PPT《第二章》

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.

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,cm?;

Vs-土中固体颗粒的体积,cm?;

Vv-土中孔隙的体积,cm?;

Vw-土中水的体积,cm?;

Va-土中气体的体积,cm?;

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 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. 2.74 2.71 2.68 2.66 平均值 (g/cm3) 2.72―2.76 2.68―2.73 2.65―2.70 2.65―2.70 2.65―2.75 常见值 土粒密度 粘土粉质粘土 粉土砂类土 砾类土 土的种类表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/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. 1.80―2.00 1.60―1.75 1.60 1.40 天然密度(g/m3) 粘土粉质粘土 粉土砂土土的名称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. (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.

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%. 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;