《土的物理性質(zhì)》PPT課件.ppt
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第1章土的物理性質(zhì),學(xué)習(xí)基本要求:*掌握土的顆粒級配曲線*熟練掌握土的三相指標(biāo)的定義和有關(guān)指標(biāo)的換算;*了解無粘性土和粘性土的工程特性;*了解地基土的工程分類方法。,,第一節(jié)土的三相組成一、土的三相組成土是巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積形成的固體礦物、水和空氣的集合體。土的物質(zhì)成分包括有作為土骨架的固態(tài)礦物顆粒、孔隙中的水以及氣體。因此,土是由顆粒(固相)、水(液相)和氣(氣相)所組成的三相體系。土中的固體顆粒(簡稱土粒)的大小和形狀、礦物成分及其組成情況是決定土的物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。,土,固相(土顆粒),液相(水),氣相(氣),,,固體礦物顆粒(固相),,土中氣體(氣相),,土中水(液相),固相—包括多種礦物成分組成土的骨架,骨架間的空隙為液相和氣相填滿,這些空隙是相互連通的,形成多孔介質(zhì)。,液相—主要是水(溶解有少量的可溶鹽類);氣相—主要是空氣、水蒸氣,有時還有沼氣等。,,土的三相圖,土體三相比例不同,土的狀態(tài)和工程性質(zhì)也隨之各異,例如:1.固體+氣體(液體=0)為干土,此時粘土呈堅硬狀態(tài),砂土呈松散狀態(tài);2.固體+液體+氣體為濕土,此時粘土多為可塑狀態(tài);3.固體+液體(氣體=0)為飽和土,此時粉細砂或粉土遇強烈地震,可能產(chǎn)生液化,而使工程遭受破壞;粘土地基受建筑物荷載作用發(fā)生沉降需幾十年才能穩(wěn)定。,什么是液化?,如果飽和疏松的土是由細砂粒或粉砂粒所組成,在強烈的振動作用下,土的結(jié)構(gòu)會突然破壞變成流動狀態(tài),引起所謂“砂土液化”現(xiàn)象,使地基失去承載力,在地震區(qū)將會引起震害。1964年6月16日,日本發(fā)生里氏7.5級地震后,因地基土發(fā)生液化所造成的破壞。,倒了,但結(jié)構(gòu)未破壞,二、土的顆粒級配在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒組成的。土粒的粒徑由粗到細逐漸變化時,土的性質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生變化。例如:土的性質(zhì)隨著粒徑的變細可由無粘性變化到有粘性。將土中各種不同粒徑的土粒,按適當(dāng)?shù)牧椒秶譃槿舾闪=M,各個粒組隨著分界尺寸的不同而呈現(xiàn)出一定質(zhì)的變化。劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。下表提供的是一種常用的土粒粒組的劃分方法。表中根據(jù)界限粒徑200,20,2,0.075和0.005mm把土粒分為六大粒組。,土的顆粒級配:土粒的大小及其組成情況,通常以土中各個粒組的相對含量(各粒組占土??偭康陌俜?jǐn)?shù))來表示。顆粒分析試驗方法:篩分法(d>0.075mm的土)比重計法(d0.075mm的土),,,,顆粒級配曲線圖,,曲線的縱坐標(biāo)表示小于某土粒的累計質(zhì)量百分比,橫坐標(biāo)則是用對數(shù)表示的土的粒徑。由曲線的坡度可判斷土的均勻程度,曲線平緩,粒徑大小相差懸殊,土粒不均勻。,幾個特殊粒徑:d10,d30,d60小于某粒徑的土顆粒質(zhì)量累積百分?jǐn)?shù)為10%時,相應(yīng)的粒徑稱為有效粒徑d10。與之類似可以得到d30和d60(限定粒徑)。土顆粒的級配指標(biāo):不均勻系數(shù)Cu=d60/d10曲率系數(shù)Cc=(d30)2/(d60d10),式中,d60—限定粒徑。當(dāng)小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分?jǐn)?shù)為60%時,相應(yīng)的粒徑稱為d60;d10—有效粒徑。當(dāng)小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分?jǐn)?shù)為10%時,相應(yīng)的粒徑稱為d10;d30—當(dāng)小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分?jǐn)?shù)30%時的粒徑用d30表示。,不均勻系數(shù)Cu反映大小不同粒組的分布情況。Cu越大表示土粒大小的分布范圍越大,其級配越良好,作為填方工程的土料時,則比較容易獲得較大的密實度。連續(xù)級配土CU>5,well-graded(級配良好)CU=5且CC=1-3(級配良好),從曲線的形態(tài)上,可評定土顆粒大小的均勻程度。如曲線平緩,表示粒徑大小相差懸殊,土粒不均勻,級配良好。顆粒級配可以在一定程度上反映土的某些性質(zhì)。對于級配良好的土,較粗顆粒間的孔隙被較細的顆粒所填充,因而土的密實度較好,相應(yīng)的地基土的強度和穩(wěn)定性也較好.透水性和壓縮性也較小,可用作堤壩或其它土建工程的填方土料。,第二節(jié)土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造,一、土的結(jié)構(gòu)1.定義:指土顆粒的大小、形狀、表面特征,相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征。2.分類:單粒結(jié)構(gòu)砂層,礫石層蜂窩結(jié)構(gòu)粉粒絮狀結(jié)構(gòu)粘粒二、土的構(gòu)造1.定義:指同一土層中成分和大小都相近的顆?;蝾w粒集合體相互關(guān)系的特征。2.分類:層狀構(gòu)造分散構(gòu)造砂,礫石,卵石裂隙構(gòu)造粘性土通常分散構(gòu)造的工程性質(zhì)最好,裂隙狀構(gòu)造中,因裂隙強度低、滲透性大,工程性質(zhì)差。,單粒結(jié)構(gòu),單粒結(jié)構(gòu)是由粗大土粒在水或空氣中下沉而形成的。因其顆粒較大、土粒間的分子吸引力相對很小,所以顆粒間幾乎沒有聯(lián)結(jié),至于未充滿孔隙的水分只可能使其具有微弱的毛細水聯(lián)結(jié)。單粒結(jié)構(gòu)可以是疏松的,也可以是緊密的。呈緊密狀單粒結(jié)構(gòu)的土,由于其土粒排列緊密,在動、靜荷載作用下部不會產(chǎn)生較大的沉降,所以強度較大,壓縮性較小,是較為良好的天然地基。具有疏松單粒結(jié)構(gòu)的土,其骨架是不穩(wěn)定的,當(dāng)受到展動及其他外力作用時、土粒易于發(fā)生移動,土中孔隙劇烈減少。引起土的很大變形,因此,這種土層如未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。→“砂土液化”,蜂窩結(jié)構(gòu),蜂窩結(jié)構(gòu)是主要由粉粒(0.075~0.005mm)組成的土的結(jié)構(gòu)形式。據(jù)研究,粒徑在0.075~0.005mm左右的土粒在水中沉積時,基本上是以單個土粒下沉,當(dāng)碰上已沉積的土粒時,由于它們之間的相互引力大于其重力,因此土粒就停留在最初的接觸點上不再下沉,形成具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。,,絮狀結(jié)構(gòu),絮狀結(jié)構(gòu)是由粘粒(2mm的顆粘含量超過全重的50%。分類:按粒徑和顆粒形狀可進一步劃分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫,見下表。碎石土的分類碎石土沒有粘性和塑性,屬于單粒結(jié)構(gòu),砂土定義:指粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重的50%、粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50%的土。分類:砂土按粒組含量分類如下表碎石土的分類,粉土定義:粉土是指粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過總質(zhì)量的50%,且塑性指數(shù)Ip≤10的土。粉土是介于砂土和粘性土之間的過渡性土類,它具有砂土和粘性土的某些特征,根據(jù)粘粒含量可以將粉土再劃分為砂質(zhì)粉土和粘質(zhì)粉土。,粘性土定義:粘性土是指塑性指數(shù)Ip>10的土。根據(jù)塑性指數(shù)大小,粘性土可再劃分為粉質(zhì)粘土和粘土兩個亞類:當(dāng)1017時為粘土。又可按沉積年代分類老粘土:Q3及以前的土,強度高,壓縮性低一般粘性土:Q4新近沉積的粘性土:文化期以來(久固結(jié)),人工填土定義:人工填土是指由人類活動而堆填的土。其物質(zhì)成分較雜,均勻性較差。根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式,填土可分為素填土、雜填土、沖填土和壓實填土四類。各類填土應(yīng)根據(jù)下列特征予以區(qū)別:1、素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一種或幾種材料組成的填土其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少。按主要組成物質(zhì)分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性填土。經(jīng)分層壓實后則稱為壓實填土。2、雜填土是含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。按其組成物質(zhì)成分和特征分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土及生活垃圾土。3、沖填土為由水力沖填泥漿形成的填土。,特殊土定義:特殊土是指在特定地理環(huán)境或人為條件下形成的具有特殊性質(zhì)的土。它的分布一般具有明顯的地域性。特殊土包括軟土、人工填土、濕陷性黃土、紅粘土、膨脹土、多年凍土等。軟土是指沿海的濱海相、三角洲相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒土組成的土,具有孔隙比大(一般大于1)、天然含水量高(接近或大于液限)、壓縮性高和強度低的特點。包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土等。多數(shù)還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)。,淤泥:天然含水量大于液限,天然孔隙比e≥1.5的粘性土。淤泥質(zhì)土:天然孔隙比1.0≤e<1.5的粘性土。當(dāng)土中有機質(zhì)含量大于5%時稱為有機質(zhì)土;大于60%時則稱泥炭。泥炭往往以夾層構(gòu)造存在于一般粘性土層中,對工程十分不利,必須引起足夠重視。,濕陷性黃土:是指土體在一定壓力下受水浸濕時產(chǎn)生濕陷變形量達到一定數(shù)值的土。(濕陷變形量按野外浸水載荷試驗確定)紅粘土:是指碳酸鹽巖系的巖石,經(jīng)紅土化作用形成并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃等顏色的高塑性粘土。其液限一般大于50,上硬下軟,具明顯的收縮性,裂隙發(fā)育,經(jīng)坡、洪積再搬運后仍保留紅粘土基本特征,液限大于45小于50的土稱為次生紅粘土。我國的紅粘土以貴州、云南、廣西等省區(qū)最為典型,分布廣。,膨脹土:一般是指粘粒成分主要由親水性粘土礦物(以蒙脫石和伊利石為主)所組成的粘性土,在環(huán)境和濕度變化時,可產(chǎn)生強烈的脹縮變形,具有吸水膨脹、失水收縮的特性。已有的建筑經(jīng)驗證明,當(dāng)土中水份聚集時,土體膨脹,可能對與其接觸的建筑物產(chǎn)生強烈的膨脹上抬壓力而導(dǎo)致建筑物的破壞;土中水分減少時,土體收縮并可使土體產(chǎn)生程度不同的裂隙,導(dǎo)致其自身強度的降低或消失。,多年凍土:是指溫度等于或低于攝氏零度、含有固態(tài)水且這種狀態(tài)在自然界連續(xù)保持三年或三年以上的土。當(dāng)自然條件改變時,會產(chǎn)生凍脹、融陷、熱融滑塌等特殊不良地質(zhì)現(xiàn)象及發(fā)生物理力學(xué)性質(zhì)的改變。,土層分布示意,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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