江南学院教案
课题: 第二章 土的物理性质与地基土分类
一、教学目的： 使学生了解土的物理性质和工程力学性质及其变化规律，掌握
土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换。
二、教学重点： 土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。
三、教学难点： 指标间的相互转换及应用。 四、教学时数： 8 学时，其中实践性教学 4 学时。 五、习题： 习题1、2 补充一题
六、教学后记：
学生对各物理指标之间的掌握与理解较难，可增加一些例子。
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第二章 土的物理性质与地基土分类
一、土的成因与组成：
1、土的成因：（风化、搬运、沉积）
（1）、残积物：是指残留在原地未被搬运的那一部分原岩风化剥蚀后的产物。 （2）、坡积物： （3）、洪积物： （4）、冲积物： 2、土的组成：
（1）、由固体颗粒、水、气体组成的三相体系；
（2）、土体的三相比例，即固体颗粒、水、气体的比例； 饱和土（地下水位以下即孔隙中全充满水） 干土（土体中孔隙全充满空气） 湿土（两者兼而有之） （3）、土的固体颗粒：
1）、颗粒级配：是指土工程下常以土中各个粒组的相对会含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示土粒的大小及其组成情况。
2）、通过筛分法和密度计法；
3）、不均匀系数CU反映颗粒级配的不均匀程度： CU=d60/d10
d60：小于某粒径质量占土的总质量的60%时所对应的粒径，称限定粒径；
d10：小于某粒径的土粒质量占土的总质量的10%时所对应的粒径，称为有效粒径； CU：越大，级配越良好，作为填方工程的土料时，易获得较大的密实度； CU≤5，级配不良的；
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CU >10，级配良好的土； （4）、土中水：
结合水：强结合水:没有传递静水压力和溶解盐类的能力,不受重力作用。
弱结合水：具有较高的粘滞性和抗剪强度，不过仍不能传递静水压力。使土具有可塑性，对粘性土影响较大，可使土由一种状态到另一种状态。
自由水：毛细水：存在地下水位以有------考虑建筑防潮
重力水：存在地下水位以下------对施工、土的力学性质影响最大。
（5）、土中气体：
单粒结构：紧密状------天然地基 疏松状------人工地基 蜂窝结构
絮状结构：人工地基------存在空隙------需进行人工处理 3、土的特性： （1）、高压缩性： （2）、强渗透性： （3）、低承载力： 二、土的物理性质指标：
1、土的三相图：
右侧表示三相组成的体积关系； 左侧表示三相组成的质量关系；
2、基本指标：（三个）
(1)土的密度ρ和重度? 单位体积内土的质量称为土的密度ρ；单位体积内土的重量称为土的重度?。
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??mg??g V式中 g——为重力加速度，约等于9.807 m/s2，一般在工程计算中常近似取g =10m/s2。密度的单位为g/cm3或t/m3，重度的单位为kN/m3。
天然状态下土的密度变化范围比较大，一般粘性土ρ=1.8～2.0g/cm3,砂土ρ=1.6～2.0g/cm3。粘性土的密度一般用“环刀法”测定。
(2).土粒相对密度（土粒比重）ds 土粒质量与同体积的4 oC时纯水的质量之比，称为土粒相对密度（无量纲）。
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Vs?w?w 土粒相对密度的变化范围不大，常用比重瓶法测定。土粒相对密度取决于土的矿物成分，粘性土一般在2.70～2.75左右;砂土一般在2.65左右。
(3).土的含水量w 土中水的质量与土粒质量之比（用百分数表示），称为土的含水量。
w?mw?100% ms 含水量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。同一类土，含水量越高，则土越湿，一般来说也就越软。
3、换算指标：
（1）干密度ρd和干重度?d 单位体积内土颗粒的质量称为土的干密度ρd ；单位体积内土颗粒的重量称为土的干重度?d。
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?d?msg??dg V在工程上常把干密度作为检测人工填土密实程度的指标，以控制施工质量。 （2）．土的饱和密度ρsat和饱和重度?sat 饱和密度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积土的质量；饱和重度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积内土的重量。
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?sat?ms?Vv?wg??satg
（3）．土的有效密度??和有效重度? 土的有效密度是指在地下水位以下，单位土体积中土粒的质量扣除土体排开同体积水的质量；土的有效重度是指在地下水位以下，单位土体积中土粒所受的重力扣除水的浮力。
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V ?????g （4）土的孔隙比e和孔隙率n 孔隙比为土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示；孔隙率为土中孔隙体积与土的总体积之比，以百分数表示。
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V 孔隙比是评价土的密实程度的重要物理性质指标。一般孔隙比小于0.6的土是低压缩性的土，孔隙比大于1.0的是高压缩性的土。在《地基规范》中确定粉土、粘性土承载力时，一般作为第一指标。土的孔隙率也可用来表示土的密实程度。
（5）．土的饱和度sr 土中水的体积与孔隙体积之比，称为土的饱和度，以百分率表示。
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Sr?Vw?100% Vv 饱和度用作描述土体中孔隙被水充满的程度。干土的饱和度sr=0，当土处于完全饱和状态时sr=100%。根据饱和度，土可划分为稍湿、很湿和饱和三种湿润状态：
sr≤50％ 稍湿 50％＜sr≤80％ 很湿
sr＞80％ 饱和
4、基本指标与换算指标之间的关系 结合例子来进行讲解。 三、土的物理状态指标：
物理状态指标有：密实度------无粘性土 土的软硬程度------粘性土 1、判别无粘性土密实状态的指标：（三个） （1）、孔隙比e （2）、相对密度Dr=（emax-e）/（emax- emin）
0＜Dr ≤0.33 松散
0.33＜Dr≤0.67 中密 0.67＜Dr≤1 密实 （3）、标准贯入试验、静力触探、动力触探等原位测试方法来评价 2、判别粘性土的物理状态指标： 塑性指数、液性指数
1、界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量； 2、液限WL：土由可塑状态转到流动状态的界限含水量； 3、塑限WP：土由半固态转到可塑状态的界限含水量。 4、塑性指数：IP = WL- WP
即液限WL和塑限WP的差值；
表示土处在可塑状态的含水量变化范围；还跟粘粒有关。
5、液性指数：是指天然含水量和塑限的差值与塑性指数的比值。 IL=（W- WP）/ IP
表示粘性土软硬程度（稠度）的物理指标。
例２－1 某工程的土工试验成果见表2-4。表中给出了同一土层三个土样的各项物理指标,试分别求出三个土样的液性指数,以判别土所处的物理状态.
表2-4 土工试验成果表 土样天然含密度ρ 相对密孔隙比饱和度液限WL 塑限WP 编号 水量w（g/cm3度ds e sr(%) (%) (%) %） ） 1-1 （29.5 1.97 2.73 0.79 100 34.8 20.9
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