土力学与地基基础讲义(二)土的物理性质及工程分类.doc

第2章土的物理性质及工程分类一、知识点：2.1概述2.2土的组成2.2.1土的固体颗粒2.2.2土中的水和气2.2.3土的结构和构造2.3土的三相比例指标2.3.1指标的定义2.3.2指标的换算2.4无粘性土的密实度2.5粘性土的水理性质2.5.1粘性土的界限含水量2.5.2粘性土的塑性指数和液性指数2.5.3粘性土的灵敏度和触变性2.6土的压实原理2.7地基土(岩)的分类2.7.1岩石的工程分类2.7.2无粘性土分类2.7.3粉土分类2.7.4粘性土分类2.7.5特殊土分类2.7.6细粒土按塑性图分类二、考试内容：重点掌握内容1．土的各物理性质指标的定义、表达式及其在工程上的实际应用。2．三个基本指标的测定方法。3．利用土的三相草图和换算公式进行土的各种物理指标的换算。4．无粘性土的密实度对其工程性质的影响。砂土密实度按孔隙比、相对密实度、标准贯入锤击数N的划分方法。各类划分方法的特点。碎石类土密实度的划分方法。5．粘性土的含水量对其工程性质的影响。界限含水量的概念，塑限、液限、缩限的定义及测量方法。塑性指数、液性指数的物理意义及表示方法。一般掌握内容1．土的三相组成、形态和构造特征。2．地基土的分类依据和命名方法。三、本章内容：§2-1概述土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒、经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。在漫长的地质年代中，由于各种内力和外力地质作用形成了许多类型的岩石和土。岩石经历风化、剥蚀、搬运、沉积生成土，而土历经压密固结，胶结硬化也可再生成岩石。作为建筑物地基的土，是土力学研究的主要对象。土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒，孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大，土的三相间的数量比例也不尽相同，而且土粒与其周围的水又发生了复杂的物理化学作用。所以，要研究土的性质就必须了解土的三相组成以及在天然状态下土的结构和构造等特征。土的三相组成、物质的性质、相对含量以及土的结构构造等各种因素，必然在土的轻重、松密、干湿、软硬等一系列物理性质和状态上有不同的反映。土的物理性质又在一定程度上决定了它的力学性质，所以物理性质是土的最基本的工程特性。在处理地基基础问题和进行土力学计算时，不但要知道土的物理性质特征及其变化规律，从而了解各类土的特性，而且还必须掌握表示土的物理性质的各种指标的测定方法和指标间的相互换算关系，并熟悉按土的有关特征和指标来制订地基土的分类方法。土的性质主要是指土的物理力学性质，包括物理性质和力学性质。土的物理性质包括土的三相比例指标、无粘性土的密实度、粘性土的水理性质、土的渗透性（第1章）四部分内容。土的力学性质包括土的压缩性（第3章）、土的抗剪性（第4章）、土的击实性三部分内容。本章主要介绍土的组成、土的三相比例指标、无粘性土的密实度、粘性土的水理性质、土的压实原理以及地基土(岩)的分类。§2-2土的组成2.2.1土的固体颗粒土的固体颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架。这些固体相的物质称为"土粒"，是土中最稳定、变化最小的成分。土中的固体颗粒的大小和形状，矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性质的重要因素。土中不同大小颗粒的组合，也就是各种不同粒径的颗粒在土中的相对含量，称土的颗粒组成；组成土中各种土粒的矿物种类及其相对含量称土的矿物组成。土的颗粒组成与矿物组成是决定土的物理力学性质的物质基础。粗大土粒往往是岩石经物理风化作用形成的碎屑，或是岩石中未产生化学变化的矿物颗粒，如石英和长石等，而细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物和生成过程中混入的有机物质。粗大土粒其形状都呈块状或粒状，而细小土粒其形状主要呈片状。土粒的组合情况就是大大小小土粒含量的相对数量关系。2.2.1.1土的颗粒级配在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。自然界中的土粒，大小悬殊、性质各异，直径变化幅度（从数米的漂石到万分之几毫米的胶粒）很大，土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应地发生变化，例如土的性质随着粒径的变细可由无粘性变化到有粘性。为了研究土中各种大小土粒的相对含量及其与土的工程地质性质的关系，就有必要将工程地质性质相似的土粒归并成组，按其粒径的大小分为若干组别，这种组别称粒组。各个粒组随着分界尺寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。目前土的粒组划分方法并不完全一致，表1－1提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法，表中根据界限粒径200、20、2、0.05和0.005mm把土粒分为六大粒组：漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒，粉粒及粘粒。工程上常以土中各个粒组的相对含量（