土力学1-第一章2.ppt

第一章：土的物理性质与工程分类 §1.1 土的形成 ? §1.2 土的三相组成 ? §1.3 土的物理状态 ? §1.4 土的结构 §1.5 土的工程分类 §1.6 土的压实性 §1.4 土的结构 土 的 结 构 土颗粒或粒团的空间排列和相互联结 原状土和重塑土的强度 沉积或碾压土的各向异性 ? 土的结构 土体 的性质 土粒间的作用力 粗粒土的结构 细粒土的结构 粘性土的结构性指标 §1.4 土的结构 粗粒土的结构 粒间作用力：重力起决定性的作用。在非饱和土中，还受到毛细力的作用 排列形式：点与点 点与面 单粒结构示意图 细土颗粒间的作用力 范德华力：接触点处的分子引力，作用范围为几个分子的距离，是细粒土粘结在一起的主因 库仑力：颗粒表面的静电引力或斥力，随距离衰减的速度比范德华力慢 胶结力：土粒间通过胶体连结在一起，作用力是化合键，具有较高的强度 毛细力：土中毛细作用形成的力 土中细颗粒，比表面积大，重量轻，重力不起重要的作用，其他粒间力起主导作用： §1.4 土的结构 §1.4 土的结构 细粒土的结构 形成环境 粒间作用力 排列形式 淡水中沉积 表面力、胶结力 （粒间斥力占优势) 面与面 天然通常不是单一结构，可能是呈多种类型的综合结构。往往先形成团粒 凝聚结构 海水中沉积 表面力、胶结力 （斥力减小引力增加) 边、角与面 边、角与边 示意图 分散结构 §1.4 土的结构 反映粘性土结构性的指标 灵敏度 触变性 St 1 1-2 2-4 4-8 8-16 16 粘性土 不灵敏 低灵敏 中等灵敏 灵敏 很灵敏 流动 ? ? ?3=0 相同含水量、密度 ? ? qu qu’ 原状土 重塑土 灵敏度St：原状土的无侧限抗压强度qu和重塑土的无侧限抗压强度qu’之比 含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性。 §1.4 土的结构 反映粘性土结构性的指标 土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土结构随时间变化的宏观表现。 目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。 灵敏度 触变性 §1.2 土的三相组成 – 土中水 毛细水：由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用 重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动 土中水 – 自由水 自由水：不受颗粒电场引力作用的孔隙水 hc 毛细水 重力水 §1.2 土的三相组成 – 土中水 生活在水面收缩膜顶面和地面的昆虫 水蜘蛛 仰泳的 水蜘蛛 收缩膜 内压 外压 液体1 液体2 界面张力? ? 界面张力 §1.2 土的三相组成 – 土中水 毛管中流体的界面效应 T Dk ?w 空气 固体 ? =湿润角 水 ?a T =界面张力 Dk=毛管直径 ua-uw ua-uw =压力差 §1.2 土的三相组成 – 土中水 毛 细 管 ? hc 土中毛细水上升高度 T 2r 上升高度 ?r2hc?w=2?rTcos? 毛细升高与孔径成反比 粘土 粉土 砂土 砾石 §1.2 土的三相组成 – 土中水 张力T T uc ? 水 hc 2r uc= -hc??w 水压 + - T T 则毛细压力： 2πrTcosα+ucπr2 = 0 毛细管中的负静水压力 毛细水压力 §1.2 土的三相组成 – 土中水 土颗粒缝隙处的弯液面 r 空气 水 固体颗粒 弯液面 在非饱和土中，孔隙中含有水和气，此时水多集中于颗粒间的缝隙处，称毛细角边水。 由于毛细张力的作用，会形成如图所示的弯液面，使毛细角边水产生负压力，颗粒则受正压力。 这是稍湿的砂土颗粒间存在假凝聚力的原因 §1.2 土的三相组成 – 土中水 气相 - 土中气 自由气体：与大气连通连通的气体对土的性质影响不大 封闭气体：被土颗粒和水封闭的气体其体积与压力有关。会增加土的弹性；阻塞渗流通道，降低渗透性 溶解在水中的气体 吸附于土颗粒表面的气体 §1.2 土的三相组成 – 小结 土体有三个组成部分：固相、液相和气相 小 结 固体颗粒 土中水 土中气体 粒径级配 矿物成分 颗粒形状 结合水 ：强结合水、弱结合水 自由水 ：重力水、毛细水 自由气体 封闭气体 第一章：土的物理性质与工程分类 §1.1 土的形成 ? §1.2 土的三相组成 ? §1.3 土的物理状态 §1.4 土的结构 §1.5 土的工程分类 §1.6 土的压实性 §1.3 土的物理状态 土的物理状态 土的物理状态 粗粒土的松密程度 粘性土的软硬状态 土的物理性质指标 (三