岩土工程概论(1土的工程性质学生用)1.ppt
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一、土的形成气相固相土的粒径级配(二)、土的液相二、土的液相(一)吸着水强吸着水性质接近于固体,冰点很低(-78摄氏度),沸点较高,且不能传递压力。弱吸着水也称为薄膜水,不能传递压力,也不能在孔隙水中自由流动,但它可以因电场引力的作用从水膜厚的地方向水膜薄的地方转移。由于它的存在,使土具有塑性、粘性、影响土的压缩性和强度,并使土的透水性变小。(二)自由水离开土颗粒表面较远,不受土颗粒电分子引力作用,且可自由移动的水称为自由水,冰点为0摄氏度。(分为毛细管水和重力水)2.重力水在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称微重力水,是存在于地下水位以下透水层中的水。具有溶解能力,能传递静水和动水压力,对土颗粒有浮力作用。当它在土孔隙中流动时,对所流经的土体施加渗流力(亦称动水压力、渗透力),计算中应考虑其影响。(二)、土的液相三、土的结构与构造三、土的结构与构造三、土的构造四、土的物理性质四、土的物理性质土的重度亦称为容重,定义为单位体积土的重量,用γ表示,单位为kN/m3。表达式如下:式中:W——土的重量,单位为kN;g——重力加速度。(二)土粒比重Gs土粒比重定义为土粒的质量(或重量)与同体积4℃时纯水的质量(或重量)之比(无因次),其表达式为:或式中:——土粒的密度,即土粒单位体积的质量;——4℃时纯水的密度,1.0g/cm3——4℃时纯水的重度。(三)土的含水率w土的含水率,曾称为含水量,定义为土中水的质量与土粒的质量之比,以百分数表示,其表达式为:测定含水率常用的方法是烘干法,先称出天然土的质量,然后放在烘箱中,在100℃~105℃常温下烘干,称得干土质量,按上式可算得。二类(一)土的孔隙比e定义:土中孔隙的体积与土粒的体积之比,以小数表示,其表达式为:(二)土的孔隙率n定义:土中孔隙的体积与土的总体积之比,或单位体积内孔隙的体积,以百分数表示,其表达式为:(三)土的饱和度Sr定义:土中孔隙水的体积与孔隙体积之比,以百分数表示,其表达式为:土的干重度:单位体积内土粒的重量,表达式为:土烘干,体积要减小,因而,土的干密度不等于烘干土的密度。土的干密度或干重度也是评定土密实程度的指标,干密度或干重度愈大表明土愈密实,反之愈疏松。(五)饱和密度ρsat与饱和重度γsat饱和密度定义:土中孔隙完全被水充满土处于饱和状态时单位体积土的质量。表达式为:在饱和状态下,单位体积土的重量称为饱和重度,其表达式为:(六)浮密度ρ’与浮重度(有效重度)γ’土在水下,受到水的浮力作用,其有效重量减小,因此提出了浮重度,即有效重度的概念,土的浮重度是单位体积内的土粒重量与同体积水重量之差其表达式为:与其相应,提出了浮密度的概念,土的浮密度是单位体积内的土粒质量与同体积水质量之差,其表达式为:或从上述四种土的密度或重度的定义可知,同一土样各种密度或重度在数值上有如下关系:物理性质指标间的换算常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个,通过换算可以求出其余的六个。物理性质指标间的换算(一)孔隙比与孔隙率的关系设土体内土粒的体积为1,则可知,孔隙的体积Vv为e,土体的体积V为(1+e),于是有:或(二)干密度与湿密度和含水率的关系设土体的体积V为1,则ρd=ms/V,则土体内土粒的质量ms为ρd,由w=mw/ms,水的质量mw为w•ρd。于是,按定义可得:或(三)孔隙比与比重和干密度的关系设土体内土粒的体积为1,则按,孔隙的体积Vv为e;由ρs=ms/Vs得土粒的质量ms为ρs。于是,按ρd的定义可得:整理得:(四)饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系设土体内土粒的体积为1,则按e=Vv/Vs得孔隙体积Vv=e;由ρs=ms/Vs得土粒的质量ms=ρs。按w=mw/ms,水的质量mw=w•ρs,则水的体积Vw=mw/ρw=w•ρs/ρw。于是,当土饱和时,即Sr为100%,则:式中:wsat——饱和含水率。(五)浮密度与比重和孔隙比的关系设土体内土粒体积为1,则按e=Vv/Vs,孔隙的体积Vv为e;由ρs=ms/Vs得土粒的质量ms为ρs。于是,(六)饱和重度与比重和孔隙比的关系土的三相组成直接影响着土的工程性质土的含水量土的物性指标换算关系【例题1-1】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3,称得其质量为108g,将其烘干后称得质量为96.43g,根据试验得到的土粒比重Gs为2.7,试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。【解】(1)已知V=60cm3,m=108g,则得ρ=m/v=108/60=1.8g/cm3(2)