土的工程性质和工程分类
第二节 土的水理性质 一、土的毛细性、冻胀性 二、黏性土的稠度和可塑性
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土的毛细性、冻胀性 土层中的毛细水带
土中毛细水分布图
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毛细水上升的原因 1.水与空气的分界面上存在着表面张力, 而液体总是力图缩小自己的表面积,以使 表面自由能变得最小。 2.毛细管管壁的分子和水分子之间有引力 作用,这个引力使与管壁接触部分的水面 呈向上的弯曲形状,这种现象称为浸润现 象。 3.毛细水上升的实际高度一般不超过数米。
m d w d d 1 w V 1
d
1 w
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孔隙比与相对密度和干密度的关系
ms s d V 1 e
e
Gs w
d
1
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饱和度与含水率、相对密度和孔隙比的关系
ms Gs m1 ms m2
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土的相对密度Gs
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土的含水率
含水率: 土中水的质量与土粒质量之比,以百 分数表示 表达式:
mw w 100% ms
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土的含水率
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土的冻胀性 在寒冷天气,受大气负温影响,土中 的自由水首先冻结成冰晶体,随着气温继 续下降,弱结合水的最外层也开始冻结, 使冰晶体逐渐扩大。另外 ,下卧层未冻结 区水膜较厚处的弱结合水,被吸引到水膜 较薄的冻结区,并参与冻结,使冰晶体增 大 ,在土层中形成冰夹层,土体随之发生 隆起,即冻胀现象。
w s
Vw wG s w Sr Vv e e
e wsat Gs
wsat
饱和含水率
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浮密度与相对密度和孔隙比的关系
ms Vs w s w Gs 1 w V 1 e 1 e
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定义:单位体积内土粒的质量或重量 表达式:
ms d V
ms g d 干容重γd 土烘干,体积要减小,因而土的干密度不 等于烘干土的密度。 土的干密度或干容重是评价土密实程度的 指标,干密度或干容重越大表明土越密实, 反之越疏松。常用它来控制填土工程的施 工质量。
定义: 土中的孔隙的体积与土的总体积之比, 以百分数表示 表达式:
Vv n 100% V
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土的饱和度Sr 定义:
土中孔隙水的体积与孔隙体积之比, 以百分数表示 表达式:
Vw Sr 100% Vv
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干密度ρd干容重γd
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饱和密度ρsat与饱和容重γsat 定义: 土中孔隙完全被水充满,土处于 饱和状态时单位体积土的质量或重量 表达式:
sat
sat
Ws Vv w sat g V
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ms Vv w V
物理性质指标间的换算
常用的物理性质指标共有9个,一般说,已 知其中任意3个,通过换算,可以求其余6 个。
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孔隙比与孔隙率的关系
Vv e n V 1 e
n e 1 n
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干密度与湿密度和含水率的关系
土粒的相对密度
定义: 土的质量与同体积4℃时纯水的质量 之比(无因次) 表达式 :
ms s Gs Vs ( w ) 4c ( w ) 4c
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土的相对密度Gs 测定方法: 比重瓶法,事先将比重瓶注满纯 水,称瓶加水的质量m1。然后把烘干土若 干克(ms)装入空比重瓶内,再加纯水至满, 称瓶加水加土的质量m2,按下式计算土粒 比重
m m s m w ma 表达式: V Vs Vw Va
定义:单位体积土的重量,用γ表示 单位:kN/m3
容 重
W m g 表达式: V V g
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土的密度ρ和容重γ
测定方法:环刀法
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土的三相图 为便于说明这 些物理性质指标 的定义和它们的 换算关系,常用 三相图表示土体 内三相的相对含 量。
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试验直接测定的物理性质指标
~土的密度ρ和容重γ
密 度
定义:单位体积土的质量,用ρ表示 单位: Mg/m3或 g/cm3
第一节 土的物理性质
概念 所谓土的物理性质就是表示土中三相比例关 系的一些物理量。 土的物理性质指标不仅可以描述土的物理性 质和它所处的状态,而且在一定程度上反映 了土的力学性质。
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土的物理性质指标的分类
一类是必须通过试验测定的,如含水率、 密度和土粒比重,称为基本指标; 一类是根据直接指标换算的,如孔隙比、 孔隙率、饱和度等,称为间接指标
测定方法: 烘干法。先称出天然湿土的质量,然 后放在烘箱里,在100~105℃下烘干, 称干土的质量。
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间接换算的物理性质指标 定义: 土中孔隙的体积与土粒的体积之比, 以小数表示 表达式:
Vv e Vs
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土中孔隙率n
浮密度 与浮容重
定义:
单位体积内土粒质量与同体积水质 量之差 m s Vs w 表达式:
g
sat w
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V
各种密度之间的比较
sat d
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