所谓土的物理状态.doc

文档介绍：所谓土的物理状态
? 土的密实度通常指单位体积的土体中固体颗粒的含量。从这个意义 上讲，在上一节的三
相比例指标中，干密度Pd和孔隙比e (或孔隙率n)都是表示土的密 实度的指标。但这种直接用土粒的含量或孔隙含量表示密实度的方法具有 明显的缺点，最主要的就是它们没有考虑到土粒粒径级配这一重要因素的 影响，不同级配的砂土，即使孔隙比相同，所处的松密状态并不会相同。
?为了更好的表明粗粒土的密实状态，可以将天然孔隙比e与同一种 土的最密实状态的孔
隙比emin和最松散状态孔隙比emax进行对比，看天然的e是靠近 emin还是靠近emax,以此来判别它的密实度。这种度量密实度的指标称 为相对密实度(relative density)Dr 。
(1-13) Dr?
emax?eemax?emin
?显然，当e接近于emin时，Dr接近于1, 土呈密实状态，当e接 近于emax时，Dr接近于
零，土呈松散状态。通常根据Dr可以把粗粒土的松密状态分为下列
三种：(According to Terzaghi)
Dr <1/3 松散
密实
1/3 < Dr <2/3 中密
Dr > 2/ 3
?天然砂土的密实度只能在现场利用标准贯入试验、静力触探试验等 原位测试方法来获
得。 ,将天然砂土分为表1-2 中的四种密实度状态。(According to Code for design of building foundation GB50007-2002)
天然砂土的密实度划分 表1-2
砂土的密实度 松散 稍密 中密 密实
N <10 10 <N <15 15 <N <30
&gt；30
?碎石土可以用可挖性、可钻性等方法进行现场鉴别，一般也可区分 为密实、中密和稍密三种密实度状态。
?细粒土(粘性土)无法在实验室测定最大和最小孔隙比，实际上也 不存在emax和emin,因此只能根据孔隙比e或干密度p d来判断其密实 度。
二、粘性土(细粒土)的物理状态
(consistency)状态
?粘性土最主要的物理性质是它的软硬程度，即稠度。它代表土颗粒 之间结合的强弱，土
对流动的抵抗能力。
? 土中含水量很低时，水都被颗粒表面的电荷紧紧吸着于颗粒表面, 成为强结合水。强结
合水的性质接近于固体。因此，当土粒之间只有强结合水时，土表现 为固态或半固态（semisolid）（决定于水膜的厚薄）。
?当含水量增加，土粒周围的水膜加厚，除强结合水外还有弱结合水, 弱结合水呈粘滞状
态，不能传递静水压力，不能自由流动，但受力可以变形，能从水膜 较厚处向邻近较薄处移动。此时土体可以被捏成任意形状而不破裂，外力 取消后仍然保持改变后的形状，这种状态称为塑态。弱结合水的存在是土 具有可塑性的原因。土处在可塑状态的含水量变化范围大体上相当于土粒 所能吸附的弱结合水含水量，这一含量的大小主要决定于土的比表面积和 矿物成分。
粘性大的土比表面积大，矿物颗粒亲水能力强的土，自然也就能够吸 附较多的结合水，所以它的塑态含水量的变化范围也必定大。
?当含水量继续增加，土中除结合水外，还有相当数量的水处于电场 引力范围之外，成为
自由水，这时土粒之间被自由水隔开，土体不能承受任何剪应力，而 成流动状态。可见，粘性土的稠度反映了土粒之间的联结强度随含水量而 变化的情况。
（）
?粘性土从某种（稠度）状态进入另一种（稠度）状态的分界含水量 对粘性土的工程分类
和工程性质评价具有重要意义。
?工程上常用的分界含水量有液限wL和塑性wP。
?液限（liquid limit wL）： 土由塑性状态转变为液态（流态）时的含水
量。此时，土中结
合水含量最高，并开始有自由水了。
?塑限(plastic limit wP)： 土从半固态进入塑性状态时的含水量，此 时，土中强结合水含
量已达最大，并开始含有弱结合水。
?目前，液限wL的测定常用液限仪，塑限的测定常用手搓法，当然 也有用联合测定仪一起
测定液限和塑限的，但这些测试方法只能近似给出分界含水量，并且 也存在理论上的不足，具体实验方法、操作要点在上实验课时再讲。
?除了液限、塑限外，还有缩限(shrinkage limit wS),它是指粘性土呈 现为半固态与固态之
间的分界含水量。

?为了更加清楚的表明粘性土的稠度，人们常将土的天然含水量w与 液限和塑限进行比较，并引入了相对稠度(液性指数，liquidity index, I L) 的概念：
w?wPIL?wL?wP(l-14)
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