第2章 土物理性质和工程分类.ppt

第2章 土的物理性质和工程分类 学习要求： 了解土的成因和三相组成，掌握土的物理性质和物理状态指标的定义、物理概念、计算公式和单位。要求熟练地掌握物理指标的三相换算。了解地基土的工程分类依据与准确定名。 基本内容： 2.1 土的形成与特征 2.2 土的三相组成 2.3 土的物理性质指标 2.4 土的物理状态指标 2.5 土的工程分类 2.1 土的形成与特征 2.1.1 土的形成 2.1.2 土的结构与构造 2.2.3 土的工程特性 2.2.4 土的形成与工程特性的关系 2.1.1 土的形成 “土”一词在不同的学科领域有其不同的涵义。就土木工程领域而言，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间胶结的强弱。 物理风化——指岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度湿度的变化、不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。这种风化仅改变颗粒大小与形状，不改变原来矿物成分。生成的土呈松散状态，无粘性土。 化学风化——指岩石碎屑与空气、水和各种水溶液相接触，经氧化、碳化和水化作用，改变原来矿物成分，形成新的矿物（次生矿物）。生成的土为细粒土，粘性土。 生物风化——由动物、植物和人类对岩体的破坏称~。 2.1.2 土的形成与工程特性的关系 由于各类土的生成条件不同，它们的工程特性往往相差悬殊： 1.搬运、沉积条件 通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土。 2.沉积年代 通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。 3.沉积的自然地理环境 自然地理环境不同所生成的土的工程性质差异也很大。 2.1.3 土的工程特征 土与其它连续介质的建筑材料，具有下列三个显著的工程特征： 1.压缩性高 反映材料压缩性高低的指标弹性模量E(土称变形模量),随着材料的不同而有极大的差别,例: 钢筋 E1=21万Mpa; C20混凝土 E2=2.6万Mpa; 卵石 E3=50Mpa; 饱和细砂 E4=10Mpa. 2.强度低 为抗剪强度 ，而非抗压、抗拉强度； 3.透水性大 颗粒之间有无数孔隙。 2.2土的三相组成 土是由固相、液相、气相组成的三相分散系。 固相——包括多种矿物成分组成土的骨架，骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空隙是相互连通的，形成多孔介质； 液相——主要是水； 气相——主要是空气、水蒸气，有时还有沼气等。 2.2 土的三相组成 ●土的三相组成是指土由固体颗粒、液体水和气体三部分组成。土中的固体矿物构成土的骨架,骨架之间贯穿着大量的孔隙,孔隙中充满着液体水和气体。 ●土体三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异，例如： 固体+气体（液体=0）为干土，此时粘土呈坚硬状态， 砂土呈松散状态； 固体+液体+气体为湿土，此时粘土多为可塑状态； 固体+液体（气体=0）为饱和土，此时粉细砂或粉土遇强烈地震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘土地基受建筑物荷载作用发生沉降需几十年才能稳定。 2.2.1 土的固体颗粒 筛分法 比重计法 颗粒级配的描述 二、土中的水 三、土中气体 四、土的结构 1.单粒结构 由于土粒排列紧密，强度大，压缩性小，是良好的天然地基。 当土粒沉积速度快，如洪水冲积形成的砂层和砾石层，往往形成疏松的单粒结构。由于土孔隙大，土粒骨架不稳定，当受到动力荷载或其他外力作用时，土粒容易移动而趋于紧密，同时产生很大变形。因此，未经处理的这种土层，一般不宜作建筑物的地基。 如果饱和疏松的土是由细砂粒或粉砂粒所组成，在强烈的振动作用下，土的结构会突然破坏变成流动状态，引起所谓“砂土液化”现象，在地震区将会引起震害。  上述三种结构中，以密实的单粒结构土的工程性质最好，蜂窝状其次，絮状结构最差。 具有蜂窝结构和絮状结构的土，颗粒间存在大量微细孔隙，其压缩性大、强度低，透水性弱。又因土粒之间的联结较弱且不甚稳定，在受扰力作用下(如施工扰动影响)，土粒接触点可能脱离，部分结构遭受破坏，土的强度会迅速降低，不可用作天然地基。 五、土的构造 3．结核状构造 在细粒土中掺有粗颗粒或各种结核，如含礓石的粉质粘土，含砾石的冰碛土等。其工程性质取决于细粒土部分。 §2.3 土的物理性质指标 一、土的三相图 三、换算指标 四、指标间的换算 五、例题分析 四、指标间的换算 五、例题分析 §2.4 土的物理状态指标 一、无粘性土的密实度 二、粘性土的稠度 三、例题分析 §2.5 土（岩）的工程分类 一、分类的目的和原则 二、分类体系与方法