划分;用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数 。;比重计法;颗粒粒径级配曲线;常用的颗粒级配的表示方法是累计曲线法。 根据颗粒分析试验成果，通常用半对数纸绘制。横坐标（按对数比例尺）表示粒径，纵坐标表示小于某粒径的土粒占土总重的百分比，如上图。 由曲线的陡缓大致可以判断土的均匀程度。如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒均匀，即级配不良；如曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。;颗粒级配的描述; 颗粒级配可以在一定程度上反映土的某些性质。级配良好的土，较粗颗粒间的孔隙被较细的颗粒所填充，易被压实，因而土的密实度较好，相应地基土的强度和稳定性也较好，透水性和压缩性也较小，适于做地基填方的土料。;2.土粒的矿物成分;二、土中的水; 图2.2 土中水示意图 ; 在靠近土粒表面处，静电引力最强，能把水化离子和极性水分子牢固地吸附在颗粒表面上形成固定层。在固定层外围，静电引力较小，水化离子和极性水分子活动性比在固定层中大些，形成扩散层。固定层与扩散层中的水分别称为强结合水和弱结合水。;强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体;（1）重力水 重力水是存在于地下水位以下透水层中的地下 水，在重力或压力差作用下能够在土孔隙中自由流 动，对土粒具有浮力??用。重力水对土的应力状态 以及基坑开挖时的排水、地下构筑物的防水等产生 较大影响。 （2）毛细水 毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用 的自由水，能沿着土的细孔隙从潜水面上升到一定 的高度。存在于地下水位以上的透水土层中。; 图2.3 毛细水压力示意图 ;三、土中气体 土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体 1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大 2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时;四、土的结构 在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关 1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态;疏松状态的单粒结构在荷载作用下，特别在振动荷载作用下会趋向密实，土粒移向更稳定的位置，同时产生较大的变形。这种土不宜作为天然地基。 密实状态的单粒结构，其土粒排列紧密，强度较大，压缩性小，是较为良好的天然地基。 单粒结构的紧密程度取决于矿物成分、颗粒形状、颗粒级配。 片状矿物颗粒组成的砂土最为疏松；浑圆的颗粒组成的土比带棱角的容易趋向密实；土粒的级配愈不均匀，结构愈紧密。 ;2.蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构;具有蜂窝结构和絮状结构的土，存在大量的细微孔隙，渗透性小，压缩性大，强度低，土粒间连接较弱，受扰动时土粒接触点可能脱离，导致结构强度损失，强度迅速下降； 而后随着时间增长，强度还会逐渐恢复。 其土粒之间的联结强度往往由于长期的压密作用和胶结作用而得到加强。;五、土的构造 土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性、分散性和裂隙性,即层状构造、分散构造和裂隙构造。 1.层状构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征 2.分散构造：土层中的土粒分布均匀，性质相近，常见于厚度较大的粗粒土。通常其工程性质较好。 3.裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物;§2.2 土的物理性质指标;一、土的三相图;二、直接测定指标 1.土的密度ρ：单位体积土的