[工学]2 土的物理性质.ppt

2 土的物理性质 2.1 土的基本物理性质 2.1.2 土的密度 土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量。单位：g/cm3 根据土所处的状态不同，土的密度可分为：天然密度、干密度、的饱和密度。 天然密度 干密度 饱和密度 2.1.3 土的含水性 土的干湿可用含水率和饱和度两个含水性指标来表示。 含水率：土中水的质量与固体颗粒之比，常用百分率表示。 2.1.3 土的含水性 饱和含水率：土中孔隙全被液态水充满时的含水率 2.1.3 土的含水性 饱和度：土中水的体积与孔隙体积的 百分比 作业： 一办公楼地基土样，用体积为100cm3的环刀取样试验，用天平测得环刀加湿土的质量为241.00g，环刀质量为55.00g，烘干后土样质量162.00g，土粒比重2.70。计算该土样的w, Sr, e, n, ρ, ρsat和ρd 2.2 细粒土的稠度与可塑性 2.2.2 细粒土的可塑性 细粒土的含水率在液限和塑限两个稠度界限之间时，在外力作用下可以揉搓成任意形状而不破坏土粒间的联结，并且在外力解除后仍将保持已有的形状，细粒土的这种性质称为可塑性。 细粒土可塑性可用塑性指数来表示。 塑性指数： I=WL-WP 塑性指数愈大，处于塑态的含水率变化范围越大，可塑性性也就越强，反之，则可塑性越弱。 塑性指数与土的粒度成分、矿物成分和土中水的化学成分、浓度、PH值等有关。粘粒含量越高，颗粒愈细小，亲水性愈强，塑性指数则愈大。 因此，塑性指数在一定程度上综合反映了细粒土特征的各种因素。可用来定义细粒土进行分类，也可以确定承载力。 土的稠度状态取决于它的含水率。不同的土，其稠度界限也是不同的。通常采用液性指数来标征土的稠度状态。 液性指数： 2.3 细粒土的胀缩性和崩解性 2.3.1 细粒土的胀缩性 基本概念 细粒土由于含水率的增加而发生的体积增大的性能称之为膨胀性。 细粒土由于土中失去水分而发生的体积缩小的性能称之为收缩性。 土体的膨胀和收缩不仅降低了土体的强度，而且引起土体的变形，导致建筑物的破坏。由细粒土组成的斜坡也常因土体的胀缩发生滑坡，给工程带来危害。因此，研究其胀缩性具有重要的工程意义。 表征膨胀性的指标 1 自由膨胀率：人工制备的干土，在水中增加的体积与原体积的比。判别膨胀土的膨胀潜势。 2 膨胀率：土样在一定压力下，浸水膨胀稳定后所增加的体积与原体积之比。采用室内无侧胀膨胀仪测定。 3 膨胀力：土样体积不变时，由于浸水膨胀产生的最大内应力。 它等于为了阻止土的膨胀而施加于其上的最小压力。某些细粒土的膨胀力最大可达到100kPa以上 3 收缩系数 原状土样在直线收缩阶段，含水量减小1%时的竖向收缩率，称之为收缩系数。 2.3.2 细粒土的崩解性 细粒土由于浸水发生崩解散体的性能，称为崩解性。 经常发生在水渠或水库的岸边地带。由于崩解引起的库岸塌岸，不仅造成水库的淤积，而且影响水库边岸地带建筑物的安全。 细粒土的崩解是由于土体浸水以后，水进入孔隙或裂隙的情况不平衡，导致粒间结合水膜增厚速度不同，粒间斥力超过引力的情况也不平衡，产生应力集中，使土体崩落。 崩解的实质：是膨胀的特殊形式及其进一步的发展，也是结合水膜增厚的结果。 土的崩解性一般采用崩解时间、崩解速度、崩解特征来表示。 影响因素：矿物成份、粒度成分、水溶液浓度、PH值、土的结构及构造等。 2.4.1 土的透水性 土在孔隙中渗透流动的性能，称为土的透水性 。 多数情况下，水以层流形式运动，服从达西定律。即水在土中的渗透速度与水力坡度成正比。 影响土的透水性的主要因素： 1）粒度成分 2）矿物成分 3）土的密度 4）水溶液的成分与浓度 5）?土中的气体 6）土的构造 2.4.2 土的毛细性 水通过土的毛细孔隙在弯液面力的作用下向各个方向运动的性能。 水在毛细孔隙中运动的现象称毛细现象。 土中毛细水上升可造成土壤的沼泽化和盐渍化，建筑物地基受毛细水浸湿后稳定性降低。 评价毛细性的指标有：毛细上升高度、毛细上升速度、和毛细压力。实际应用的主要是毛细上升高度。 毛细上升高度：毛细水上升达到的最大高度。 根据毛细定律，毛细水上升的高度与水的表面张力成正比，与毛细管直径成反比。 常温下，纯水的表面张力系数aw=73×10-3N/m