防灾科技学院防灾工程系 ??m?ms?100% 试验测定方法：烘干法 【讨论】含水量能否超过100％？ ——从公式可以看出，含水量可以超出100％。 3．间接指标（导出指标） 测出上述三个基本试验指标后，就可根据图1-9所示的三相图，计算出三相组成各自的体积上和质量上的含量，并由此确定其它的物理性质指标，即导出指标。 ① 孔隙比——孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示：e?VvVs 孔隙比是评价土的密实程度的重要物理性质指标。 ② 孔隙率——土中孔隙体积与土的总体积之比：n?VvV100％ 孔隙率亦可用来表示同一种土的松、密程度。 ③ 饱和度——土中所含水分的体积与孔隙体积之比, 饱和度可描述土体中孔隙被水充满的程度：Sr?V?Vv?100% 显然,干土的饱和度Sr =0,当土被完全饱和状态时Sr =100%。砂土根据饱和度可划分为下列三种湿润状态：Sr≤50% 稍湿，50%＜Sr≤80% 很湿，Sr＞80% 饱和。 【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过1或100％？ ④ 饱和密度和饱和重度 饱和密度?sat为土体中隙完全被水充满时的土的密度：?sat?ms?Vv??V，（kg/m3）。 g，（kN/m3）。 饱和重度：?sat=?sat⑤ 干密度和干重度 干密度——单位体积中土粒的质量：?d?msV，（kg/m3）。 干重度——单位体积中土粒的重量：?d=?dg，（kN/m3）。 ⑥ 有效重度（浮重度）???msg?Vs??V，（kN/m）。 3同样条件下，上述几种重度在数值上有如下关系： ?sat＞?＞?d＞?? ?sat＝??＋?? 4．指标间的相互换算
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防灾科技学院防灾工程系 已知：?（?），Gs，?——→e，n，Sr，?sat（?sat），?d（?d），??等的表达式。 推导间接指标的关键在于：熟悉各个指标的定义及其表达式，能熟练利用土的三相简图。 推导公式主要步骤： ①利用VS作为未知数，将土的三相图中的各相物质的质量用?（?），Gs，?和VS表示出来，填在图中； ②先将孔隙比e的表达式求出来，然后将其它指标用?（?）， Gs，?和e来表达。 依上图，将m＝（1＋?）Gs Vs??和V＝（1＋e）Vs代入?? e＝（1＋?）Gs??－1 mV中可得： ?注意：此时e已是“已知”的指标。根据各间接指标的定义，利用三相简图可求得： ①?d??1??Gs1?e 或 ?d??? ②?sat?③???(Gs?e)1?e?? ， ?sat?Gs?e1?e?? Gs?11?ee1＋e?? ④n＝ 或 n＝1－?dGs?? ⑤Sr??Gse 【课堂思考】可否用其它简洁方法上述推导公式？如令Vs＝1。 【课堂先自习例题后讲解】 【例1】某土样经试验测得何种为100㎝3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167 g。若土粒的相对密度Gs为2.66，试求该土样的含水量?、密度?、重度?、干重度?d、孔隙比ｅ、饱和重度?sat和有效重度?＇。 解题思路：利用定义先求?，?，? ，后根据公式求相关指标。 【例2】某完全饱和粘性土的含水量为?=40%，土粒相对密度Gs =2.7，试按定义求土的孔隙比ｅ和填密度?d。 解题思路： ①本题给出的条件是饱和土——→Sr＝100％ ②利用三相图求出各相的质量和体积
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防灾科技学院防灾工程系 ③用定义求出e和?d。 2.3粘性土的物理特征 （1）性土的稠度状态 稠度——指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力。 稠度界限——粘性土由某一种状态过渡到另一状态的分界含水量。 塑限——土从塑性状态转变为半固体状态时的分界含水量。 液限——土从液性状态转变为塑性状态时的分界含水量。 注意：塑限、液限是一个含水量 塑限、液限的测定方法——液塑限联合测定法。 （2）粘性土的塑性指数和液性指数 ①塑性指数：Ip=?L－?P 注意：计算时含水量要去百分号 结论：塑性指数表示土处在可塑状态的含水量变化范围,其值的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,亦即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多,土的比表面积越大,塑性指数就越高。 应用：根据其值大小对粘性土进行分类。 ②液性指数： IL＝?－?pIP＝?－?p?L－?P 用途：根据其值大小判定土的软硬状态。 【讨论】液性指数是否会出现IL>1.0和IL<0的情况？ 教 学 过 程 【本次课小结】 1． 三相比例指标定义； 2． 对同一种土其塑限和液限是不变的。 【课后作业】 习题2-1、2-2、2-3、2-4、2-5 1.强调土的三相比例指标定义的重要性。 2.三相比例指标的相互换算，强调公式之间的换算。 3. 引入无粘性土和粘性土概念，从土的组成、土的矿物成分差异的对比， 加深对两类土的认识。 4.引入界限含水量概念，并进一步给出粘性土物理状态的划分标准。 后 记
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《土力学》教案
授 课 教 师 授课专业班级 李巨文等 课 程 名 称 土力学 第3次课(6) 第4次（7） 勘察技术与工程（07601/07602） 授 课 时 间 第2章 土的物理性质及分类 2.4无粘性土的密实度 2.5 粉土的密实度和湿度 （章 节）题目 2.6土的压实性 2.7土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 2.8土的分类 掌握无粘性土密实度的判别依据及方法。掌握了解土的压实原理。熟悉地基土的工程分类和意义。 无粘性土密实度的判别依据及方法。土的压实原理。 无粘性土密实度的判别依据及方法。 案例式、启发式。 多媒体及板书 教 学 目 的 教 学 重 点 教 学 难 点 教 学 方 法 教 具 第2章 土的物理性质及分类 2.4无粘性土的密实度 土的密实度——单位土体中固体颗粒的含量。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系。 描述砂土密实状态的指标有： 1．孔隙比 孔隙比愈大，则土愈松散。 缺陷：①取原状砂样和测定孔隙比存在实际困难，故在实用上也存在问题。②没有考虑到颗粒级配这一重要因素对砂土密实状态的影响。 2．相对密度Dr：将现场土的天然孔隙比e与该种土所能达到最密实时的孔隙教 学 内 容 比emin和最疏松时的孔隙比emax相对比的方法，来表示孔隙比为 e时土的密实度。Dr?emax?eemax?emin 【讨论】相对密度是否会出现Dr>1.0和Dr<0的情况？ 当e=emax时，表示土处于最疏松状态，此时Dr=0。当e=emin时，表示土处于最密实状态，此时Dr=1.0。用相对密度Dr判定砂土密实度的标准如下： Dr≤13 13 疏松 23≤Dr ≤23 中密 Dr ≥ 密实 优点：在理论上比孔隙比能够更合理确定土的密实状态。
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防灾科技学院防灾工程系 缺陷：测定e、emax与emin困难，通常多用于填方工程的质量控制中，对于天然土尚难以应用。 3．依规范GB5007－2002动触探确定无粘性土的密实度——标贯试验N或N63.5。 优点：可现场测定土的密实度，得到广泛应用。 2.5 粉土的密实度和湿度：规范方法 2.6土的压实性 一、击实试验——土的击实机理（粘性土） 二、影响土（粘性土）的压实性的因素 1．含水量的影响：只有在某一含水量（最优含水量）下才能获得最佳的击实效果。 注意： ①在填土工程中注意控制土的含水量，在土较干或较湿时都不容易将土击实到最密实状态。 ②含水量过高或过低对填土工程都是不利的。 2．击实功能的影响： 由击实试验可知： ①土粒的最大干密度和最优含水量不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大，最优含水量则逐渐减少。但是这种增大或减少是递减的，因此，光靠增加击实功能来提高土的最大干密度是有一定限度的。 ②当含水量较低时击数的影响较显著。当含水量较高时，含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无效的。 3． 土的类型和级配的影响 无粘性土的击实特性与粘性土有很大不同。 【工程经验】在工地现场要判别土料是否在最优含水量附近时，可按下述方法：用手抓起一把土，握紧后松开，如土成团一点都不散开，说明土太潮湿；如土完全散开，说明土太干燥；如土部分散开，中间部分成团，说明土料含水量在最优含水量附近。 4． 粗粒含量的影响 2.7土的胀缩性、湿陷性和冻胀性：工程意义 2.8土的分类 一、《土工试验规程》中土的分类 1．一般程序 2．巨粒土和含巨粒土的分类和命名 3．粒土的分类和命名 4．细粒土分类和命名 5．特殊土分类 6．土的简易鉴别、分类和描述 注意：①各类土的定义； ②利用塑性图对细粒土进行分类的方法。 二、《建筑地基基础设计规范》（GB5007－2002）中地基土的分类 作为建筑地基的土(岩),可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人
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