第3章土的物理性质及工程分类 3.1概述 土中的土粒、水和气三部分的质量（或重力）与体积之间的比例关系， 随着各种条件的变化而改变。 土粒一般由矿物质组成，即土的固体部分，它构成土的骨架。土骨架 间布满孔隙。这些孔隙有时完全被水充满，称为饱和土；有时一部分孔 隙被水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土；孔隙完全充满气体 时，则称为干土。水和溶解于水的物质构成土的液体部分。空气和其他 一些气体构成土的气体部分。 这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互作用， 决定土的物理力学性质。因此，研究土的性质，必须研究土的固体、液 体和气体的三相组成。 土质学与土力学 76-1 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—1 吉林大学建设工程学院 土中的土粒、水和气三部分的质量(或重力)与体积之间的比例关系， 随着各种条件的变化而改变。 土粒一般由矿物质组成，即土的固体部分,它构成土的骨架。土骨架 间布满孔隙。这些孔隙有时完全被水充满，称为饱和土；有时一部分孔 隙被水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土；孔隙完全充满气体 时，则称为干土。水和溶解于水的物质构成土的液体部分。空气和其他 一些气体构成土的气体部分。 这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互作用， 决定土的物理力学性质。因此，研究土的性质，必须研究土的固体、液 体和气体的三相组成。 3.1 概述
第3章土的物理性质及工程分类 3.2土的三相比例指标 一、土的三相草图 Solids Va Air ma=0 Void Idealization Water mw m Solids ms (a)Soil (b)Idealized soil 土质学与土力学 76-2 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—2 吉林大学建设工程学院 一、土的三相草图 3.2 土的三相比例指标
第3章土的物理性质及工程分类 在上述变量中m。=O,独立的量有V,Vw、Vm和m,五个。 1cm3水的质量通常等于1g,故在数值上Vw=mw 当研究这些量的相对比例关系时，总是取某一定数量的土体来 分析，例如，取V=1cm3,或m=lg,或，=1cm3等，因此又可 以消去一个未知量。这样，对于一定数量的三相土体，只要知道其 中三个独立的量，其他各个量就可从图中直接换算得到。 三相草图是土力学中用来计算三相量比例关系的一种简单而又 很实用的工具。 土质学与土力学 76-3 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—3 吉林大学建设工程学院 在上述变量中ma = 0，独立的量有 Vs、Vw、 Va、 mw和 ms五个。 1 cm3 水的质量通常等于1g ，故在数值上 Vw = mw。 当研究这些量的相对比例关系时，总是取某一定数量的土体来 分析，例如，取 V = 1cm3 ，或 m =1g，或 Vs = 1cm3 等，因此又可 以消去一个未知量。这样，对于一定数量的三相土体，只要知道其 中三个独立的量，其他各个量就可从图中直接换算得到。 三相草图是土力学中用来计算三相量比例关系的一种简单而又 很实用的工具
第3章土的物理性质及工程分类 土的常用物理指标 基本指标：天然密度，相对密度，天然含水量 换算指标： 孔隙比，孔隙率，饱和度，干密度，干重度，饱和 密度，饱和重度，浮密度，浮重度 土质学与土力学 76-4 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—4 吉林大学建设工程学院 土的常用物理指标 基本指标: 天然密度,相对密度,天然含水量 换算指标: 孔隙比，孔隙率，饱和度，干密度，干重度，饱和 密度，饱和重度，浮密度，浮重度
第3章土的物理性质及工程分类 土粒相对密度（比重） 相对密度：土粒密度（单位体积土粒的质量）与4℃时纯水密度之比。 ds- m、 pw为4℃时纯水的密度，p1=1gcm3；p,为土粒的密度，即单位体积土粒的 质量。故实用上，土粒相对密度在数值上等于土粒的密度。 土质学与土力学 76-5 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—5 吉林大学建设工程学院 1 1 / 1 s w w s s V m d = = 土粒相对密度（比重） 相对密度:土粒密度（单位体积土粒的质量）与4℃时纯水密度之比。 w1为4℃时纯水的密度， w1=1g/cm3 ; s为土粒的密度，即单位体积土粒的 质量。故实用上，土粒相对密度在数值上等于土粒的密度
第3章土的物理性质及工程分类 土粒相对密度参考值 粘性土 土的名称 砂土 粉土 粉质粘土 粘土 土粒相对密度 2.65≈2.69 2.70~2.71 2.72≈2.73 2.74~2.7 测定方法：土粒相对密度或比重可在试验室内用比重瓶法测定 由于土粒相对密度变化不大，通常可按经验数值选用。 土质学与土力学 76-6 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—6 吉林大学建设工程学院 测定方法：土粒相对密度或比重可在试验室内用比重瓶法测定。 由于土粒相对密度变化不大,通常可按经验数值选用。 土粒相对密度参考值 粘性土 土的名称 砂土 粉土 粉质粘土 粘土 土粒相对密度 2.65～2.69 2.70～2.71 2.72～2.73 2.74～2.76
第3章土的物理性质及工程分类 土的（天然）含水量 含水量：土中水的质量与土粒质量之比，用W表示，以百分数计。 W= mx100%=m-m×100% ms m、 含水量w是标志土的湿度的一个重要物理指标。天然土层的含水量变 化范围很大，它与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。 一般说来，对同一类土，当其含水量增大时，则其强度就降低。 同一类土，含水量越大，土越软，强度越 低，受力后变形越大。 土质学与土力学 76-7 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—7 吉林大学建设工程学院 含水量 w 是标志土的湿度的一个重要物理指标。天然土层的含水量变 化范围很大，它与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。 一般说来，对同一类土，当其含水量增大时，则其强度就降低。 100% 100% − = = s s s w m m m m m w 土的(天然)含水量 含水量：土中水的质量与土粒质量之比，用 w 表示，以百分数计。 同一类土，含水量越大，土越软,强度越 低,受力后变形越大
第3章土的物理性质及工程分类 测定方法：土的含水量一般用“烘干法”测定。先称小块原状土 样的湿土质量m,然后置于烘箱内维持100~105℃烘至恒重，再称 干土质量m,水的质量m为湿土和干土质量之差。 土样 铝盒 烘箱 电子天平 土质学与土力学 76-8 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—8 吉林大学建设工程学院 测定方法：土的含水量一般用“烘干法”测定。先称小块原状土 样的湿土质量m，然后置于烘箱内维持100～105℃烘至恒重，再称 干土质量ms，水的质量mw为湿土和干土质量之差。 土样 铝盒 烘箱 电子天平
第3章土的物理性质及工程分类 土的天然密度 密度：土样总质量与其体积之比，即单位体积土的质量。单位：Mg/m,g/cm3 2 粘性土p=1.8~2.0g/cm 砂土p=1.6~2.0g/cm3 腐殖土p=1.51.7g/cm3 测定方法：一般用“环刀法”，用一个圆环刀 (刀刃向下)放在削平的原状土样面上，慢慢削去 环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样 00e 压满环刀内，称得环刀内土样的质量，求得它与环 刀容积之比值即为其密度。 土的重度：定义为单位体积土的重量，与密度有对应关系 G 表达式为：y= mg =P8 土质学与土力学 76-9 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—9 吉林大学建设工程学院 V m = 密度：土样总质量与其体积之比,即单位体积土的质量。单位: Mg/m3 ,g/cm3 粘性土 =1.8～2.0g/cm3 砂 土 =1.6～2.0g/cm3 腐殖土 =1.5～1.7g/cm3 测定方法：一般用“环刀法” ，用一个圆环刀 （刀刃向下）放在削平的原状土样面上，慢慢削去 环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样 压满环刀内，称得环刀内土样的质量，求得它与环 刀容积之比值即为其密度。 土的天然密度 土的重度：定义为单位体积土的重量，与密度有对应关系 g V mg V G 表达式为: = = =
第3章土的物理性质及工程分类 土的其它常用指标 质量m 体积严 孔隙率与孔隙比 气 定义：孔隙率是土的孔隙体积与土体积之比， 水 或单位体积土中孔隙的体积，以百分数表示 土粒 表达式： ×100% 定义：孔隙比是土中孔隙体积与土粒体 积之比 孔隙比e是个重要的物理性指 标，可以用来评价天然上层的 密实程度。一般e1.0的 1+e 上是疏松的无压缩性土。 土质学与土力学 76-10 吉林大学建设工程学院
土质学与土力学 76—10 吉林大学建设工程学院 孔隙率 与 孔隙比 定义:孔隙率是土的孔隙体积与土体积之比， 或单位体积土中孔隙的体积，以百分数表示 表达式: = 100% V V n v 定义:孔隙比是土中孔隙体积与土粒体 积之比 表达式: s v V V e = 气 水 m 土粒 s m w m Vs Vw V Va 质量m 体积V 两者关系: e e n + = 1 孔隙比e是个重要的物理性指 标，可以用来评价天然土层的 密实程度。一般e1.0的 土是疏松的无压缩性土。 土的其它常用指标