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第一章土力学-PPT精选文档

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第1章 土的物理性质和工程分类 1.1 土的生成 1.2 土的三相组成 1.4 土的物理性质三相 比例指标的测定及计算 1.6 粘性土及粉土 的特性 1.3 土的结构、构造 1.5 无粘性土的特性 1.7 粘性土水-土系统 的工程特性 1.8 土的工程分类 §1.1 土的生成(一) ? 1.1.1 岩石风化的产物及成土作用 自然界的岩石不断经历着物理、化学和生物风化作用等, 形成各种风化产物,又经搬运、沉积等作用形成土。 岩石 风化、剥蚀、搬运、沉积环境 漫长地质年代、内外力 地质作用、沉积、变质 土 §1.1 土的生成(二) ? 1.1.2 陆相沉积 ? 1. 残积层 ? 2. 坡积层 ? 3. 洪积层,泥石流,冰川堆积物 ? 4. 河流冲积层 ? 5. 湖积层 ? 6. 风积层 ? 1.1.3 海相沉积 ? 1. 滨海及泻湖沉积 ? 2. 浅海沉积 ? 3. 深海沉积 §1.2 土的三相组成(一) 孔 隙 气 体 液 体 土颗粒 土颗粒 Vs 、Vw、Va 分别为固体、水、气体部分的体积; Vv= Vw+ Va,Vv 为土中孔隙的体积; V= Vs+ Vv,V 为土样的总体积; ms、mw、 ma 分别为固体、水、气体部分的质量, ma可以忽略; m=ms+ mw,m 为土样的总质量。 §1.2 土的三相组成(二) ? 1.2.1 土中的固体颗粒 ? 粒度:土颗粒的大小; ? 粒径:土颗粒当量小球体的直径; ? 粒组:按粒径大小把粒径相*、工程性质相*土颗粒划分为若干组; ? 粒径级配曲线:表达颗粒分析结果的曲线; ? 有效粒径:d10 定量表示粒径级配曲线的特征及工程意义 ; ? 连续粒径:d30 ? 控制粒径:d60 ? 颗粒级配不均匀系数:表示曲线的斜率,Cu= d60 / d10 ; ? 曲线的曲率系数:表示曲线的连续性状况,Cc = d302 / (d10 d60 )。 §1.2 土的三相组成(三) Cu=166.7 Cc=2.96 Cu=2.25 Cc=0.84 Cu=18.0 Cc=0.88 粒径级配曲线 当Cu>10且Cc=1~3:级配良好的土; 若不能同时满足上述两个条件:级配不良的土。 §1.2 土的三相组成(四) ? 土粒的矿物化学成分 ? 原生矿物:岩石风化后化学成分未变化、化学性质稳定的矿物; ? 次生矿物:经反复风化和搬运,化学成分和性质变化形成的新矿物; ? 有机质:生物遗骸及其分解物,形成有机质土、泥炭等; ? 可溶、难溶及不溶盐类,各种化合物及多种微量元素。 ? 粘土矿物对粘性土的工程影响 ? 颗粒极细,比表面积极大:可衡量土粒间连接的牢固程度; ? 吸附能力极强:具有很强的离子吸附及交换作用; ? 粘土矿物颗粒的带电性。 §1.2 土的三相组成(五) ? 1.2.2 土中的水 ? 矿物结晶水或化学结合水 通常在高温或长期加热下发生变化,不包括在土的含水量计算中。 ? 结合(吸附)水 强结合水:吸附紧贴在土颗粒表面的水膜固定层,厚度1~5nm; 弱结合水:强结合水膜外圈的水膜扩散层,厚度10~100nm。 ? 自由水 毛细水:存在于地下水位以上土颗粒间孔隙中的水,有溶解作用; 重力水:地下水位以下的液态水,受重力规律支配,有浮力作用。 §1.2 土的三相组成(六) ? 1.2.3 土中的气体 ? 自由气体 与外界大气相通,当土层受荷载作用压缩时,易使之逸出。 ? 封闭气泡 粒径较细的土中,与大气隔绝,受荷载作用时,会被压缩或溶解, 压缩性增加,透水性减小,使土体不易压实。 ? 有毒性气体、可燃性气体 造成地质灾害。 §1.3 土的结构、构造(一) ? 1.3.1 土粒结构 单粒结构 较粗颗粒的土,如 砾石、砂粒等 蜂窝状结构 较细颗粒的土,如 粉粒等 絮凝状结构 微小的黏粒、胶体 颗粒 §1.3 土的结构、构造(二) ? 1.3.2 土体构造 ? 土体中各组成部分之间的排列、分布及外貌特征,如土 层的层理及裂隙等宏观特征。 ? 反映了土的成因、土形成时的地质环境、气候特征及土 层形成后的演变结果等。 土体构造 层状构造 裂隙状构造 分散状构造 结核状构造 §1.4 土的物理性质三相比例指标的测定及计算(一) ? 1.4.1 常用物理性质指标的定义及应用 1. 基本指标 ? 土粒相对密度 ? 土的天然含水量 w= mw/ms (%) 实验室测定:相对密度瓶法 ds=ms/mw=ρs /ρw, mw为4? C时同体积水的质量 烘干法 环刀法 ? 土的天然密度 ρ=m/V (g/cm3) §1.4 土的物理性质三相比例指标的测定及计算(二) 2. 换算指标 ? 孔隙比 e=Vv / Vs ? 孔隙率 n =Vv / V (%) ? 饱和度 Sr=Vw / Vv (%) ? 干密度、干重度 e ? d ( 1 ? w ) ? / ? ? 1 s w n ? e/(1?e) Sr ?dsw/ e ? ?/( 1 ? w ) d? ρd=ms / V (g/cm3) 、γd = ρd g (kN/m3) ? 饱和密度、饱和重度 ? ( d ? e ) ? / ( 1 ? e ) s a t? s w ρsat=(ms+Vv ρw )/V (g/cm3)、γsat = ρsat g (kN/m3) ? 有效密度、有效重度 ? '? ( d 1 ) ( 1 ? n ) ? s? w ρ′= (ms-Vs ρw )/V (g/cm3)、γ′=ρ′g (kN/m3) §1.4 土的物理性质三相比例指标的测定及计算(三) ?推导各指标间的关系 假设 V s ? 1 则 Vv ? m ? w m w d ? w s? s w m ? s s m ? ? ? ? ? ? d ? s s w s w V ? s w



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