文档介绍：第二章土的物理性质、水理性质和力学性质
第一节土的物理性质
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。
一、土的基本物理性质
土的二相图（见教材P62图）
（一）土粒密度（particle density）
土粒密度是指固体颗粒的质量ms与其体积Vs之比；即土粒的单位体积质量：
m 3
Ps = — g/cm。
v s
土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少无关。实际上是 土中各种矿物密度的加权平均值。
砂土的土粒密度一般为： g/cm3左右
粉质砂土的土粒密度一般为：
粉质粘土的土粒密度一般为：〜
粘土的土粒密度一般为：-〜?
土粒密度是实测指标。
（二）土 的密度（soil density）
土的密度是指土的总质量m与总体积V之比，也即为土的单位体积的质量。其中:
V=Vs+Vv; m=ms+mw
按孔隙中充水程度不同，有天然密度，干密度，饱和密度之分。
天然密度（湿密度）（density）
天然状态下土的密度称天然密度，以下式表示：
_ m _ ms +mK
土的密度取决于土粒的密度，孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少，它综合反映了土 的物质组成和结构特征。
砂土一般是 1 .4 g/cm3
粉质砂土及粉质粘土 1 .4 g/cm3
粘土为 1 .4 g/cm3
泥炭沼泽土： 1 .4 g/cm3
土的密度可在室内及野外现场直接测定。室内一般采用“环刀法”测定，称得环刀内土 样质量，求得环刀容积；两者之比值。
干密度（drydensity）
土的孔隙中完全没有水时的密度，称干密度；是指土单位体积中土粒的重量，即：固体 颗粒的质量与土的总体积之比值。
Pd = — g/cm3
干密度反映了土的孔隙生，因而可用以计算土的孔隙率，它往往通过土的密度及含水率 计算得来，但也可以实测。
〜 g/cm3
在工程上常把干密度作为评定土体紧密程度的标准，以控制填土工程的施工质量。
饱和密度(saturatio density)
土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度。即，土的孔隙中全部充满液态水时的单 位体积质量，可用下式表不：
式中：pK :水的密度(工程计算中可取1 g/cm3)
- g/cm3
此外：
浮密度
土的浮密度是土单位体积中土粒质量与同体积水的质量之差，即
p'=(ms-Vspw)/V 或p'= psat -pK
由此可见：同一种土在体积不变的条件下，它的各种密度在数值上有如下关系：
Ps > Psat > P> Pd> P'
容重：单位体积的重量
(二)土的含水性
土的含水性指土中含水情况，说明土的干湿程度。
(含水量)
土的含水量定义为土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示，即
m m — m
w =二 x 100% = 七 xlOO%
ms ms
土的含水率也可用土的密度与干密度计算得到：
w=P~Ps xlOO%
Ps
室内测定：一般用“洪干法”，先称小块原状土样的湿土质量，然后置于烘箱内维持 100〜105摄氏度烘至恒重，再称干土质量，湿、干土质量之差与干土质量的比值就是土的含 水量。
天然状态下土的含水率称土的天然含水率。一般砂土天然含水率都不超过40%,以 10-30%最为常见；一般粘土大多在10-80%之间，常见值20-50% =
土的孔隙全部被普通液态水充满时的含水率称饱和含水率
wsat =^^X1OO%
ms
pw水的密度，又称饱和水容度。
饱和含水率又称饱和水密度，它既反映了水中孔隙充满普通液态水时的含水特性，又反 映了孔隙的大小。
土的含水率又可分为体积含水率与引用体积含水率：
体积含水率riw：为土中水的体积与体积之比。
V
nw ==xlOO%
* y
引用体积含水率ew：为土中水的体积与土粒体积之比。
V
eM, = 1x100%
M y
(degree of saturation)
定义为：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示，即：
v
sr =Hxl00%
*
或天然含水率与饱和含水率之比：
W
sr - ——X100%
Wsat
饱和度愈大，表明土中孔隙中充水愈多