土的物理性质、水理性质和力学性质 《土质学与土力学》教学课件.ppt

第二章土的物理性质、水理性质和力学性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第一节 土的物理性质 第二节 土的水理性质 阿特堡界限 (Atterberg limit) 第二节 土的水理性质 第二节 土的水理性质 第二节 土的水理性质 第三节 土的力学性质 土的透水性和毛细性 自学 力学性质 土的压缩性 土的抗剪性 土的击实性 压缩变形的本质 压缩性指标 抗剪性本质 抗剪强度与剪切定律 击实特性 压实本质 土的压缩性 1压缩本质： 土的压缩主要是由于孔隙中的水分 和气体被挤出，土粒相互移动靠拢， 致使土的孔隙体积减小而引起的。 2压缩试验与压缩系数 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 100 200 300 400 e 压缩系数 压缩曲线 在工程实际中，规范常以p1=0.1Mpa， p2=0.2Mpa的压缩系数即a1-2作为判断 土的压缩性高低的标准。 低压缩性土：a1-2＜0.1Mpa-1 中压缩性土：0.1≤a1-2＜0.5 Mpa-1 高压缩性土：a1-2≥0.5 Mpa-1 3压缩指数(Cc) Cc=(e1-e2)/(lgp2－lgp1) Cc越大，土的压缩性越高。 当Cc＜0.2时，属于低压缩性土； 当Cc＞0.4时属于高压缩性土。 压缩系数和压缩指数关系： Cc＝ 4压缩模量（Es） 表达式： Es＝ δz/ qz 单位：Mpa Es是指在侧限条件下受压时 压应力δz与相应应变qz之 比值；Es越大，表明在同一 压力范围内土的压缩变形越 小，土的压缩性越低。 5载荷试验和变形模量 地基变形的三个阶段： （1）压密变形阶段：弹性变形 （2）剪切变形阶段：塑性变形 （3）完全破坏阶段：破坏变形 临界荷载 极限荷载 变形模量 E0＝δz/εz E0：是指在无侧限条件下受压时，压应力与相应应变 之比值；一般是用载荷试验成果绘制的s-p关系曲线， 以曲线中的直线变形段，按弹性理论公式求得，即 E0＝（1－μ2）P/Sd 土的变形模量与压缩模量的关系 6前期固结压力和固结比 前期固结压力是指土层在过去历史上曾 经受过的最大固结压力，通常用Pc来表 示。前期固结压力也是反映土体压密程 度及判别其固结状态的一个指标。 固结比（OCR）：前期 固结应力与上覆土层自 重应力之比值。 当OCR大于1 超固结土 当OCR等于1 正常固结土 当OCR小于1 欠固结土 “土的压缩过程”和“影响土的压缩性的主要因素 ” 自学 土的抗剪性 土的抗剪性本质： 土是由固体颗粒组成的，土粒间的连 结强度远远小于土粒本身的强度，故 在外力作用下，土粒之间发生相对错 动，引起土中的一部分相对于另一部 分产生移动。研究土的强度特征，就 是研究土的抗剪强度特性，简称抗剪性。 土的抗剪强度τf：是指土体抵 抗剪切破坏的极限能力，其数 值等于剪切破坏时滑动面上的 剪应力。 剪切面（剪切带）：土体剪切破坏 是沿某一面发生与剪切方向一致的 相对位移，这个面通常称为剪切面。 抗剪强度和剪切定律 剪切定律： 无粘性土： 粘性土： + C 库仑定律说明：⑴土的抗剪强度由土的内摩擦力σ 和内聚力c两部分组成。⑵内摩擦力与剪切面上的法向 压力成正比，其比值为土的内摩擦系数 。 土的抗剪强度指标：土 的内摩擦角和内聚力。 直接剪切与三轴剪切 抗 剪 强 度 指 标 的 确 定 总应力法 有效应力法 排水剪（慢剪） 不排水剪（快剪） 固结不排水剪（固结快剪） “土的流变特性与动力特性”和 “土的击实性（压实性） ” 自学 土的击实性（压实性） 压实：指通过夯打、振动、碾压等，使 土体变得密实、以提高土的强度、减小 土的压缩性和渗透性 压实性：指土在一定压实能量作用下密 度增长的特性 研究击实性的目的： 以最小的能量消耗获得最大的压实 密度，揭示击实作用下土的干密度、含水率和击实功三 者之间的关系和基本规律。 击实方法：室内击实试验 现场试验: 夯打、振动、 碾压 土 * * 《土质学与土力学》 安徽理工大学资源与环境工程系 第一节 土的物理性质 第二节 土的水理性质 第三节 土的力学性质 第一节 土的物理性质 土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关 系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。 Water Air Soil ma=0 mw ms m Va Vw Vs Vv V 质 量 体 积