第二章 土的物理性质
第二章 土的物理性质
第二章土的物理性质 土的物理性质指土本身由于三相组成部分的相对 比例关系不同所表现的物理状态以及固、液两相 相互作用时所表现出来的性质。 一前者称土的基本物理性质，主要指土的轻重、干湿 松密等，具体用土的质量、含水性和孔隙性指标来说 明； 一后者主要包括细粒土的稠度、塑性、胀缩性以及各种 土的透水性和毛细性等。 -土的物理性质在一定程度上决定了它的力学性质，所 以它是土最基本的工程地质性质，其指标在工程计算 中直接被应用
第二章 土的物理性质 土的物理性质指土本身由于三相组成部分的相对 比例关系不同所表现的物理状态以及固、液两相 相互作用时所表现出来的性质。 – 前者称土的基本物理性质，主要指土的轻重、干湿、 松密等，具体用土的质量、含水性和孔隙性指标来说 明； – 后者主要包括细粒土的稠度、塑性、胀缩性以及各种 土的透水性和毛细性等。 – 土的物理性质在一定程度上决定了它的力学性质，所 以它是土最基本的工程地质性质，其指标在工程计算 中直接被应用
第一节土的基本物理性质 自然界的土通常是由固态相的土粒、液态 相的水和气态相的空气所组成的，从物理 概念上说土通常是三相体系的，所以土粒、 水和空气称为土的三相组成部分。 V-土的总体积，cm3; 气体 Vs-土中固体颗粒的体积，cm㎡； w-土中孔隙的体积，cm3; 液体 Vw-土中水的体积，cm3; Va-土中气体的体积，cm3; m-土的总质量，g: ms-土的固体颗粒的质量，g: 固体 mw-土中水的质量，g: ma-土中空气的质量（一般认为ma≈0） 体积 质量
第一节 土的基本物理性质 自然界的土通常是由固态相的土粒、液态 相的水和气态相的空气所组成的，从物理 概念上说土通常是三相体系的，所以土粒、 水和空气称为土的三相组成部分。 气体 液体 固体 ≈0 体积 质量 V -土的总体积,cm³； Vs-土中固体颗粒的体积,cm³； Vv-土中孔隙的体积,cm³； Vw-土中水的体积,cm³； Va-土中气体的体积,cm³； m-土的总质量,g； ms-土的固体颗粒的质量,g； mw-土中水的质量,g； ma-土中空气的质量（一般认为ma≈0）
■一、土粒密度和土的密度 -1.土粒密度（比重） ☐土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积 土粒的质量，其单位是g/cm3,表达式为 m ☐土粒的密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的孔隙情况 和含水多少无关。它的数值一般在2.60一2.80g/cm3之间 (表2-1)。一般情况下，随有机质含量增多而减小，随铁镁 质矿物增多而加大。它是土中各种矿物密度的加仅平均值。 ☐土粒密度是实测指标，可在实验室内直接测定。该指标 一方面可以间接地说明土中矿物成分特征，另一方面主要 用来计算其他指标
一、土粒密度和土的密度 – 1. 土粒密度（比重） 土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积 土粒的质量，其单位是g／cm3，表达式为 土粒的密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的孔隙情况 和含水多少无关。它的数值一般在2.60—2.80g／cm3之间 (表2-1)。一般情况下，随有机质含量增多而减小，随铁镁 质矿物增多而加大。它是土中各种矿物密度的加仅平均值。 土粒密度是实测指标，可在实验室内直接测定。该指标 一方面可以间接地说明土中矿物成分特征，另一方面主要 用来计算其他指标。 s s s V m =
土的种类 砾类土 砂类土 粉土 粉质粘 土 粘土 土粒 常见 2.65 2.65 2.65 2.68— 2.72 密度 值 2.75 2.70 2.70 2.73 2.76 (g/ 平均 2.66 2.68 2.71 2.74 cm3) 值 表2-1 各种主要类型土的土粒密度
土 的 种 类 砾类土 砂类土 粉 土 粉质粘 土 粘 土 土粒 密度 常见 值 2.65— 2.75 2.65— 2.70 2.65— 2.70 2.68— 2.73 2.72— 2.76 (g／ cm3 ) 平均 值 2.66 2.68 2.71 2.74 表2-1 各种主要类型土的土粒密度
2.土的密度 ■土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单 位也是g/c3。根据土所处的状态不同，土的密度可分为天然密度、 干密度和饱和密度三种。（以前曾称：容重、重度） 1(1)天然密度 一天然状态下单位体积土的质量称天然密度 m ms+m Vs +Vy -天然密度的大小取决于土的矿物成分、孔隙和含水情况，其数值一般为 1.6一2.2g/cm3(表2-2)。天然密度在数值上小于土粒密度，是一个实 测指标，可在室内及野外直接测定，是工程地质计算中不可缺少的参数。 土的名称 砂土 粉 土 粉质粘土 粘土 天然密度 (g/m) 1.40 1.60 1.60-1.75 1.80-2.00
– 2. 土的密度 土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单 位也是g／cm3。根据土所处的状态不同，土的密度可分为天然密度、 干密度和饱和密度三种。（以前曾称：容重、重度） （1）天然密度 – 天然状态下单位体积土的质量称天然密度 – 天然密度的大小取决于土的矿物成分、孔隙和含水情况，其数值一般为 1.6—2.2g／cm3(表2-2)。天然密度在数值上小于土粒密度，是一个实 测指标，可在室内及野外直接测定，是工程地质计算中不可缺少的参数。 s v s w V V m m V m + + = = 土 的 名 称 砂 土 粉 土 粉质粘土 粘 土 天然密度 (g／m3 ) 1.40 1.60 1.60—1.75 1.80—2.00
一干密度 一土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密 度，是指单位体积干土的质量，即 ms 干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿 物成分和孔隙性。对于某一种土来说。矿物成 分是固定的，土的于密度大小只取决于土的孔 隙性，所以干密度能说明土中孔隙多少和表征 土的密实程度。干密度愈大，土愈密实；反之 则疏松。干密度可以实测，也可用其他指标换 算。土的干密度一般在1.4一1.7g/cm3范围内
– 干密度 – 土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密 度，是指单位体积干土的质量，即 – 干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿 物成分和孔隙性。对于某一种土来说。矿物成 分是固定的，土的干密度大小只取决于土的孔 隙性，所以干密度能说明土中孔隙多少和表征 土的密实程度。干密度愈大，土愈密实；反之 则疏松。干密度可以实测，也可用其他指标换 算。土的干密度一般在1.4—1.7g／cm3范围内。 V ms d =
■(3)饱和密度 土的孔隙完全被水充满时的密度称饱和密 度，是指土孔隙中全部充满液态水时的单 位体积土的质量，即 sat V ■式中：为水的密度(g/cm3)。 ■土的饱和密度是土的密度中的最大值，是 个计算指标，常见值为1.80一2.30g/cm3
(3)饱和密度 土的孔隙完全被水充满时的密度称饱和密 度，是指土孔隙中全部充满液态水时的单 位体积土的质量，即 式中：为水的密度(g／cm3)。 土的饱和密度是土的密度中的最大值，是 个计算指标，常见值为1.80一2.30g／cm3。 V ms Vv w sat + =
一、 土的含水性 ■1.土的含水率 土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比称含水率， 常用百分率表示。 W= w×100% ms 对结构相同的士而言，貪水率越大， 说明土中水分越 米间餐家望易發美件全层孔发有榨度锅 1近代沉积的三角洲相软粘土或湖相粘土的含水率可达50%一 200%, ■坚硬粘土的含水率可小于20%。 1一般砂类土的含水率不超过40%，常见值为10%一30%，细 粒土的常见值为20%一50%
二、土的含水性 1. 土的含水率 – 土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比称含水率， 常用百分率表示。 – 对结构相同的土而言，含水率越大，说明土中水分越 多。由于土层所处的自然条件和土层孔隙发育程度的 不同，土的含水率差别极大。 近代沉积的三角洲相软粘土或湖相粘土的含水率可达50％一 200％， 坚硬粘土的含水率可小于20％。 一般砂类土的含水率不超过40％，常见值为10％一30％，细 粒土的常见值为20％一50％。 = 100% s w m m w
饱和度 一含水率是个绝对指标，只能表明土中水的含量，而不 能反映土中孔隙被水充满的程度。土的饱和度是土中 水的体积与孔隙体积的百分比值，它能说明孔隙中水 的充填程度，表达式为 S,= ×100% -饱和度的数值变化在0%一100%之间： 当土处于干燥状态时，饱和度等于零；当土的孔隙全 部被水充填时，饱和度等于100%。 一在工程实际中，按饱和度的大小将含水砂土划分为 1稍湿的(50%)、 1很湿的(50%80%) 三种含水状态。 一饱和度是一个计算指标
饱和度 – 含水率是个绝对指标，只能表明土中水的含量，而不 能反映土中孔隙被水充满的程度。土的饱和度是土中 水的体积与孔隙体积的百分比值，它能说明孔隙中水 的充填程度，表达式为 – – 饱和度的数值变化在0％一100％之间： – 当土处于干燥状态时，饱和度等于零；当土的孔隙全 部被水充填时，饱和度等于100％。 – 在工程实际中，按饱和度的大小将含水砂土划分为 稍湿的(≤50％)、 很湿的(50％＜≤80％） 饱和的(＞80％) 三种含水状态。 – 饱和度是一个计算指标。 = 100% v w r V V S
