6、 土物理性质.ppt

土的物理性质 土是由固体相、液体相和气体相三相物质组成的多相体系。而土的物理性质，实际上是研究土中三相物质的质量和体积之间的相互比例关系，以及固体相和液体相相互作用所表现出来的性质，前者称为土的基本物理性质 ，主要研究土的密实程度几土的干湿状况；后者称为土的水理性质，主要研究粘性土的稠度与可塑性、胀缩性、崩解性和透水性等 。 土的这些性质是土的重要工程地质性质，它直接影响着土的力学性质。可以通过室内试验和现场原位测试，并经过相互换算求得土的性质指标，用来定量评价土的工程地质性质，而且在工程实践中直接被采用。 土的物理性质指标 一、土的基本物理性质指标 V——土的总体积 Vs——土中固体颗粒的体积 Vv——土中孔隙的体积 Vw——土中水的体积 Va——土中气体的体积 m——土的总质量 mw——土中水的质量 ms——土中固体颗粒的质量 ma—土中气体的质量 土的基本物理性质指标，有的是直接测定的，称为实测指标；有的是通过计算求得的，称为换算指标。 （一）直接测定的基本物理性质指标 1、土粒密度和土粒的比重 土粒密度与土粒比重这两个名词广泛应用与岩土工程的实践中，有时两者相互混用。其实两者在岩土工程中有不同的意义。 土粒密度是指固体颗粒的质量ms与其体积Vs之比值，即土粒单位体积的质量，表示式：ρs=ms/vs 土粒的比重Gs是指土粒在温度为105℃～110℃下烘至恒量时的质量与同体积4时的纯水质量的比 值。G=ms/vs* ρW 土粒比重是实测指标，可在实验室内直接测定。其测定方法有：比重瓶法（适用于粒径小于5mm的各类土）、浮称法（适用于粒径等于、大于5mm的各类土，其中粒径大于20mm的土质量应小于总土质量的10%）和虹吸法（适用于粒径等于、大于5mm的各类土，其中粒径大于20mm的土质量应等于、大于总土质量的10%）。 土粒比重的实际应用： ⑴根据比重的大小可约略判定土中是否存在某中造岩矿物或有机质。 ⑵提供土的基本物理性质指标：孔隙比、孔隙度、饱和度等的计算。 ⑶在土的击实试验中计算饱和含水量及估算最大干密度。 ⑷在有机土中，可以用来计算干燥土中有机物的含量。 2、土的密度 土的密度ρ是指在天然状态下，土的总质量m与总体积v 之比，即土单位体积的质量，也称为土的天然密度，单位为g/cm3。土的总质量包括土粒的质量ms和水的质量mw,空气质量ma忽略不计，总体积包括土粒体积VS和土粒间孔隙体积Vv。土的密度用下式表示： ρ=m/v (g/cm3) 所谓天然状态有两个方面的含义：其一是保持土的原始结构不变，也就是土粒排列的相对位置未经扰动；其二是保持土原有的水分不变。 土的天然密度可在室内及现场直接测定。室内试验一般多采用环刀法或者腊封法；现场试验主要采用灌水法、灌砂法及核子密度仪法。 环刀法：是最普遍的一种试验方法，利用一定体积的环刀切取土样，称土质量，以此质量与环刀体积之比为该土的密度，适用于均匀的细粒土。 土密度的实际应用 ⑴土的密度是计算孔隙比e，孔隙度n、干密度pd、和饱和度sr等基本物理指标，提供土在压缩中的沉降量计算。 ⑵从土的密度可大致判别土的密实程度，密度越大，土越密实。 ⑶结合土的自重及其他力学指标计算土压力、边坡稳定性、地基基础承载力、及路基里面施工时填料土压实密度的控制等。 3、土的含水率 土的含水率W是指在天然状态下土中所含水分的质量mw与固体颗粒质量ms之比值，所以也称天然含水率，用百分率表示。即 w=mw/ms 室内一般用烘干法测定土的含水率，即把湿土试样放在烘箱内，在105～110下烘至恒重时所失去的水分质量与干土质量进行计算 。 土的含水率是很重要的基本物理性质指标，常用它来计算土的干密度、孔隙比、饱和度等其它指标，它也是岩土工程实践中检查施工质量的重要指标。土的含水量也是土工建筑物施工质量控制的重要依据 （二）计算求得的基本物理性质指标 1、土的干密度 土的孔隙中完全没有水时的密度称为土的干密度。它是指单位体积干土的质量，即固体颗粒的质量ms与土的总体积V的比值，以下式表示：ρd= ms/v (g/cm3) 干密度是土密度的最小值，它取决于单位体积的土中固体颗粒多少及组成土粒的矿物密度，其值的大小反映了土粒排列的密实程度。若土愈密实，土粒愈多，孔隙体积就愈小， 则干密度愈大；反之，土愈疏松，土粒愈少，孔隙体积愈大，则干密度愈小。故干密度也反映了土的孔隙性。因此，可用来计算孔隙性指标。对填土工程(如堤、坝、路基)常用干密度作为填土压密程度的质量要求指标。 2．土的饱和密度 土的孔隙完全充满水时的密度称饱和密度，即土孔隙中全部充满水时的单位体积土的质量，用下式表示： 土的天然密度、干密度、饱和密度表示了不同含水状态下土的质量与总体