【文章內(nèi)容簡介】 ，維持100～ 105℃ 烘至恒重，再稱于土質(zhì)量，濕、干土質(zhì)量之差與干土質(zhì)量的比值，就是土的含水量。 土的含水量 ?%100??swmm?? 天然狀態(tài)下土的密度變化范圍較大。一般粘性土 p=～／ cm3；砂土 ρ= ～ ；腐殖土 ρ= ～。 ? 土的密度測定方法： “ 環(huán)刀法 ” 測定，用一個圓環(huán)刀（刀刃向下）放在削平的原狀土樣面上，徐徐削去環(huán)刀外圍的土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)的土洋壓滿環(huán)刀內(nèi)，稱得環(huán)刀內(nèi)土樣質(zhì)量，求得它與環(huán)刀容積之比值即為其密度。 ? 以上三個指標(biāo)為土的最基本指標(biāo)。 天然密度：天然狀態(tài)下，土單位體積的質(zhì)量，單位為 g/cm179?；?t/m179。，即： Vm?? 土的孔隙比 和孔隙率 （ 1） 土的孔隙比：土中孔隙體積與土體積之比 ， 孔隙比用小數(shù)表示 。 即： 天然狀態(tài)下土的孔隙比稱為天然孔隙比，它是一個重要的物理性指標(biāo)，可以用來評價天然土層的密實程度。一般 ， 縮性土。 （ 2）土的孔隙率：土中孔隙所占體積與總體積之比，用以百分?jǐn)?shù)表示，即： 一般 粘性土 的孔隙率為 30～ 60%， 無粘性土 為 25～ 45%。 nesvVVe ?ee%100?? VVn v土的飽和度 土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比，稱為土的飽和度，以百分率計，即： 砂土根據(jù)飽和度的指標(biāo)值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)，其劃分標(biāo)準(zhǔn)見下表。 完全飽和時，土的飽和度等于 100％。 rS%100??vwr VVS土的干密度 土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量，稱為土的干密度，即： 在工程上常把干密度作為評定土體緊密程度的標(biāo)準(zhǔn)，以控制填土工程的施工質(zhì)量。 土的飽和密度 土孔隙中充滿水時，單位體積質(zhì)量，即 土的天然密度、干密度、飽和密度數(shù)值上的比較？ d?Vm sd ??sat?VVm wvss a t?? ?? 土的重度 （ 四個 ） 在實際應(yīng)用中 ， 經(jīng)常采用土的容重 ， 即土的重力密度 ， 其數(shù)值上等于相應(yīng)土密度與重力加速度的乘積 ，分為四個： 天然容重 γ ： 干容重 γd ： 飽和容重 γsat ： 有效容重 γˊ ： γˊ ＝ γsat － γ W 式中 :g為重力加速度 ， 各指標(biāo)的單位 kN/m3。 注 （ 1） 土的有效容重 （ 浮重度 ） ：在地下水位以下 ，單位體積所受的重力再扣除浮力 。 （ 2） 天然容重 γ 、 飽和容重 γsat 、 有效容重 γˊ用于計算土的自重應(yīng)力 。 綜上所述：土的物理性質(zhì)指標(biāo)：土的密度、土粒比重、土的含水量（ 以上三個指標(biāo)為土的最基本指標(biāo)） 、土的孔隙比、土的孔隙率、土的飽和度、土的干密度、土的飽和密度，一共八個，其中前三個由試驗測定，其余五個可以通過三相草圖換算求得。 二、指標(biāo)的換算 wswsswwswsssdmdmmddVmeV???????)1(1????????利用三相圖進(jìn)行各指標(biāo)間關(guān)系的推導(dǎo)： 令 則 : 1?sVeVv ?推導(dǎo)舉例： edVm ws????1)1( ????????????11 edVm wssd1)1(1 ?????????? wsdws ddeeedVVm wswvss a t ?????1)( ???1—5 無粘性土的密實度 無粘性土的密實度與其工程性質(zhì)有著密切的關(guān)系，呈密實狀態(tài)時，強度較大，可作為良好的天然地基，呈松散狀態(tài)時，則是不良地基。對于同一種無粘性土，當(dāng)其孔隙比小于某一限度時，處于密實狀態(tài)，隨著孔隙比的增大，則處于中密、稍密直到松散狀態(tài)。 以下介紹與無粘性土的最大和最小孔隙比、相對密實度等有關(guān)密實度的指標(biāo)。 無粘性土的相對密實度為 : m a xm a x m i nreeDee???根據(jù) 值可把砂土的密實度狀態(tài)劃分為下列三種： 密實的 中密的 松散的 1 0 .6 7rD??0 . 6 7 0 . 3 3rD??0 . 3 3 0rD??rD 以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù) N評價砂土的密實度 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備見教材第 255頁。 以野外鑒別的方法評價碎石的密實度 1—6 粘性土的物理特征 一 粘性土的界限含水量 粘性土由于其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài) 粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量，叫做界限含水量。 液限、塑限、縮限含水量 ： A、 液限 :液態(tài)與塑態(tài)的分界含水量。 測定方法：錐式液限儀（圖 122所示） B、塑限：土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量。 ? 測定方法：“搓條法”測定。 ? 缺點：主要是由于采用手工操作，受人為因素的影響較大，因而成果不穩(wěn)定。近年來許多單位都在探索一些新方法，以便取代搓條法，如以 “聯(lián)合法” 測定液限和塑限。 二、粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù) 塑性指數(shù)是指液限和塑限的差值 (省去％符號 )，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。 p l pI w w?? 塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的含量有關(guān) 液性指數(shù)是指粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比。 ppll p pw w w wIw w I????? 用液性指數(shù)可表示粘性土的軟硬狀態(tài)，見表 414 塑性指數(shù)的影響因素 ? 影響因素： 與土的顆粒組成，土粒的礦物成分以及土中水的離子成分和濃度等因素有關(guān)。 ? （解釋） 從土的顆粒來說，土粒越細(xì)、且細(xì)顆粒（粘粒）的含量越高，則其比表面和可能的結(jié)合水含量愈高，因而塑性指數(shù)也隨之增大； ? 從礦物成 分來說，粘土礦物可能具有的結(jié)合水量大（其中尤以蒙脫石類為最大），因而塑性指數(shù)也大； ? 從土中水的離子成分和濃度來說，當(dāng)水中高價陽離子的濃度增加時，土粒表面吸附的反離子層的厚度變薄，結(jié)合水含量相應(yīng)減少，塑性指數(shù)也??；反之隨著反離子層中的低價陽離子的增加，塑性指數(shù)變大。 粘性土軟硬程度的劃分 三、粘性土的靈敏度和觸變性 天然狀態(tài)下的粘性土、通常都具有一定的結(jié)構(gòu)性，當(dāng)受到外來因素的擾動時，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒，離子、水分子所組成的平衡體系受到破壞，土的強度降低和壓縮性增大．土的結(jié)構(gòu)性對強度的這種影響，一般用靈敏度來衡量。 土的靈敏度： 是以原狀土的強度與同一土經(jīng)重塑 (指在含水量不變條件下使土的結(jié)構(gòu)徹底破壞 )后的強度之比來表示的。 39。utrqSq? 土的觸變性 ： 飽和粘性土的結(jié)構(gòu)受到擾動，導(dǎo)致強度降低，但當(dāng)擾動停止后，土的強度又隨時間而逐漸增長。粘性土的這種抗剪強度隨時間恢復(fù)的膠體化學(xué)性質(zhì)稱為土的觸變性。 1—7 土的滲透性 土的滲透性是指水流通過土中孔隙難易程度的性質(zhì)，或稱透水性。 地下水的補給與排泄條件，以及在土中的滲透速度與土的滲透性有關(guān)。在計算地基沉降的速率和地下水涌水量時都需要土的滲透性指標(biāo)。 一、地下水的運動形式： 層流 :水流線相互平行的水流。 地下水在土中孔隙或微小裂隙中以不大的速度連續(xù)滲透時屬層流運動。 紊流： 水流線互相交錯的水流。 地下水在巖石 的裂隙或空洞中流動時，速度較大， 會有紊流發(fā)生。 二、達(dá)西定律 砂土 達(dá)西定律 地下水在土中的滲透速度一般可按達(dá)西 Darcy)根據(jù)實驗得到的直線滲透定律計算，其公式如下 (圖 1—25)： v k i?39。()v k i i??粘性土的達(dá)西定律 實驗證明：在砂士中水的流動符合于達(dá)西定律（圖 126中a線）； 而在粘性土中只有當(dāng)水力梯度超過所謂起始梯度后才開始發(fā)生滲流。如圖 126中 b線所示，當(dāng)水力梯度 i不大時，滲透速度 v為零，只有當(dāng) i＞ i1（起始梯度）時，水才開始在粘性土中滲透（ v≠0 ）。在滲透速度 v與水力梯度 i的關(guān)系曲線上有 1和 2二個特征點。點 1相應(yīng)于起始梯度 i，在點 1與點 2之間滲透速度與水力梯度成曲線關(guān)系，達(dá)到點 2（相應(yīng)梯度為 i2）后轉(zhuǎn)為直線 （圖中直線 23），它與橫坐標(biāo)相交于點 i‘。為了簡化計算，如采用該直線在橫坐標(biāo)上的截距 i’作為計算起始梯度，則用于粘性土的達(dá)西定律見前述。 12三、滲流力、流砂、管涌 滲流力：地下水在滲流過程中受到土骨架的阻力，相應(yīng)地，水對土骨架的反作用力，稱為滲流力，以 GD表示。它是一種體積力，所以單位為 kN／ m3。（ P34） 流砂：在地基土中產(chǎn)生自下而上的滲流力時，當(dāng)動水力等于或大于土的有效重度時土體被水沖起。 臨界水頭梯度 Icr=r,/rw 當(dāng) i小于 icr 時不發(fā)生流砂。 防治流砂的主要措施： （ 1）減少或消除基坑內(nèi)外地下水的水頭差； 例如采取先在基坑范圍外以井點降低地下水位后開挖，或在不排水基坑內(nèi)以抓斗等工具進(jìn)行水下挖土等施工方法； 0i w ??? ，（ 2）增長滲流路徑； 例如沿坑壁打入深度超過坑底的板樁，其長度足以使受保護(hù)土體內(nèi)的水力梯度小于臨危梯度； （ 3）在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡滲流力（此法多用于閘壩下游處）。 管涌 水流將土體孔隙中細(xì)粒土帶走，破壞土的結(jié)構(gòu)這種作用為管涌。 管涌的結(jié)果，形成地下土洞，土洞由小擴(kuò)大，導(dǎo)致地面塌陷。 1—8 地基土 (巖 )的分類 地基土 (巖 )分類的任務(wù)是根據(jù)分類用途和土 (巖 )的各種性質(zhì)的差異將其劃分為一定的類別。 土 (巖 )的合理分類具有很大的實際意義，例如根據(jù)分類名稱可以大致判斷土 (巖 )的工程特性、評價土(巖 )作為建筑材料的適宜性以及結(jié)合其他指標(biāo)來確定地基的承載力等。 閱讀 5865頁內(nèi)容。 根據(jù)（ GB500072022)地基土分為 :巖石、碎石類土、砂類土、粉土、粘性土、人工填土。 巖石 ? 巖石（基巖）是指顆粒間牢固聯(lián)結(jié)， 是整體或具有節(jié)理、裂隙的巖體。 ?分類：根據(jù)堅硬程度 ； 根據(jù)風(fēng)化程度的劃分； 根據(jù)巖石完整程度劃分。 碎石類土 ? 碎石類土是粒徑大于 2mm的顆粒含量超過全重 50％ 的土 。 ? 碎石類土根據(jù)粒組含量及顆粒形狀分為漂石或塊石、卵石或碎石、圓礫或角礫，其分類標(biāo)準(zhǔn) ，見表 24。 砂類土 ? 砂類土是指粒徑大于 2mm的顆粒含量不超過全重 50％ 、 粒徑大于 過全重 50％ 的土 。 ? 砂類土按粒組含量分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂，其分類標(biāo)準(zhǔn)見表 25。 粉土 ?粉土是指粒徑大于 量不超過全重 50％ 、 塑性指數(shù)小于或等于 10的土 。 粘性土 ? 粘性土是指塑性指數(shù)大于 10的土。 ? 粘性土按塑性指數(shù) Ip的指標(biāo)值分為粘土和粉質(zhì)粘土。 ? 分類標(biāo)準(zhǔn)： 塑性指數(shù)大于 17時，為 粘土 ； 塑性指數(shù)小于等于 17大于 10時 ， 為 粉質(zhì)粘土 。 人工填土 ? 人工填土是指由人類活動而堆填的土。 ? 分類 :素填土、壓實填土、雜填土 、沖填土等。 ? 其他特殊土：淤泥和淤泥質(zhì)土； 紅粘土和次生紅粘土。 第二章 地基的應(yīng)力和變形 研究地基的應(yīng)力和變形，必須從土的應(yīng)力與應(yīng)變的基本關(guān)系出發(fā)來研究。當(dāng)應(yīng)力很小時，土的應(yīng)力～應(yīng)變關(guān)系曲線就不是一根直線 (圖2—1)，亦即土的變形具有明顯的非線性特征。 2—1 概 述 土中應(yīng)力 土的自重應(yīng)力：由土體本身自重引起