土的物理性质与工程分类习题解答全
二 土的物理性质与工程分类
一、填空题
1. 土是由固体颗粒、_________和_______组成的三相体。
2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越______，颗粒级配越______。为了获得较大的密实度，应选择级配________的土料作为填方或砂垫层的土料。
3. 塑性指标P I =________，它表明粘性土处于_______状态时的含水量变化范围。
4. 根据___________可将粘性土划分为_________、_________、_________、________、和___________五种不同的软硬状态。
5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的________，工程上常用指标________结合指标________来衡量。
6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有_________、_________和________，分别可用_________法、_________法和________法测定。
7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般指其________；而对于粘性土，则是指它的_________。
8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征，一般分为_________、__________和__________三种基本类型。
9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越________。
10. 工程上常用不均匀系数u C 表示土的颗粒级配，一般认为，u C ______的土属级配不良，u C ______的土属级配良好。有时还需要参考__________值。
11. 土的含水量为土中_______的质量与_________的质量之比。 12. 某砂层天然饱和重度sat
γ
20=KN/m 3
，土粒比重的68.2=s d ，并测得该砂土的最
大干密度3
3
m ax 1.7110kg /m d ρ=?，最小干密度3
3
m in 1.5410kg /m d ρ=?，则天然孔隙比e 为______，最大孔隙比max e 为______，最小孔隙比min e 为______。
13. 岩石按风化程度划分为__________，__________，________；按其成因可分为_________，_________，_________；按坚固程度可划分为_________，_________。
14.砂土是指粒径大于______mm 的颗粒累计含量不超过总质量的______，而粒径大于______mm 的颗粒累计含量超过总质量的______的土。
15. 土由可塑状态转到流动状态的界限含水量叫做_________，可用_________测定；土由半固态转到可塑状态的界限含水量叫做________，可用___________测定。
16. 在击实试验中，压实功能越大，得到的最优含水量越______，相应得到的最大干密度越______。
17. 土按颗粒级配和塑性指数可分为________、________、________、_______四种土。 18. 土中液态水按其存在状态可分为________、__________。
19. 工程上常按塑性指数的大小把粘性土分为__________、__________两种；其相应的塑性指数范围分别为__________、__________。
20. 一无粘性土样，颗粒分析结果见下表，该土定名为______。
1. 水，气体。
2. 平缓，大，好，良好。
3. p L w w I P -=，可塑。
4. 液性指数，坚硬，硬塑，可塑，软塑，流塑。
5. 密实度，孔隙比e ，相对密实度r D 。
6. 比重，含水量，密度，比重瓶法，烘干法，环刀法。
7. 密实度，稠度。
8. 单粒结构，蜂窝结构，絮状结构。
9. 多。10. 小于5，大于10，曲率系数c C 。11. 水，土固体颗粒。12. 0.68，0.74，0.57。13. 微风化，中等风化，强风化；岩浆岩，沉积岩，变质岩；硬质岩石，软质岩石。14. 2，50％，0.075，50％。15. 液限，锥式液限仪或碟式液限仪；塑限，搓条法或液、塑限联合测定法。16. 小，高。17. 碎石土，砂土，粉土，粘性土。18. 结合水，自由水。19. 粘土，粉质粘土；17P I >，
1017P I <≤。20. 粉砂
二、选择题
1. 土颗粒的大小及其级配通常是用颗粒累计级配曲线来表示的，级配曲线越平缓表示： （A ）土粒大小较均匀，级配良好 （B ）土粒大小不均匀，级配不良 （C ）土粒大小不均匀，级配良好 （D ）土粒大小较均匀，级配不良
2. 土的三相比例指标中，可以直接通过试验测定的有：
（A ）含水量、孔隙比、饱和度 （B ）重度、含水量、孔隙比 （C ）土粒比重、孔隙率、重度 （D ）土粒比重、含水量、重度
3. 已知某土样的密度3
1.67g /m ρ=，含水量1
2.9%w =，土粒比重s 2.67d =，则该
土样的孔隙比e 为：
（A ）0.805 （B ）0.91 （C ）1.05 （D ）0.65 4. 一般情况下，同一种土的不同状态的重度之间的关系为
（A ）sa t γ>d γ>γ>γ' （B ）γ>d γ>sa t γ>γ' （C ）sa t γ>γ>d γ>γ' （D ）d γ>sa t γ>γ>γ' 5. 淤泥质土的含水量、孔隙比分别为：
（A ）w >L w ，e >1.0 （B ）w >L w ，1e <≤>1.5 （C ）w >L w ，e >1.5 （D ）w
（A ）硬塑 （B ）可塑 （C ）软塑 （D ）流塑
7. 某天然砂土试样的天然含水量w ＝10％，天然重度γ＝17.53
k N /m ，最大干重度
d m ax γ＝183
k N /m ，最小干重度d m in γ＝14.43
k N /m ，则该砂土所处的物理状态为：
（A ）松散 （B ）中密 （C ）密实 （D ）无法判断 8. 有四个土样，测得液性指数L I 均为0.30，其天然含水量w 和塑限P w 如下，属于粘土的土样为：
（A ）36%w =，30%P w = （B ）30%w =，26.5%P w = （C ）25%w =，22%P w = （D ）28%w =，24%P w =
9. 评价无粘性土的物理特性常采用的指标有： （A ）塑性指数P I 、液性指数L I 和含水量w
（B ）天然孔隙比e 、相对密实度r D 和标准贯入试验击数63.5N （C ）天然含水率w 、塑限p w 、液限L w
（D ）最大干重度m ax d γ、压实系数c λ和最优含水量O P w 10. 评价粘性土的物理特征常用的指标主要有：
（A ）天然孔隙比e 、相对密实度r D 和标准贯入试验击数63.5N （B ）天然孔隙比e 、最大孔隙比m ax e 、最小孔隙比m in e （C ）最大干重度m ax d γ、最优含水量O P ω、压实系数c λ （D ）天然含水量w 、塑限P w 、液限L w
11. 某原状土样处于完全饱和状态，测得含水量33%w =，土粒相对密度 2.65s d =，液限36%L w =，塑限18%P w =。此土样的名称及物理状态是：
（A ）粉质粘土，可塑 （B ）粉质粘土，硬塑 （C ）粉土，硬塑 （D ）粘土，软塑 12. 在土的颗粒大小分析试验中，对于粒径大于0.075mm 和粒径小于0.075mm 的土，采用的颗粒级配试验方法分别为：
（A ）均为筛分法 （B ）前者为筛分法，后者为比重计法 （C ）均为比重计法 （D ）前者为比重计法，后者为筛分法
13. 砂土应为粒径大于（ ）的颗粒含量不超过总重的50％，且粒径大于（ ）的颗粒含量超过全重50％的土。
（A ）2mm 0.05mm （B ）2mm 0.075mm （C ）0.5mm 0.075mm （D ）5mm 2mm 14. 试验室制备的两土样，土样1的指标为：w ＝31％，L w ＝35％，P w ＝16％，s d ＝2.71，r S ＝100％；土样2的指标为：w ＝24％，L w ＝32％，P w ＝20％，s d ＝2.65，r S ＝100％，则下列说法错误的是：
（A ）土样1比土样2的粘粒含量多 （B ）土样1比土样2的天然密度小 （C ）土样1比土样2的干密度大 （D ）土样1比土样2的天然孔隙比大 15. 天然状态砂土的密实度一般用下列哪种方法来测定：
（A ）载荷试验（B ）轻便触探试验（C ）现场十字板剪切试验 （D ）标准贯入试验 16. 粘性土的塑性指数P I 越大，则表示土的：
（A ）含水量w 越大 （B ）粘粒含量越高 （C ）粉粒含量越高 （D ）塑限P w 越高 17. 对粘性土进行分类定名的主要依据是：
（A ）液限 （B ）塑限 （C ）塑性指数 （D ）液性指数 18. 下列指标中，不能用来衡量无粘性土密实度的是： （A ）天然孔隙比e （B ）相对密实度r D
（C ）饱和度r S （D ）标准贯入试验锤击数63.5N
19. 根据工程现场勘察试验报告，得到某土层的塑性指数平均值为19，液性指数平均值为0.5，该土层应命名为：
（A ）流塑状粘土（B ）硬塑状粉质粘土（C ）可塑状粘土（D ）软塑状粉质粘土 20. 粘性土软硬状态划分的依据是：
（A）含水量（B）液限（C）液性指数（D）塑性指数
21. 下列关于液限的说法中，正确的是：
（A）土的含水量可以超过液限，液限不一定是土的饱和含水量
（B）土的含水量最大不超过液限
（C）液限一定是土的饱和含水量
（D）液限越大，表示土越软
22.下列关于土的压实性的说法中正确的是：
（A）理想饱和土的干密度随着含水量的增大而增大
（B）同一种土，压实功能越大，得到的最优含水量越大
（C）一般粘性土的含水量接近塑限时，压实效果最好
（D）含水量越高，土的压实干容重越大
23.下列关于土的饱和度的说法中正确的是：
（A）若土样甲的含水量大于土样乙，则土样甲的饱和度大于土样乙
（B）若土样甲的饱和度大于土样乙，则土样甲的含水量大于土样乙
（C）若土样甲的饱和度大于土样乙，则土样甲必定比土样乙软
（D）饱和度可作为划分砂土湿度状态的物理指标
24. 无粘性土的物理性质主要取决于：
（A）塑性指数与液性指数（B）颗粒级配与密实度
（C）灵敏度与活动性（D）饱和度与含水量
25. 下列说法正确的是：
（A）土的天然重度越大，其压实性越好
（B）土的液性指数
I可能大于零，也可能小于零
L
（C）土的相对密实度
D可能大于零，也可能小于零
r
（D）粘性土的软硬程度取决于含水量，砂土的松散程度取决于孔隙比
26. 已知某淤泥质土的原状土和重塑土的抗压强度分别为10kPa和1kPa，该淤泥的灵敏度
S为：
t
（A）9 （B）11 （C）0.1 （D）10
1. C；
2. D；
3. A；
4. C；
5. B；
6. B；
7. B；
8. B；
9. B；10. D；11. D；12. B；13. B；14. C；15. D；16. B；17. C；18. C；19. C；20. C；21. A；22. C；23. D；24. B；25. B；26. D
三、简答及思考题
1. 土是如何生成的？它与其他材料（如混凝土和钢材等）相比较，最主要的区别是什么？土具有哪些主要特征？
答：土是由地球外壳坚硬整体的岩石分化、剥蚀、搬运、淤积而形成的矿物，是流体水和气体的一种集合体。其工程特征是：压缩性高、强度低、透水性大。
2. 什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？有何用途？
答：土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。根据颗粒大小分析试验成果绘制的曲线，称为颗粒级配曲线。它的坡度可以大致判断土的均匀程度。
3. 土中水按性质可以分为哪几类？
答：土中水分为液态水、固态水、气态水。液态水可分为结合水和自由水；结合水又分为强结合水和弱结合水；自由水又分为重力水和毛细水。
4. 什么是土的物理性质指标？哪些指标是可以直接测定的，哪些指标是需要通过换算得到的？
答（1）土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，用土的三相比例指标表示，称为土的物理性质指标，可用于评价土的物理、力学性质。
（2）直接测定的指标是土的密度ρ、相对密度s d 、含水量w ；计算指标是孔隙比e 、孔隙率n 、干密度d ρ、饱和密度sat ρ、有效密度ρ'、饱和度r S 等。
5. 请分析下列几组概念的异同点：（1）粘土矿物、粘粒、粘性土；（2）淤泥和淤泥质土；（3）粒径和粒组。
答：（1）粘土矿物、粘粒、粘性土
粘土矿物是颗粒的一种矿物成分，属次生矿物，常见的粘土矿物有蒙脱石、伊利石、高龄石。矿物是地壳中天然生产的自然元素或化合物。土中的固体颗粒就是由矿物质和有机质组成。
粘粒是土中不同粒径的土粒按界限粒径200、60、2、0.075、0005分为六大粒组中的一组，粒径<0.005mm 的土颗粒称为粘粒。
粘性土是对土的一种分类，是指塑性指数10p I ?的土。 （2）淤泥和淤泥质土
淤泥和淤泥质土都属于软土，软土是指沿海的滨海相、三角洲相、溺谷相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的孔隙比大、天然含水量高、压缩性高和强度低的土层。然而，天然含水量大于液限、天然孔隙比≥1.5的粘性土称为淤泥。天然含水量大于液限、1.0≤天然孔隙比<1.5时称为淤泥质土。
（3）粒径和粒组 粒径是表示土颗粒的大小。
粒组是土中不同粒径的土粒，按适当粒径范围的分组。 6. 简述土中粒度成分与矿物成分的关系。
答： 土中矿物成分与粒度成分存在着一定的内在联系，如下图所示。各粒组矿物成分取决于矿物的强度与物理化学稳定性。强度高，物理化学稳定性差的原生矿物多集中于粗粒组，强度低，物理化学稳定性高的原生矿物多存在于细粒组，粘粒组几乎全部由次生矿物及有机质组成。
7. 粒组划分时，界限粒径的物理意义是什么？
答：划分粒组的分界尺寸称为界限粒径，根据界限粒径来进行土的分组。 8. 粘性土颗粒为什么会带电？
答：粘性土颗粒带电的原因有：（1）离解：指晶体表面的某些矿物在水介质中产生离解，离解后阳离子扩散于水中，阳离子留在颗粒表面。（2）吸附作用：指晶体表面的某些矿物把水介质中一些带电荷的离子吸附到颗粒的表面。（3）同象置换：指矿物晶格中高价的阳离子被低价的阳离子置换，产生过剩的未饱和负电荷。
9. 毛细现象对工程有何影响？
答：毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基土的浸湿和冻胀等有重要影响。此外，在干旱地区，地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分便积聚于靠近地表处而形成盐渍土。
10. 为什么要区分干密度、饱和密度、有效密度？
答：土单位体积中固体颗粒部分的质量称为土的干密度。土孔隙中充满水时的单位体积质量称为土的饱和密度。在地下水位以下单位体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后，为单位土体积的有效质量。
区分这三种密度有它们各自不同的工程意义，同时也可更好的了解土的三相体系和性质。
粒组常
见
矿物
卵
砂粒
粉粒
粘 粒 组 粗
中
细
母岩碎屑 石 英 长 石 云 母 次生二氧化碳
高岭石 伊利石 蒙脱石 倍半氧化物 难溶盐 腐殖质
原生矿物
次生矿物
>2m
2~0.05
50~5m
μ5~1m
μ1~0.1m
μ0.1m
μ<
11. 土粒的相对密度（比重）与土的相对密实度有何区别？如何根据相对密实度判断砂土的密实程度？
答：土粒相对密度是土的三相比例指标之一，也是在实验室里可直接测定的一个指标，它表示土粒密度（单位体积土粒质量）与4c ?时纯水密度之比，也称为土粒比重，用s d 表示，其计算表达式为：
1
1
s s s
w m d V ρ=
?
式中s m ——土粒的质量； s V ——土粒的体积；
1w ρ——4c ?时纯水密度，一般取3
11/w t m ρ=。
土粒的相对密度取决于土的矿物成分和有机质含量，一般土的s d 常在2.65~2.75之间。 土的相对密实度是描述砂粒紧密程度的指标，用r D 表示。其计算表达式为：
m ax m ax m in
r e e D e e -=
-
式中：e ——砂土的天然孔隙比； m a x e ——砂土最松状态时的孔隙比； m i n e ——砂土最密实状态时的空隙比。
因为m in m ax e e e <<，所以01r D <<。从上式可看出，当e 接近m ax e 时，r D 接近0，即土处于较疏松的状态；当e 接近m in e 时，即r D 接近1，即土处于较密实的状态。r D 越大，土越密实。规范根据r D 值的大小将砂土的密实度划分为三种：当00.33r D <≤时，为松散的；当0.330.67r D <≤时，为中密的；0.671r D <≤，为密实的。
12. 什么是粘性土的界限含水量？什么是土的液限、塑限、缩限、塑性指数和液性指数？ 答：粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，叫做界限含水量。土由可塑状态转到流动状态的界限含水量叫做液限；土由半固态转到可塑状态的界限含水量叫做塑限；土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土的界限含水量叫缩限；塑性指数是指液限和缩限的差值（省去%符号），即土处在可塑状态的含水量变化范围，用符号p I 表示，即：
p L P I w w =-
液性指数是指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用符号L I 表示，即：
P P
L L P
P
w w w w I w w I --=
=
-
13. 什么是土的灵敏度和触变性？其在工程中有何应用？
答：土的灵敏度是以原状土的强度与同一土经重塑后的强度之比来表示的，它反映了土的结构性对强度的影响。土的灵敏度愈高，结构性愈强，受扰动后土的强度降低的越多，所以在基础施工中应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰动。
土的触变性是指黏性土结构受到扰动，强度降低，当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大，这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质，即为土的触变性。
例如：在黏性土中打桩，可利用土的灵敏度，将桩打入；利用土的触变性，可保证桩的承载力满足要求。
14. 影响土的压实性的主要因素是什么？
答：影响土压实性的主要因素：含水量、压实能量、土的颗粒级配、试验条件等。 15. 什么叫10d 、30d 、60d 、c C 和u C ？如何在级配曲线上求得这些指标？并说明它们各有什么用途？
答：小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径10d 。小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用30d 表示。当小于某粒径的的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径60d 。60d 与10d 的比值u C 称为不均匀系数：
6010
u d C d =
曲率系数c C 用下式表示：
2
301060
c d C d d ?=
不均匀系数u C 反映大小不同的粒组的分布情况。u C 越大表示土粒大小的分布范围越大，其级配越良好，作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度。曲率系数c C 描写的是累计曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。
16. 地下水位以下一原状土样，其w ＝28％，s d ＝2.70；ρ＝1.883
t/m 。当计算其孔
隙比时，如果用公式 来计算，可得到e =0.838；如果用公式 来
计算，则得到e =0.756。请问在这种情况下，应该采用哪个公式，为什么？
答：应该用公式(1)
1s w d w e ρρ
+=
-，0.838e =；不能用公式s r
w d e S =
，原因是算得
的0.756e =，是根据地下水位以下土样r S 取100%，实际上，地下水位以下的土样，其饱
(1)1s w
d w
e ρρ
+=-s r
w d e S =
和度常常达不到100%，即达不到饱和。
17.为什么要进行土的工程分类？
答：（1）根据土类，可以大致判断土的基本工程特性，并可结合其它因素对地基土做出初步评价。（2）根据土类，可以合理确定不同的研究内容和方法。（3）当土的工程性质不能满足工程要去时，也需要根据土类确定相应的改良和处理方法。 18. 按照规范方法如何对建筑地基土进行分类？
答：作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、粉土、黏性土和人工填土。 19. 为什么细粒土压实时存在最优含水量？
答：当含水量很小时，颗粒表面的水膜很薄，要使颗粒相互移动需要克服很大的粒间阻力，因而需要消耗很大的能量。这种阻力可那来源于毛细压力或者结合水的剪切阻力。随着含水量的增加，水膜加厚，粒间阻力必然减小，水起润滑作用，使土粒易于移动而形成最优的密实排列，压实效果就变好；但当含水量继续增大，以致土中出现了自由水，压实时，孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，势必阻止土粒的靠拢，所以压实效果反而下降。
20. 砂土、粉土、粘性土的工程分类时，采用的指标为什么不一样？
答：影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、物理状态、结构性。对粗粒土，其工程性质主要取决于颗粒及其级配。对细粒土，其工程性质主要取决于土的吸附结合水的能力，因而多采用稠度指标来反映。
四、计算题
1. 甲、乙两土样的颗粒分析结果列于下表，试绘制颗粒级配曲线，并确定不均匀系数
1. 解：对甲土：6010
0.23230.01
u d C d =
==；
对乙土： 57.70021
.0016.0C 10
60==
=
d d u
由于甲土的不均匀系数大于乙土的不均匀系数，所以说明甲土的级配比乙土好。
颗粒级配累积曲线
0102030405060
7080
901000.001
0.01
0.1
1
10
土粒粒径(m m )
小于某粒径的土重含量％
2.
2. 解：由表中可以得出：粒径大于2mm 的颗粒含量为4.5%，不足50%；粒径大于0.075mm 的颗粒为：(100-14.1)%=85.9%，大于50%，所以初定为砂土。
进一步分析，由于粒径大于0.5mm 的颗粒含量为（4.5+12.4）%=16.9%，不足50%；粒径大于0.25mm 的颗粒含量为（4.5+12.4+35.5）%=52.4%，大于50%；
所以，根据砂土的分类，该砂土为中砂。
3. 某原状土样，经试验测得天然密度3
1.67/g cm ρ=，含水量为1
2.9％，土粒比重2.67，求孔隙比e 、孔隙率n 、饱和度r S 。
3. 解：已知 3
1.67/g cm ρ=，1
2.9%w =， 2.67s d =；
(1) 2.67 1.129
110.8051.67
s w
d w
e ρρ+?=
-=
-=；
0.805100%100%44.6%110.805
e n e =?=?=++；
0.129 2.67
0.4270.805
s r w d S e
?=
=
=。
4. 在某原状土试验中，环刀体积为503
cm ，湿土样质量0.098kg ，烘干后质量为0.078kg ，土粒相对密度为2.70。试计算土的天然密度ρ、干密度d ρ、饱和密度sat ρ、有效密度ρ'、天然含水量w 、孔隙比e 、孔隙率n 及饱和度r S ，并比较ρ、d ρ、sat ρ、ρ'的数值大小。
4. 解：根据定义可得：
土的天然密度为：33
6
0.098 1.9610k g/m 5010
m V ρ-=
=
=??；
土的干密度为：33
6
0.078 1.5610k g/m 5010
s d m V
ρ-=
=
=??； 由于土的孔隙比为： 2.70110.731.56
s w
d
d e ρρ?=
-==；
所以土的饱和密度为：33
2.700.731 1.9810k g/m 110.73
s sa t w d e e
ρρ++==
?=?++；
土的有效密度为：3
3
1 2.70110.9810k g/m 110.73
s w d e ρρ--'=
=
?=?++；
土的天然含水量为：0.0980.078
100%100%25.6%0.078
w s
m w m -=
?=
?=；
土的孔隙率为：0.73100%100%100%42%110.73
v V e n V
e =?=
?=
?=++；
土的饱和度为：25.6% 2.70
100%94.7%0.73
s r w d S e
?=
=
?=。
各种不同密度之间关系为：sat ρ>ρ>d ρ>ρ'。
5. 在击实试验中，击实筒体积1000cm 3 ，测得湿土质量为95.1kg ，取一质量为48.17g 的湿土，烘干后质量为03.15g ，计算含水量w 和干重度d γ。
5. 解：含水量：%3.16%10003
.1503
.1548.17=?-=
w ；
天然重度：5.1910
1000101095.16
3
=???=
--γkN/m 3
；
土的干密度为：=
+=
w
1d γγ8.160.163
119.5=+kN/m 3。
6. 天然完全饱和土样切满于环刀内，称得总质量为72.49克，经105℃烘至恒重为61.28克，已知环刀质量为32.54克，土粒相对密度（比重）为2.74，试求该土样的天然密度ρ、天然含水量w 、干密度d ρ及天然孔隙比e 。
6. 解：g 21.1128.6149.72=-=w m ；g 95.3954.3249.72=-=m ； g 74.28=-=w s m m m ；%3974
.2821.11===
s
w m m w ；
174
.239.0=?=
=
?=
=
e
e
wd v m v v S s
w
v w v
w r ρ ；069.174.239.0=?=∴e
()3
g/cm
84.1069
.11139.174.211=+??=
++=
=
∴e w d v
m w
s ρρ；
3
g/cm 32.1069
.11174.21=+?=
+==
∴e
d v
m w s s d ρρ
7. 某土样天然密度ρ为1.85g/cm 3、天然含水量w 为34%、土粒比重s d （土粒相对密
度）为2.71，试求该土样的饱和密度sat ρ、有效密度ρ'、饱和重度sa t γ和有效重度γ'（先导得公式然后求解）。
7. 解：() ρρ=
=
++m v d w e
s w
11，()()∴+=
+∴=
+-1111e d w e d w s w
s w
ρρ
ρρ
，；
(
)2.71
11
0.34
10.961.85e ??+∴=
-=；
()1s w s v w
s w w
sa t d e m v d e v
v
e
ρρρρρ+++=
=
=
+ ；
()3
2.710.961
1.87g/cm 10.96
sa t ρ+?∴=
=+；
()s v w
s s w
s v w w
sa t w m v v m v m v v v
v
v
ρρρρρρρ---+-'=
=
=
=-
31.8710.87/g cm ρ'∴=-=；3
0.879.818.53kN /m g γρ''∴=?=?=；
3
1.879.81
18.34k N /m
s a t s a t
g γρ∴=?=?=。 8. 如果某原位土样天然密度3
2.3g/cm ρ=，含水量18%w =，颗粒比重 2.70s d =，
试计算其孔隙比e 。
8. 解：()1 2.7(118%)
110.392.3
s w
d w
e ρρ
++=
-=
-=。
9. 某干砂土样密度为3
1.65g/cm ，比重
2.68s d =，置于雨中，若砂样体积不变，饱和度增加到50%，求此砂样在雨中的孔隙比e 。
9. 解：由题意可知，干砂土样置于雨中后体积不变，因此雨中砂样的干重度与干砂土样的密度相同，由此易得：
因为1s d w d e
ρρ=
+，所以可得孔隙比为： 2.681110.621.65
s w
d
d e ρρ?=
-=
-=。
10. 对某土样进行侧限压缩试验，试验前测得土样原始高度为2.5cm ，截面积为2
50cm ，土样质量为180g ，烘干后土样质量为160g ，在2
1/kg cm 正压力作用下，土样压缩稳定后高度为1.9cm ，土质量为170g 。求：（1）试验前和压缩稳定后土样的密度和含水量。（2）设土粒相对密度为2.65，求土样压缩稳定后的孔隙比和饱和度。
10. 解：
（1）试验前：3
2.550125cm ,180g ,160g ,18016020g s w V m m m =?====-=；
则：3
180 1.44/125
m g cm V ρ=
==； 20100%100%12.5%160
w s
m w m =
?=
?=；
压缩稳定后：3
1.95095,170,160,17016010s w V cm m g m g m g =?====-= 则：3
170 1.79/95
m g cm V ρ=
==；10100%100% 6.25%160
w s
m w m =
?=
?=；
（2）压缩稳定后：3
6.25%, 2.65, 1.79/s w d g cm ρ===； (1) 2.65(1 6.25%)1
110.571.79
s w
d e ωρρ+?+?=
-=
-=；
6.25% 2.65
100%29%0.57
s r w d S e
?=
=
?=。
11. 若某饱和土的饱和重度3
15.8k N /m sat γ=，天然含水量65%w =。试求土粒的比重及孔隙比。
11. 解：由100%s r w d S e
=
=，得0.65s s e w d d ==； 又因为：15.81s sa t w d e e
γγ+==+，可得 1.74, 2.68s e d ==。
12. 已知土样的孔隙率40%n =，土粒比重 2.65s d =，试问土的饱和重度是多少？当含水量20%w =时，土的重度为多少？
12. 解：3
(1)26.5(10.4)0.41019.9kN /m
sat s w w d n n γγγ=-+=?-+?=；
/(1)0.4/0.60.67e n n =-==；
3
(1)/(1)26.5 1.2/(10.67)19kN /m s w d w e γγ=++=?+=。
13. 已知某土样的干重度3
17kN /m d γ=，孔隙比0.55e =。求饱和度50%r S =和
100%r S =时土的湿重度各是多少？
13. 解：由1s d w d e
γγ=
+，可得(1)(10.55)17
2.6410
d
s w
e d γγ++?=
=
=；
当50%r S =时：50%0.55
10%2.64
r s
S e w d ?=
=
=；
3
(1)(110%) 2.64
1018.7k N /m 110.55
s
w w d e
γγ++?=
=
?=++；
当100%r S =时：100%0.55
21%2.64r s
S e w d ?=
=
=；
3
(1)(1
21%)2.641020.6k N /m 110.55
s
w w d e
γγ++?=
=
?=++；
14. 对于处于水下的某砂土，由于砂土蓄水能力差，取样时已有部分水分流失。取样后，由试验测得土样重度3
17.8kN /m γ=，含水量20.6%w =，土粒相对密度 2.69s d =，试求此时该砂样的孔隙比、饱和度以及原状砂土的天然含水量和浮重度？
14. 解：(1)
2.69(120.6%)
11010.8217.8
s w d w e γγ
+?+=
-=
?-=；
失水后饱和度：20.6% 2.69
67.6%0.82
s r w d S e
?=
=
=；
原砂土可以认为处于饱和状态，即100%r S =， 则100%0.82
30.5%2.69
r s
S e w d ?=
=
=；
3
1 2.691109.29k N /m 110.82
s w d e
γγ--'=
=
?=++。
15. 某原状土样试验结果为：土粒比重70.2=s d ，土样湿的和烘干后的质量分别为
210g 和125g ，若湿土样的饱和度为%75，试确定其孔隙比。
15. 解：土样的天然含水量%68%100125
125210%100=?-=
?=
s w m m w ；
则土的孔隙比为：45.275
.070
.268.0=?=
=
r
s
S wd e 。
16. 已知某土样中，孔隙体积和颗粒体积各占一半，试求该土样的孔隙比和孔隙率。若比重为2.70，孔隙均为水充满，求此时的含水量及重度。
16. 解：由题意得：1==
s
v V V e ；%50%1001
111=?+=
+=
e
e n ；
若孔隙均为水充满，则此时的%100=r S ，由此可得：
r 11100%37.0%2.70
s
S e w d ?=
=?=；
5.18101
137
.170.21)1(=?+?=
++=
w
s e
w d γ
γkN/m
3
17. 实验室中需要制备土样，现有得土样含水量为20%，若取300g 现有试样，并将其制备成含水量为35%的试样，则需要加多少水？
17. 解：
由300g 100%20%w s w s m m m m
w m +==???=?=??
可以解得250g s m =； 所以当含水量增为25%时，需加水250(35%20%)37.5g w m ?=?-=。
18. 已知某粘土的干重度为3
11.8kN /m ，含水量为45.6%，土粒相对密度为2.69。求
3
1m 土中土粒、水和气体所占的体积。
18. 解： 2.691011 1.2811.8
s w
d
d e γγ?=
-=
-=；
由 1.281
v s v s V V V V =??
+=?可得：33
0.56,0.44v s V m V m ==；
由于水重量45.6%11.8 5.4kN w d W w V γ=??=?=， 所以水的体积3
5.40.54m 10
w
w w
W V γ=
=
=；
所以空气体积3
0.560.540.02a v w V V V m =-=-=。
19. 已知某试样A 的含水量为34%，质量为600g ，若加相同质量的试样B 于试样A 后，混合土样含水量变为42%，假如在搅拌中失去3g 的水，试求试样B 的含水量。
19. 解：
A 土样中土颗粒质量为：A sA A
600447.8g 110.34
m m w =
=
=++；
混合土样中土粒质量为：s 12003843.0g 110.42
m m m w =
=
=++混水混混
－－；
则B 土样中土粒质量为：843.0447.8395.2g sB sA s m m m =-=-=混； 而B
1w m m B sB +=
，则B 6001151.8%395.2
B sB
m w m =
-=
-=。
20. 已知某土样体积1000cm 3，天然密度95.1=ρg/cm 3 ，含水量%181=w ，若要将其拌制成%202=w 的土样，则需加多少水？
20. 解：干土质量s m 不变，令1m 、2m 分别为拌制前后土的总质量，则： 干土质量为：11
1000 1.95
1652.5g 1 1.18
s m m w ?=
=
=+；
拌制后土样的总质量为：05.19832.15.1652)1(22=?=+=w m m s ； 则需要增加的水量为：21330.6g w m m m ?=-=。
21. 已知一土样天然密度1.9g/m 3，干重度1.2g/m 3，饱和重度2.1g/m 3，试计算1000kg 天然状态土中，水和土颗粒的质量分别为多少？若使该土样达到饱和状态，则需加多少水？
21. 解：/ 1.2/1.91000631.6kg s d m m ρρ=?=?=；
10001000631.6368.4kg w s m m =-=-=；
因为()/v w sat w V V V ρρρ-=-?，因此需加水：
()()/(2.1 1.9)1000/1.9105.3kg w v w w sat m V V m ρρρρ?=-?=-?=-?=。
22. 已知一土样的土粒比重 2.72s d =，含水量为36％，饱和度r S 为85％，试求该土样的天然重度、干重度各为多少？ 100m 3的天然土中的干土重量为多少？
22. 解：36% 2.72
1.150.85
s r
w d e S ?=
=
=；
3
(1)
2.7210(136%)
17.2k N /m 11 1.15s w d w e
γγ+??+==
=++；
3
17.212.6k N /m 1136%
d w
γ
γ=
=
=++；
12.61001260kN s d W V γ=?=?=。
23. 试验需要配制2m 3的土样，要求土样重度γ=18kN/m 3，含水量为35％，若土粒比重 2.65s d =，则所需干土体积是多少？需加多少重量的水？
23. 解：3
/(1)18/1.3513.3kN /m d w γγ=+==； 13.3226.6kN s d W V γ=?=?=；
3
26.6 1.02.6510
s s s w
W V m d γ=
=
=?；
26.60.359.31w s W W w =?=?
=。
24. 试验室要用干土和水制备一个直径50mm ，长100mm 的圆柱形压实土样，并要求土样的含水量为18％，空气占总体积含量20％。已知干土的土粒比重 2.71s d =，试求制备土样所需干土和水的体积、土样的重度、干重度、孔隙比和饱和度。
24. 解：先求土样中固、液、气各自的体积：
土样总体积为：2
2
3
/4/4510196.35cm V d h ππ==??= ， 由题意可得空气体积为：3
0.2039.27cm a V V ==；
由于0.18s w w w
s s w
W V w W V d γγ=
==，可得()0.488w s s s V w V d V =?=，
又因为a w s V V V V ++=，所以可得3
39.270.488196.35cm s s V V ++= 解得干土和水的体积为：3
105.56cm s V =，3
51.52cm w V =；
土样中干土和水的重量分别为： 2.86N s s s w W V d γ==，0.51N w s W W w =?= 所以土样的重度为：33
6
(2.860.51)1017.16k N /m 196.3510
γ--+?=
=?；
土样的干重度为：33
6
2.8610
14.57k N /m 196.3510
γ--?=
=?；
土样的孔隙比为：(1)
27.1 1.18110.8617.16
s w d w e γγ+?=
-=
-=；
土样的饱和度为0.18 2.71
56.7%0.86
s r w d S e
?=
=
=。
25. 为提高某土样的饱和度，对其进行真空抽气。抽气前测得其 2.69s d =，
3
1 1.85g/cm ρ=，125%w =；经真空抽气后，测得其3
2 1.95g/cm ρ=，请问土样饱和度达
到了多少？
25. 解：由题意得，真空抽气前后土样的含水量不变，因此
抽气后土样的孔隙比为：w 2(1)
2.691(10.25)
110.7241.95
s d w e ρρ+??+=
-=
-=；
则抽气后土样的饱和度为：r 2
0.25 2.69S 100%92.9%0.724
s w d e ?=
=
?=。
26. 一体积为50cm 3的土样，湿土质量90g ，烘干后质量为68g ，土粒相对密度
2.72s d =，问其此时的孔隙比为多少？若将土样压密，使其干密度达到1.65 g/cm 3
，土样
的孔隙比将减少多少？
26. 解：土样的天然密度3
90 1.8g/cm 50
m V ρ=
=
=，
土样的含水量9068100%32.3%68
m w m -=
=
?=w s
，
所以，1(1)
2.721(10.323)
110.9991.8
s w d w e ρρ+??+=
-=
-=；
因为2
d 1
e d w
s +=
ρρ，所以2 2.721110.6481.65
s w
d
d e ρρ?=
-=-=，
因此，孔隙比减少量△120.9990.6480.351e e e =-=-=。
27. 取一完全饱和土样，在压缩仪上做侧限压缩试验。试验结束后土样质量为250g ，烘干后土质量为195g 。已知土样高度为3.0cm ，截面积为2
50cm ，土粒相对密度为2.70，求：
（1）土样压缩前的质量；
（2）压缩前后土样孔隙比变化了多少？ （3）试验中土样的压缩量共有多少？ 27. 解：
（1）3
19572.2cm 1 2.70
s
s w s
m V d ρ=
=
=?；
由于试验前土样是完全饱和的，所以：
3
1115072.277.8cm w s V V V =-=-=；
所以压缩前土质量为：19577.8272.8g +=。
（2）压缩前孔隙比：11177.8 1.07872.2
v w s
s
V V e V V =
===；
压缩后孔隙体积：3
2
22250195
55cm 1
w v w w
m V V ρ-==
=
=；
压缩后孔隙比：22550.76272.2
v s
V e V =
=
=；
故压缩后孔隙比减少： 1.0780.7620.316e ?=-=。 （3）压缩后水排出的体积为：3
77.85522.8cm -=；
则土样压缩量为：
22.80.456cm 50
=。
28. 砂土土样的密度为3
1.77g/cm ，含水量为9.8％，土粒的比重为
2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e 和相对密实度r D ，并评定该砂土的密实度。
28. 解：(1) 2.67 1.098
110.65631.77
s w
d w
e ρρ+?=
-=
-=；
m ax m ax m in
0.9430.65630.5950.9430.461
r e e D e e --=
=
=--；
由于0.595r D =，介于0.33与0.67之间，该砂土属中等密实。
29. 某砂层在天然状态时的孔隙比为0.68，室内试验测得m in 0.49e =，m ax 0.78e =。若砂层的厚度为3m ，经振动压实后，砂面平均下沉18cm （假设压缩前后砂层横截面面积保持不变）。问此时的相对密度是多少？
29. 解：设砂层横截面面积为A ，在压实前体积为V ，由于土颗粒体积s V 保持不变，则： 3 1.79110.68
s V A V A e
=
=
=++；
压缩后孔隙体积为：
3(30.18) 2.82 1.031.68
v s A V A V A A =--=-
=；
则压缩后孔隙比为： 1.030.581.79v s
V A e V A
=
==；
所以相对密度为：m ax m ax m in
0.780.580.690.780.49
r e e D e e --=
=
=--。
30.某粘性土，其土粒比重为2.7，密度为3
1.6g/cm ，饱和度为82%，液限为50%，塑限为35%。试求其液性指数、塑性指数，并判断其物理状态。
30. 解：
由s r (1)1s w
w d S e d w e ρρ?=???+?=?+? 2.70.82 2.7(1)1.61
1w e
w e ?=????+?=??+?，解之可得：42.8%w =；
503515P L P I w w =-=-=，
42.8350.525035
P L L P
w w I w w --==
=--；
因为101517P I <=<，0.250.520.75L I <=<， 所以该土为粉质粘土，处于可塑状态。
31. 某地基土样物理性质指标如下：含水量18%w =，干密度3
1.60g/cm d ρ=，相对密度
2.72s d =，液限30%L w =，塑限16%P w =。求：（1）该土的孔隙比e 、孔隙率n 、饱和度r S 。（2）塑性指数P I 、液性指数L I ，并确定土的名称及状态。
31. 解： (1) 2.721110.71.60
s w
d
d e ρρ?=
-=
-=； 0.7100%41.2%110.7
e n e
=
=
?=++；
18% 2.72
100%100%69.9%0.7
s r w d S e
?=
?=
?=；
（2）301614p L p I w w =-=-=；18%16%0.1430%16%
p L L p
w w I w w --=
==--；
因为1017p I <<，00.25L I <<，所以该土样是硬塑粉质粘土。
32. 某一完全饱和粘性土试样的含水量为30％，土粒比重为2.73，液限为33％，塑限为17％，试求孔隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该粘性土的分类名称和软硬状态。
32. 解： 0.819s e w d =?=；3
1.5g/cm 1s d w d e
ρρ=
?=+；
3
1.95g/cm 1s sa t w d e e
ρρ+=
?=+
16p L p I w w =-=；0.8125p L L p
w w I w w -=
=-
所以该土处于软塑状态，属粉质粘土。
33. 一原状土样，其体积为3
100cm ，质量为200g ，烘干后质量为150g ，土粒相对密
度为2.69。已知土的液限48%L w =，塑限29%P w =，求：（1）土的塑性指数P I 、液性指数L I ，并确定该土的名称和状态；（2）若将土样压密使其干密度达到3
1.9g/cm ，此时土样孔隙比减少多少？
33. 解：
（1）20015050g w s m m m =-=-=，则含水量为： 100%33.3%w s
m w m =
?=；
48291917P L P I w w =-=-=>，所以该土样应为粘土； 0.330.290.20.490.29
p L L p
w w I w w --=
=
=--，
由于0=0.20.25L I <<，所以该粘土属于硬塑状态。
（2）压密前干密度为：3
150 1.5g/cm 100
s d m V
ρ=
==， 所以压密前孔隙比为11
2.691110.791.5
s w
d d
e ρρ?=
-=-=，
压密后孔隙比为22
2.691110.421.9
s w
d d
e ρρ?=
-=
-=，
所以孔隙比减少120.790.420.37e e e ?=-=-=。
34. 已知一土样的天然重度为3
17.5kN /m ，干重度为3
12.8kN /m ，塑限33%P w =，液性指数0.5L I =，试问该土的液限为多少？
34. 解：因为(1)1s w d w e γγ+=
+，1s d w d e
γγ=
+，
所以1s d w d w e
γγγ-=+，
d
d
w γγγ-=，代入数据得：17.512.8
36.7%12.8
w -=
=；
因为p L L p
w w I w w -=
-，所以36.7330.533
L w -=
-，可得40.4%L w =。
35. 已知某饱和土样的天然密度3
1.84g/cm ρ=，含水量38%w =，其液限L 40%w =，塑限P 25%w =，求L I 、e 、s d 的大小。
35. 解：由题意可知，饱和土样的%100=r S ，
01第一章 土的物理性质及工程分类
兰州交通大学博文学院教案 课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律； 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换； 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点：指标间的相互转换及应用。 四、教学时数： 6 学时。 五、习题：
第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土，有下列三种： （1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。 （2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。 （3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 （1）土的结构 定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类： ●单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。 图1.1 土的结构 3）工程性质： 密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。
第一章土的物理性质及工程分类及答案
第一章土的物理性质及工程分类 一、思考题 1、土是由哪几部分组成的？ 2、建筑地基土分哪几类？各类土的工程性质如何？ 3、土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的，常用的方法有哪些？如何判断土的级配情况？ 4、土的试验指标有几个？它们是如何测定的？其他指标如何换算？ 5、粘性土的含水率对土的工程性质影响很大，为什么？如何确定粘性土的状态？ 6、无粘性土的密实度对其工程性质有重要影响，反映无粘性土密实度的指标有哪些？ 二、选择题 1、土的三项基本物理性质指标是（） A、孔隙比、天然含水率和饱和度 B、孔隙比、相对密度和密度 C、天然重度、天然含水率和相对密度 D、相对密度、饱和度和密度 2、砂土和碎石土的主要结构形式是（） A、单粒结构 B、蜂窝结构 C、絮状结构 D、层状结构 3、对粘性土性质影响最大的是土中的( ) A、强结合水 B、弱结合水 C、自由水 D、毛细水 4、无粘性土的相对密实度愈小，土愈（） A、密实 B、松散 C、居中 D、难确定 5、土的不均匀系数C u 越大，表示土的级配（） A、土粒大小不均匀，级配不良 B、土粒大小均匀，级配良好 C、土粒大小不均匀，级配良好 6、若某砂土的天然孔隙比与其能达到的最大孔隙比相等，则该土（） A、处于最疏松状态 B、处于中等密实状态 C、处于最密实状态 D、无法确定其状态 7、无粘性土的分类是按（） A、颗粒级配 B、矿物成分 C、液性指数 D、塑性指数 8、下列哪个物理性质指标可直接通过土工试验测定（） A、孔隙比 e B、孔隙率 n C、饱和度S r D、土粒比重 d s 9、在击实试验中，下面说法正确的是（） A、土的干密度随着含水率的增加而增加 B、土的干密度随着含水率的增加而减少 C、土的干密度在某一含水率下达到最大值，其它含水率对应干密度都较小 10、土粒级配曲线越平缓，说明（）
土的物理性质指标
第一章 土的物理性质及工程分类 第一节 土的组成与结构 一、 土的组成 天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴ 固相：土颗粒—构成土的骨架决定 土的性质—大小 、形状、 成分、组成、排列 ⑵ 液相：水和溶解于水中物质 ⑶ 气相：空气及其他气体 （1）干土=固体+气体（二相） （2）湿土=固体+液体+气体（三相） （3）饱和土=固体+液体（二相） 二、土的固相 （一）、土的矿物成分和土中的有机质。 土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同 矿物成分取决于（1）成土母岩的成分 （2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化） 次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土） ②伊利石（土） ③蒙脱石（土） （2）水溶盐①难溶：CaCO 3 ②中溶：石膏 CaSO4.2H2O ③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na 的 SoO42- CO 3 2- 2.各粒组中所含的主要矿物成分 土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称 石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高 云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形 粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性 （1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性 （2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石 （3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定 ρd 粘土中的水溶盐 3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低 （二）土的粒组划分 （三）土的颗粒级配 1． 颗粒大小分析试验——颗分试验 方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土 （2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土 2． 颗粒级配曲线——半对数坐标系 3． 级配良好与否的判别 （一） 定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配 （级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配 （4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好 （5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良 （二） 定量判别 （1）不均匀系数 10 60d d C u
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二 土的物理性质与工程分类 一、填空题 1. 土是由固体颗粒、_________和_______组成的三相体。 2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越______，颗粒级配越______。为了获得较大的密实度，应选择级配________的土料作为填方或砂垫层的土料。 3. 塑性指标P I =________，它表明粘性土处于_______状态时的含水量变化范围。 4. 根据___________可将粘性土划分为_________、_________、 _________、________、和___________五种不同的软硬状态。 5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的________，工程上常用指标 ________结合指标________来衡量。 6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有_________、_________和________，分别可用_________法、_________法和________法测定。 7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般指其________；而对于粘性土，则是指它的_________。 8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征，一般分为_________、__________和__________三种基本类型。 9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越________。 10. 工程上常用不均匀系数u C 表示土的颗粒级配，一般认为，u C ______的土属级配不良，u C ______的土属级配良好。有时还需要参考__________值。 11. 土的含水量为土中_______的质量与_________的质量之比。 12. 某砂层天然饱和重度sat γ20=KN/m 3，土粒比重的68.2=s d ，并测得该砂土的最大干密度33max 1.7110kg /m d ρ=?，最小干密度33min 1.5410kg /m d ρ=?，则 天然孔隙比e 为______，最大孔隙比m ax e 为______，最小孔隙比m in e 为______。 13. 岩石按风化程度划分为__________，__________，________；按其成因可分为
土的常用物理性质指标换算公式
土的常用物理指标换算公式 w(%) )(g/cm 3ρ s G )(g/cm 3d ρ e n(%) (%)S r w w 100100d -ρρ Gs eSr d d G s )G s (Sr ρρ- 100Gs ) e 1(100-+ρ ) n 100(G s nSr - d )e 1(eSr ρ+ ρ d )01w .01(ρ+ ρ e 1)01w .01(Gs ++ e 1e *01Sr .0d ++ρ w )e (1) 01w .0.1(eSr + 100w )01w .0.1(nSr 100 Gs )n 100(0.01nSr -+ s G 01w .01)e 1(++ρ ρ ρ w )01w .01(Sr Sr -+ s G n 100100d -ρ )e 1(d +ρ n 100n *01Sr .0100--ρ e *01Sr .0)e 1(+ρ d ρ 100w nSr 01w .01+ρ Sr wGs SrGs + d ρ e 1Gs + )01n .01(Gs - w )e 1(eSr + e 1) 01w .01(G s -+ρ ρρ w )01w .01(Sr w -+ 01Sr .0G s --ρρ 1G s d -ρ e n 100n - d d w Sr w ρρ- n ) 01w .01(G s 100100+- ρ ) 01w .01(Sr 100w +ρ 01Sr .0Gs )Gs (100--ρ Gs 100100d ρ- e 1100e + n Sr 100w d ρ r S e w *Gs 01n .0) (100d ρρ- d d -G s G s )(100ρρρ- d d Gs wGs ρρ- e )e 1(w d ρ+ ) 01w .01(n 100w +ρ r S 已知指标 公式 所求指标
2土的物理性质及分类
第2章 土的物理性质及分类 2.1 概 述 土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；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。 土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。 2.2 土的三相比例指标 反映着土的物理状态,如干湿软硬松密等。表示土的三相组成比例关系的指标,统称为土的三相比例指标。 一、土的三相图 【注意】土的三相图只是理想化地把土体中的三相分开，并不表示实际土体三相所占的比例。 二、指标的定义 1．三项基本物理性质指标 土的物理性质指标中有三个基本指标可直接通过土工试验测定,亦称直接测定指标。 ① 土的密度ρ——土单位体积的质量（单位为3 /cm g 或3 /m t ） V m ＝ρ g ργ= 试验测定方法：环刀法 一般粘性土ρ=1.8～2.03/cm g ；砂土ρ=1.6～2.03/cm g ；腐殖土ρ=1.5～1.73 /cm g ； ② 土粒比重（土粒相对密度）s G ——土粒的质量与同体积4o C 纯水的质量之比。
1 11w s w s s s V m G ρρρ=?= ，无量纲。 s ρ——土粒密度（3/cm g ） 1w ρ——纯水在C 04时的密度（单位体积的重量），等于3/1cm g 或3 /1m t 。 试验测定方法：比重瓶法 实际上：土粒比重在数值上等于土粒密度，前者无因次。同一类土，其比重变化幅度很小，通常可按经验数值选用。见下表。 【课堂讨论】相对密度（比重）与天然密度（重度）的区别 注意：从公式可以看出，对于同一种土，在不同的状态（重度、含水量）下，其比重不变； 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： %100?= s m m ω ω 一般：同一类土，当其含水量增大时，其强度就降低。 试验测定方法：烘干法（湿，干土质量之差与干土质量的比值） 【讨论】含水量能否超过100％？ ——从公式可以看出，含水量可以超出100％。 2．特殊条件下土的密度 ① 饱和密度和饱和重度 饱和密度sat ρ——（土孔隙中充满水时的单位体积质量）土体中孔隙完全被水充满时的 土的密度：V V m v s sat ωρρ+= 。 （3 1/1cm g w w ==ρρ） 饱和重度：γ sat = sat ρg （kN/m 3） 。 ② 干密度和干重度 干密度——单位体积中土粒的质量：V m s d = ρ，（kg/m 3，g/cm 3）。 干重度——单位体积中土粒的重量：d γ=ρd g ，（kN/m 3）。
最新土的物理性质及地基土的工程分类
土的物理性质及地基土的工程分类
第二章 土的物理性质及地基土的工程分类 1. 土力学的研究对象：土 土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不 同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。 §2-1 土的组成 一、土的组成?? ? ??孔隙中的水液气体 气冰土颗粒 固::: 土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。 二、土的固体颗粒 （一）土的颗粒级配 1．土颗粒的大小直接决定土的性质 2．粒径——颗粒直径大小 3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒 归并为若干组别即称为粒组。 粒组的划分： 漂石 4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量 来表示，称为土的颗粒级配。 颗粒级配的测室方法：——筛析法 比重计法 试验成果分析： ①颗粒级配累积曲线（半对数坐标） 见P17 图1-10 分析?? ?级配良好不均匀 粒径大小接近 曲线陡 级配良好不均匀粒径大小悬殊曲线平缓 ②不均匀系数（C u ） 1060u d /d C = ?? ?<>级配不良级配良好5 C 0C u u 式中：d 60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为 限定粒径d 60。 d 10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为 有效粒径d 10。
③曲率系数（C c ） 60102 30 c d d d C ?= 式中：d 30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d 30 表示。 C c ——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形 状。 C c =1~3时 级配良好 （二）土粒的矿物成分 漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。（与每岩相同） 砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。如石英等。 粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。 粘土矿物由两种原子层构成，主要类型??? ??高岭石 伊利石蒙脱石 粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。 二、土中的水和气 （一）土中水? ? ? ??? ???????毛细水重力水自由水弱结合水强结合水 结合水 1. 结合水 ——指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。 几万大气压 吸收力达几千极性分子水负电 土粒~? ?? -- 见P19 图1-13 （1）强结合水 ——指紧靠土粒表面的结合水。 特征：没有溶解盐类的能力，不传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动。 物理指标：容度1.2~2.4g/cm 3 固体状态 冰点-78℃ 砂土吸 度占土粒质量1%、粘土17%。
土的物理性质
第一章土的物理性质 第一节土的成因和工程特性 第二节土的组成及结构构造 一、名词解释 1粒径：土粒的直径大小。 2粒组：实际工程中常按粒径大小将土粒分组，粒径在某一范围之内的分为一组。 3粒径级配：各粒组的质量占土粒总质量的百分数。 4筛分法：适用粒径大于0.075mm的土。利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。 5土的结构：指土中颗粒之间的联系和相互排列形式。 6土的构造：指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。 7土的有效粒径（d10）：小于某粒径的土粒质量累计百分数为10％时，相应的粒径。 二、填空题 1.平缓大好良好 2．压缩性高承载力低渗透性强 3.单粒结构蜂窝结构絮状结构4.Cu≥5且Cc＝1～3 5.固液 6固，液，气 7.缺乏某些粒径——不连续级配 8.不均匀系数Cu。 9. 小 10. B，A 11.二相土三相土二相土 三、选择题 1．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．C 7．A 第三节土的物理性质指标 一、名词解释 1.土的含水量ω：是指土中水的质量和土粒质量之比或重力之比。 2.土的密度：指单位体积土的质量。 ：土中孔隙完全被水充满时单位体积土的质量。 3.饱和密度 sat 4.干密度d：单位体积土中土粒的质量。 5.土粒相对密度 Gs: 是土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比。 6.孔隙比e:是指土中孔隙的体积与土粒体积之比。 7.孔隙率n:是指土中孔隙的体积与土的总体积之比。 8.土的饱和度Sr：是指土中水的体积与孔隙体积之比。
土层的工程分类及性质
土层的工程分类及性质 一、土的工程分类 在建筑施工中，按照开挖的难易程度，土可分为八类：一类土（松软土）、二类土（普通土）、三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）、五类土（软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土（特坚石）。一至四类为土，五至八类为岩石。 二、土的工程性质 1、土的密度 （1）土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。 （2）土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度。注：土的干密度越大，表示土越密实。工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。 2、土的含水量 土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示。注：土的干湿程度用含水量表示。5%以下称干土、5%—30%称潮湿土、30%以上称湿土。含水量越大，土就越湿，对施工越不利。 3、土的可松性 自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示。 4、土的渗透性 土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用
表示，单位为。注：土的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。 下面来介绍一下，岩石风化。一般情况下，岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。但由于岩体中岩性并不均一，且有断裂存在，所以岩体风化的情况并不一定完全符合一般规律。岩体 风化厚度一般为数米至数十米，沿断裂破碎带和易风化岩层，可形成风化较剧的岩层。断层交会处还可形成风化囊。在这两种情况下深度可超过百米。岩体风化分为：①物理风化，如气温变化使岩石胀缩导致破裂等；②化学风化，如低价铁的黄铁矿在水参与下变为高价铁的褐铁矿；③生物风化，如植物根系可使岩石的裂隙扩张等。岩体风化的速度和程度取决于岩石的性质和结构、地质构造、气候条件、地形条件、人类活动的影响等。 另外，按照岩石分化程度不同可以分为：1、未风化：岩质新鲜偶见风化痕迹。 2、微风化：结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙。 3、中风化：结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，有风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，干钻不易钻进。 4、强风化：结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。 5、全风化：结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。 6、残积土：组织结构全部破坏，已成土状，锹镐易开挖，干钻易钻进，具可塑。 最后，来解决一下自己的问题。就是如何选择有关土质岩层的定额。(1)砂土：粒径不大于2mm的砂类土，包括淤泥、轻亚粘土。(2)粘土：亚粘土、粘土、黄土，包括土状风化。(3)砂砾：粒径2mm～20mm的角砾、圆砾含量（指重量比，下同）小于或等于50%，包括礓石及粒状风化。(4)砾石：粒径2mm～20mm的角砾、圆砾含量大于50%，有时还包括粒径20mm～200mm的碎石、卵石，其含量在10%以内，包
第三章 土的物理性质及工程分类
第三章土的物理性质及工程分类
第三章土的物理性质及工程分类 一、单项选择题 1. 土的三相比例指标包括：土粒比重、含水量、密度、 孔隙比、孔隙率和饱和度，其中为实测指标。 (A) 含水量、孔隙比、饱和度(B) 密度、含水量、孔隙比(C) 土粒比重、含水量、密度 2. 砂性土的分类依据主要是。 (A) 颗粒粒径及其级配(B) 孔隙比及其液性指数(C) 土的液限及塑限 3. 已知a和b两种土的有关数据如下： 指标 w L w p w γs S r 土样 (a) 30% 12% 15% 27 kN/m3100% (b) 9% 6% 6% 26.8 kN/m3100% Ⅰ、a土含的粘粒比b土多Ⅱ、a土的重度比b土大 Ⅲ、a土的干重度比b土大Ⅳ、a土的孔隙比比b土大 下述哪种组合说法是对的： (A) I、Ⅲ(B) Ⅱ、Ⅲ (C) Ⅰ、Ⅳ 4. 有下列三个土样，试判断哪一个是粘土：
(A) 含水量w=35%，塑限w p=22%，液性指数I L=0.9 (B) 含水量w=35%，塑限w p=22%，液性指数I L=0.85 (C) 含水量w=35%，塑限w p=22%，液性指数 I L=0.75 5. 有一个非饱和土样，在荷载作用下饱和度由80%增加至95%。试问土的重度γ和含水量w变化如何？ (A) 重度γ增加，w减小(B) 重度γ不变，w不变(C) 重度γ增加，w不变 6. 有三个土样，它们的重度相同，含水量相同。则下述三种情况哪种是正确的？ (A) 三个土样的孔隙比也必相同(B) 三个土样的饱和度也必相同 (C) 三个土样的干重度也必相同 7. 有一个土样，孔隙率n=50%，土粒比重G s=2.7，含水量w=37%，则该土样处于： (A) 可塑状态(B) 饱和状态 (C) 不饱和状态 8. 在下述地层中，哪一种地层容易发生流砂现象？ (A) 粘土地层(B) 粉细砂地层
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二 土的物理性质与工程分类 一、填空题 1. 土是由固体颗粒、_________和_______组成的三相体。 2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越______，颗粒级配越______。为了获得较大的密实度，应选择级配________的土料作为填方或砂垫层的土料。 3. 塑性指标P I =________，它表明粘性土处于_______状态时的含水量变化范围。 4. 根据___________可将粘性土划分为_________、_________、_________、________、和___________五种不同的软硬状态。 5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的________，工程上常用指标________结合指标________来衡量。 6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有_________、_________和________，分别可用_________法、_________法和________法测定。 7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般指其________；而对于粘性土，则是指它的_________。 8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征，一般分为_________、__________和__________三种基本类型。 9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越________。 10. 工程上常用不均匀系数u C 表示土的颗粒级配，一般认为，u C ______的土属级配不良，u C ______的土属级配良好。有时还需要参考__________值。 11. 土的含水量为土中_______的质量与_________的质量之比。 12. 某砂层天然饱和重度sat γ20=KN/m 3，土粒比重的68.2=s d ，并测得该砂土的最 大干密度33max 1.7110kg /m d ρ=?，最小干密度33 min 1.5410kg /m d ρ=?，则天然孔隙比e 为 ______，最大孔隙比m ax e 为______，最小孔隙比m in e 为______。 13. 岩石按风化程度划分为__________，__________，________；按其成因可分为_________，_________，_________；按坚固程度可划分为_________，_________。 14.砂土是指粒径大于______mm 的颗粒累计含量不超过总质量的______，而粒径大于______mm 的颗粒累计含量超过总质量的______的土。 15. 土由可塑状态转到流动状态的界限含水量叫做_________，可用_________测定；土由半固态转到可塑状态的界限含水量叫做________，可用___________测定。 16. 在击实试验中，压实功能越大，得到的最优含水量越______，相应得到的最大干密度越______。 17. 土按颗粒级配和塑性指数可分为________、________、________、_______四种土。 18. 土中液态水按其存在状态可分为________、__________。 19. 工程上常按塑性指数的大小把粘性土分为__________、__________两种；其相应的塑性指数范围分别为__________、__________。
第1章土的物理性质及工程分类
第1章土的物理性质及工程分类 1.1 土的形成 岩土体是地壳的物质组成。岩体是地壳表层圈层，经建造和改造而形成的具一定组分和结构的地质体。它赋存于一定的地质环境之中，并随着地质环境的演化和地质作用的持续，仍在不断的变化着。土体是岩石风化的产物，是一种松散的颗粒堆积物。由于岩土材料组成的复杂性，其性质在许多方面不同于其它材料，具有其特有的多变性及复杂性。以下就岩土的特性分别简述之。 1.2 土的组成 1.1.1 土的结构与特性 土是一种松散的颗粒堆积物。它是由固体颗粒、液体和气体三部份组成。土的固体颗粒一般由矿物质组成，有时含有胶结物和有机物，这一部分构成土的骨架。土的液体部分是指水和溶解于水中的矿物质。空气和其它气体构成土的气体部分。土骨架间的孔隙相互连通，被液体和气体充满。土的三相组成决定了土的物理力学性质。 1）土的固体颗粒 土骨架对土的物理力学性质起决定性的作用。分析研究土的状态，就要研究固体颗粒的状态指标，即粒径的大小及其级配、固体颗粒的矿物成分、固体颗粒的形状。 （1）固体颗粒的大小与粒径级配 土中固体颗粒的大小及其含量，决定了土的物理力学性质。颗粒的大小通常用粒径表示。实际工程中常按粒径大小分组，粒径在某一范围之内的分为一组，称为粒组。粒组不同其性质也不同。常用的粒组有：砾石粒、砂粒、粉粒、粘粒、胶粒。以砾石和砂粒为主要组成成分的土称为粗粒土。以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，称为细粒土。土的工程分类见本章第三节。各粒组的具体划分和粒径范围见表1-1。 土中各粒组的相对含量称土的粒径级配。土粒含量的具体含义是指一个粒组中的土粒质量与干土总质量之比，一般用百分比表示。土的粒径级配直接影响土的性质，如土的密实度、土的透水性、土的强度、土的压缩性等。要确定各粒组的相对含量，需要将各粒组分离开，再分别称重。这就是工程中常用的颗粒分析方法，实验室常用的有筛分法和密度计法。 筛分法适用粒径大于0.075mm的土。利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。 密度计法适用于粒径小于0.075mm的土。基本原理是颗粒在水中下沉速度与粒径的平
第四章 土的工程性质与分类
第四章土的工程性质与分类 名词解释 湿陷性：黄土在一定压力作用下受水浸湿，土结构迅速破坏而发生显著附加下沉，具有这种特性的黄土，称湿陷性黄土。 膨胀土：膨胀土是一种粘性土，含有较多的亲水性粘土矿物，吸水膨胀，遇水崩解或软化，失水收缩，抗冲刷性能差，这种具有较明显的胀缩性的土称为膨胀土。 冻土：温度小于等于0℃，并含有冰的土层，称为冻土。 土的结构：土颗粒本身的特点：土颗粒大小、形状和磨圆度及表面性质（粗糙度）等。土颗粒之间的相互关系特点：粒间排列及其连结性质。 构造：在一定土体中，土层单元体的形态和组合特征，整个土层（土体）构成上的不均匀性特征的总和。包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙发育程度与特征等。 思考题 土的结构类型是什么，特征是什么？ 1.单粒结构（散粒结构）：是碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式。 2.集合体结构：也称团聚结构或絮凝结构。这类结构为粘性土所特有。对集合体结构，根据其颗粒组成、连结特点及性状的差异性，可分为蜂窝状结构和絮状结构两种类型。 单粒结构（散粒结构）特点 1) 孔隙大，透水性强，一般没有内聚力，但内摩擦力大，并且受压力时土体积变化较小。 2) 在荷载作用下压密过程很快。 3）一般情况（静荷载作用）下可不担心强度和变形问题。 集合体结构特点： 1）孔隙度和压缩性大（可达50％～98 ％）. 2）含水量大（往往超过50％），渗透性差，压缩过程缓慢. 3）具有大的易变性—不稳定性。 特殊土的特征和工程地质特性是什么及如何判别？ ?黄土的湿陷性是如何判别？ 湿陷黄土的工程特征：1）塑性较弱；2）含水较少；3）压实程度很差，孔隙较大；4）抗水性弱，遇水强烈崩解，膨胀量较小，但失水收缩量较明显；5）透水性较强；6）压缩中等，抗剪强度较高。 根据湿陷系数的大小，可以大致判断湿陷性黄土湿陷的强弱。 ?非自重湿陷性和自重湿陷性的差别？ 自重湿陷性黄土: 在上覆土自重压力下受水浸湿发生湿陷的湿陷性黄土地基； 非自重湿陷性黄土: 只有在大于上覆土自重压力下受水浸湿后才会发生湿陷的湿陷性黄土地基。 当自重湿陷量<7cm时应定为非自重湿陷性黄土。 当自重湿陷量>7cm时应定为自重湿陷性黄土 ?湿陷起始压力和湿陷起始含水量是什么？ 黄土的湿陷量与所受压力有关，存在一个压力界限，压力低于这个数值，黄土浸水也不会湿陷，这个压力为湿陷起始压力。
第一章 土的物理性质指标和工程分类
第一章 土的物理性质指标和工程分类 1-1 有A 、B 两个土样，通过室内试验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘制出它 们的级配曲线并求出C u 和C c 值。 A 土样试验资料（总质量500g ） 粒径d （mm ） 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.075 小于该粒径的质量（g ） 500 460 310 185 125 75 30 B 土样试验资料（总质量30g ） 粒径d （mm ） 0.075 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 0.001 小于该粒径的质量（g ） 30 28.8 26.7 23.1 15.9 5.7 2.1 1-2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做试验，测得其质量为15.3 g ，烘干后质量为10.6 g ，土粒 比重为2.70。求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。 1-3 某土样的含水率为6.0%，密度为1.60 g/cm 3,土粒比重为2.70，若设孔隙比不变，为使土样完全 饱和，问100 cm 3土样中应加多少水？ 1-4 有一砂土层，测得其天然密度为1.77 g/cm 3，天然含水率为9.8%，土的比重为2.70，烘干后测 得最小孔隙比为0.46，最大孔隙比为0.94，试求天然孔隙比e 、饱和含水率和相对密实度D r ，并判别该砂土层处于何种密实状态。 1-5 今有两种土，其性质指标如下表所示。试通过计算判断下列说法是否正确? 1. 土样A 的密度比土样B 的大； 2. 土样A 的干密度比土样B 的大； 3. 土样A 的孔隙比比土样B 的大； 1-6 试从基本定义证明： 1. 干密度 (1)1s w d s w G G n E ρρρ= =?+ 2. 湿密度 1s r w G S e e ρρ+=+
土的物理性质指标
土的物理性质指标 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第一章土的物理性质及工程分类 第一节土的组成与结构 一、土的组成 天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴固相：土颗粒—构成土的骨架决定土的性质—大小、形状、成分、组成、排列 ⑵液相：水和溶解于水中物质 ⑶气相：空气及其他气体 （1）干土=固体+气体（二相） （2）湿土=固体+液体+气体（三相） （3）饱和土=固体+液体（二相） 二、土的固相 （一）、土的矿物成分和土中的有机质。 土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同 矿物成分取决于（1）成土母岩的成分 （2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化）次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土） ②伊利石（土） ③蒙脱石（土） （2）水溶盐①难溶：CaCO 3 ②中溶：石膏 CaSO4.2H2O 2- ③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na的 SoO42- CO 3 2.各粒组中所含的主要矿物成分 土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称
石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高 云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形 粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性 （1） 蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性 （2） 伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石 （3） 高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定 ρd 粘土中的水溶盐 3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低 （二）土的粒组划分 （三）土的颗粒级配 1．颗粒大小分析试验——颗分试验 方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土 （2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土 2．颗粒级配曲线——半对数坐标系 3． 级配良好与否的判别 （一）定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配 （级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配 （4） 曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好 （5） 曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良 （二）定量判别 （1）不均匀系数 10 60d d C u = （2）曲率系数10 60230d d d C c = +图 103060d d d 分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径
土的物理性质及工程分类
课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律； 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换； 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点：指标间的相互转换及应用。 四、教学时数： 6 学时。 五、习题：
第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土，有下列三种： （1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。 （2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。 （3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 （1）土的结构 定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类： 单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。 絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。 图土的结构 3）工程性质： 密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。