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土力学基础知识 第一页，共二十九页，2022年，8月28日 §1.1 土的成因 大块岩石 风化（物理、化学、生物）作用 岩石破碎 化学成分改变 搬运作用沉积作用 大小、形状和成分都不相同的松散颗粒集合体（土） 土 固相 液相 气相 土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同性质 一、土的生成 第二页，共二十九页，2022年，8月28日 二、土的结构 土的结构指土生成过程中所形成的土粒的空间排列及其连接形式。与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关。 1.单粒结构： d0.075mm，粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为密实状态和疏松状态。 密实状态 疏松状态 第三页，共二十九页，2022年，8月28日 2.蜂窝结构： d=0.005~0.075mm的粉粒，颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构。 3.絮状结构： d0.005mm，细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。 蜂窝结构 絮状结构 第四页，共二十九页，2022年，8月28日 §1.2 土的组成(p88) 一、土的固相——土颗粒 土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学性质有明显影响 1.粒组的划分 粒组：粒径大小在一定范围内的土粒，其矿物成分及性质都比较接近，划分为一个粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。 土 固相——土颗粒：矿物、有机质 液相——土中水：水及其溶解物 气相——土中气：空气和其他气体 第五页，共二十九页，2022年，8月28日 2.土的颗粒级配 工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为若干粒组，为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。 试验方法 筛分法： 适用于0.075mm≤d≤60mm 比重计法:适用于d＜0.075mm 第六页，共二十九页，2022年，8月28日 筛分法 用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。 目前我国采用的标准筛的最小孔径为0.075mm（或0.1mm）。 第七页，共二十九页，2022年，8月28日 比重计法 利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量 第八页，共二十九页，2022年，8月28日 颗粒级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比, 横坐标表示土粒的粒径(用对数坐标表示） 曲线陡，表示粒径大小相差不多，土颗粒比较均匀，级配不良； 曲线缓，表示粒径大小相差悬殊，土颗粒不均匀，级配良好。 第九页，共二十九页，2022年，8月28日 颗粒级配的判别 不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度，表明大小不同粒组的分布情况 d10 ——有效粒径，小于某粒径的土粒含量占总质量的10%时相应的粒径 d60——限定粒径，小于某粒径的土粒含量占总质量的60%时相应的粒径 d30——小于某粒径的土粒含量占总质量的30%时相应的粒径 Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu＜5的土视为级配不良的土； Cu＞10的土视为级配良好的土 曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形状，表明某粒组是否缺失情况 对于砾类土或砂类土，同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，为良好级配 第十页，共二十九页，2022年，8月28日 §1.3 土的物理性质指标(p88) 一、土的三相图 气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 二、直接测定指标 1.土的密度ρ：单位体积土的质量。实验室可用环刀法测定。 工程中常用重度? 来表示单位体积土的重力。 重力加速度，近似取10m/s2 Vv 第十一页，共二十九页，2022年，8月28日 2.土粒相对密度Gs（土粒比重）：土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比。实验室可用比重瓶法测定。 土粒相对密度变化范围不大：细粒土（粘性土）一般2.70～2.75；砂土一般为2.65左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小。 气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 第十二页，共二十九页，2022年，8月28日 气 水 土粒 ms mw m Vs Vw V Va 质量m 体积V 3.土的含水量ω：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示。 土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。一