土力学1-第一章土的物理性质与工程分类PPT格式课件下载.ppt
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冰积土,土粒粗细不同,性质不均匀,有分选性,近粗远细,浑圆度分选性明显,土层交迭,含有机物淤泥,土性差,颗粒细,表层松软,土性差,土粒粗细变化较大,性质不均匀,颗粒均匀,层厚而不具层理,1.1土的形成,1土的物性与分类,9,1.1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土的物性与分类,10,1.2土的三相组成,气相,固相,液相,+,+,构成土骨架,起决定作用,重要影响,土体,次要作用,1土的物性与分类,11,一.固体颗粒,物理状态力学特性,粒径级配,1.2土的三相组成,矿物成分,颗粒形状,1土的物性与分类,12,1.粒径级配,一.固体颗粒,颗粒大小,各粒径成分在土中占的比例,狭义的粒径级配,影响土性的主因,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,13,颗粒大小,粒组按粗细进行分组,将粒径接近的归成一类界限粒径,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,14,粒径级配,确定方法筛分法:
适用于粗粒土(0.1mm)水分法:
适用于细粒土(0.1mm),各粒组的相对含量,用质量百分数来表示,表述方法粒径级配累积曲线,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,15,105.02.01.00.50.250.1,200g,10161824223872,小于某粒径之土质量百分数P(),粒径(mm),P%958778665536,土的粒径级配累积曲线,水分法,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,16,d60,d50,d10,d30,特征粒径:
d50:
平均粒径d60:
控制粒径d10:
有效粒径d30,不均匀程度:
Cu=d60/d10,连续程度:
Cc=d302/(d60d10)曲率系数,不均匀系数,Cu5,级配不均匀,粗细程度:
用d50表示,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,17,斜率:
某粒径范围内颗粒的含量陡相应粒组质量集中缓-相应粒组含量少平台-相应粒组缺乏,连续程度:
Cc=d302/(d60d10)曲率系数,较大颗粒缺少,Cc减小,较小颗粒缺少,Cc增大,Cc=13,级配连续性好,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,18,粒径级配,粒径级配累积曲线及指标的用途:
1)粒组含量用于土的分类定名;
2)不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度:
Cu5,不均匀土;
Cu5,均匀土,3)曲率系数Cc用于判定土的连续程度:
Cc=13,级配连续土;
Cc3或Cc1,级配不连续土,4)不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣:
如果Cu5且Cc=13,级配良好的土;
如果Cu3或Cc1,级配不良的土,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,19,2.矿物成分,原生矿物石英、长石、云母等次生矿物主要是粘土矿物,包括三种类型高岭石、伊里石、蒙脱石,粘土矿物:
由硅片和铝片构成的晶包所组合而成,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,20,硅片的结构,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,基本单元:
硅-氧四面体,21,铝片的结构,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,基本单元:
铝-氢氧八面体,22,粘土矿物的晶格构造,蒙脱石,伊利石,粒径比表面积胀缩性渗透性强度压缩性,大10-20m2/g小大大小,中80-100m2/g中中中中,小800m2/g大小小大,比表面积:
单位质量土颗粒所拥有的总表面积,9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,23,粘土矿物的带电性质,研究表明:
粘土颗粒的表面电荷,净电荷通常为负电荷,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,24,3.颗粒形状,原生矿物圆状、浑圆状、棱角状次生矿物针状、片状、扁平状,一.固体颗粒,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,25,结晶水矿物内部的水结合水吸附在土颗粒表面的水自由水电场引力作用范围之外的水土中冰由自由水冻成,冻胀融陷,二.土中水(液相),1.2土的三相组成,1土的物性与分类,26,结合水,排列致密、定向性强密度1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体的特性温度高于100C时可蒸发,强结合水,位于强结合水之外,电场引力作用范围之内外力作用下可以移动不因重力而移动,有粘滞性,弱结合水,二.土中水,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,27,自由水,重力水,毛细水,在重力作用下可在土中自由流动,存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动,二.土中水,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,28,=湿润角,T=界面张力,d=毛管直径,ua-uw=压力差,二.土中水,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,毛细水,毛细现象,29,土中毛细现象,上升高度:
r2hcw=2rTcos,毛细水,分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管,毛细升高与孔径成反比,粘土粉土砂土砾石,分析对象:
水柱,二.土中水,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,30,对砂土强度的影响:
毛细边角水,假凝聚力,毛细压力,2rTcos+ucr2=0,毛细压力,非饱和土中毛细张力影响,分析对象:
水膜,二.土中水,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,31,三.土中气体,自由气体:
与大气连通,对土的性质影响不大封闭气体:
增加土的弹性;
阻塞渗流通道,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,32,土有三个组成部分:
固相、液相和气相,小结,1.固体颗粒,2.土中水,3.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,1.2土的三相组成,1土的物性与分类,33,土的物理性质与工程分类,第一章,34,粘性土(细粒土),无粘性土(砂性土)(粗粒土),土的特点,土的力学特性,与土有关的工程问题,土的生成,土的三相组成,35,1.1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土的物性与分类,36,1.3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程度,土的物理性质指标(松密程度、干湿程度、轻重程度),力学特性,影响,表示,1土的物性与分类,?
37,一.物理性质指标,土的三个组成相的体积和质量上的比例关系,1.3土的物理状态,松密程度干湿程度轻重程度,特点:
指标概念简单,数量很多,要点:
名称、概念或定义、符号、表达式、单位或量纲、常见值或范围、联系与区别,定义,基本方法:
三相草图法,1土的物性与分类,38,1.三相草图,一.物理性质指标,质量,体积,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,39,三相草图,已知关系五个:
共有九个参数:
VVvVsVaVw/msmwmam,剩下三个独立变量,三相草图法,物性指标是比例关系:
可假设任一参数为1,对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量,实验室测定,其它指标,是一种简单而实用的方法,一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,40,2.室内测定的三个物理性质指标,土的密度、土粒的比重、土的含水量,土的密度,土的容重,=g,工程上更常用,用于计算土的自重应力,单位:
kg/m3或g/cm3,单位:
kN/m3,一般范围:
1.602.20g/cm3,定义:
单位体积土的质量,有时也称土的天然密度,表达式:
相关指标:
三相草图有助于直观理解物性指标的概念,一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,41,土粒比重,s:
土粒的密度,单位体积土粒的质量,单位:
无量纲,土粒比重一般范围:
粘性土2.702.75砂土2.65,4C时纯蒸馏水的密度,=1.0g/cm3,土粒比重在数值上等于土粒的密度,定义:
土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值,表达式:
一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,42,土的含水量,定义:
土中水的质量与土粒质量之比,用百分数表示,注意:
其实是含水比,可达到或超过100,表达式:
一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,43,表示土中孔隙含量的指标,孔隙比,孔隙率(孔隙度),.其它常用的物理性质指标,关系:
在某种程度上反映土的松密,砂类土:
28-35%粘性土:
30-50%有的可达60-70%,定义:
土中孔隙体积与固体颗粒体积之比,无量纲,表达式:
定义:
土中孔隙体积与总体积之比,用百分数表示,表达式:
Vs=1,Vv=e,V=1+e,三相草图可用于确定物性指标之间的关系,一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,44,表示土中含水程度的指标,含水量,饱和度,表达式:
土中水的体积与孔隙体积的比值,饱和度表示孔隙中充满水的程度,Sr=0:
干土Sr=1:
饱和土,一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,45,表示土的密度和容重的指标,天然密度,干密度,饱和密度,天然容重,干容重,浮容重,浮密度,有效容重,饱和容重,单位:
kN/m3,定义:
土被完全烘干时的密度,等于单位体积内土粒的质量,表达式:
一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,46,各种密度容重之间的大小关系:
天然密度,干密度,饱和密度,天然容重,干容重,浮容重,饱和容重,一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,47,常用的物理性质指标间的换算关系,教科书P18表1-5,要点,从物理意义上理解指标间的关系不鼓励死记硬背必要时利用三相草图推导,一.物理性质指标,1.3土的物理状态,1土的物性与分类,48,小结,物理性质指标,土的三个组成相的体积和质量上的比例关系,松密程度干湿程度轻重程度,特点:
三相草图法,室内测定的三个物理性质指标土的密度、土粒的比重、土的含水量,三相草图有助于直观理解物性指标的概念,其它常用的物理性质指标表示土中孔隙含量的指标表示土中含水程度的指标表示土的密度和容重的
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- 土力学 第一章 物理性质 工程 分类
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