同济大学土力学复习

同济高校物理学复习提纲 第一章 土的物理性质及其工程分类 学习目标 驾驭土的物理性质和土的物理性质指标计算方法，驾驭土的工程分类方法。 学习基本要求 1．了解土的成因和组成 2．驾驭土的物理性质指标 3．娴熟驾驭无粘性土和粘性土的物理性质 4．了解土的结构性和击实性 5．驾驭土的工程分类原则，土的类别与其工程特性的关系 第一节 土的三相组成 土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的，通常称为土的三相组成。 随着三相物质的质量和体积的比例不同，土的性质也将不同。 土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同性质。 一、土的固相 土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质，称为土粒。 对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和形态来描述。 （一）、土的矿物成分 土中的矿物成分可以分为原生矿物和次生矿物两大类。 （二）土的粒度成分 定量地描述土粒的大小及各种颗粒的相对含量的方法（间接的方法） 对于粒径大于0.075mm地土粒常用筛分析的方法； 而对小于0.075mm的土粒则用沉降分析的方法。 粒度成分不同粒径颗粒的相对含量。描述土的颗粒组成状况。 1、土的粒组划分（p6表格自己看着办） 粒组大小相近的土粒合并为组，称为粒组。 2、粒度成分及其表示方法 土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示），它可用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。 常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法和三角坐标法。 （1）表格法是以列表形式干脆表达各粒组的相对含量的方法。 （2）累计曲线法是一种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标（按对数比例尺）表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。 在累计曲线上，可确定两个描述土的级配的指标 不匀称系数；曲率系数（描述累计曲线整体形态的指标） d10，d30，d60分别相当于累计百分含量为10％，30％和60％的粒径； d10 称为有效粒径； d60 称为限制粒径。 不匀称系数Cu反映大小不同粒组的分布状况 Cu＜5的土称为匀粒土，级配不良； Cu越大，表示粒组分布范围比较广， Cu＞10的土级配良好。 但如 Cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。 （3）三角坐标法这也是一种图示法，它利用等边三角形随意一点至三个边（h1,h2,h3）的垂直距离的总和恒等于三角形之高H的原理，用表示组成图的三个粒组的相对含量，即图中的三个垂直距离可以确定一点的位置。 注三角坐标法只适用于划分为三个粒组的状况。 （4）三种粒度成分表示方法比较 表格法能很清晰地用数量说明土样地各粒组含量，但对于大量土样之间的比较就显得过于冗长，且无直观概念，运用比较困难。 累计曲线法能用一条曲线表示一种土的粒度成分，而且可以在一张图上同时表示多种土的粒度成分,能直观地比较其级配状况。 三角坐标法能用一点表示一种土地粒度成分，在一张图上能同时表示很多土地粒度成分，便于进行土料的级配设计，三角坐标图中不同地区域表示土的不同组成，因而还可以用来确定按粒度成分分类的土名。 3、粒度成分分析方法 （1）土的颗粒级配指土中土颗粒各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）。 （2）对于粗粒土可以采纳筛分法，而对于细粒土（粒径小于0.075 mm）则必需用沉降分析法测定其粒度成分。 筛分法是用一套不同孔径的标准筛把各种粒组分别出来的方法。 沉降分析法是依据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的司笃克斯公式来确定各粒组相对含量的方法。 用沉降分析法测定土的粒度成分可用两种方法比重计法和移液管法。 （三）土粒的形态（p8-9自己看） 二、土的液相（见教材第九页） 三、土的气相（见教材第九、十页） 其次节 土的三相比例指标 土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。 土的三相图 一些说明 图（c）中土样的体积V为土中空气的体积Va，水的体积Vw和土粒的体积Vs之和； 土样的质量m为土中空气的质量ma、水的质量mw和土粒的质量ms之和； 由于空气的质量可以忽视，故土样的质量m可用水和土粒质量之和（mw＋ms）表示。 三相比例指标可分为两种，一种是试验指标；另一种是换算指标。 一、试验指标 （1）土的密度ρ是单位体积土的质量。；重度 （2）土粒密度 ρs 土粒密度是干土粒的质量与其体积之比。 土粒相对密度是指土的质量与4 ℃时同体积水的质量之比，其值与土粒密度相同，但没有单位，在用作土的三相指标计算时必需乘以水的密度值才能平衡量纲。 （3）土的含水量w土中水的质量 mw 与固体（土粒）质量 ms 之比。 二、换算指标 （1）干密度 ρd 土的固相质量 ms 与土的总体积V 之比。 （2）土的饱和密度 ρsat 土的饱和密度是当土的孔隙中全部为水所充溢时的密度，即全部充溢孔隙的水的质量 mw 与固相质量 ms 之和与土的总体积 V 之比。 （3） 有效重度γ 扣除浮力以后的固相重力与土的总体积之比（又称为浮重度）。 （4）土的孔隙比e 孔隙的体积 Vv 与固相体积 Vs 之比，以小数计。 （5）土的孔隙率n 孔隙的体积 Vv 与土的总体积 V 之比。 （6）土的饱和度Sr 指孔隙中水的体积 Vw 与孔隙体积Vv 之比，常用百分数表示。 三、三相比例指标的换算 第三节 土的结构（见教材第十三、十四页） 第四节 粘性土的界限含水量 一、粘性土的状态与界限含水量 （1）分界含水量从一种状态变到另一种状态的分界点。 （2）液限wL流淌状态与可塑状态间的分界含水量。 （3）塑限wP可塑状态与半固体状态间的分界含水量。 （4）缩限wS半固体状态与固体状态间的分界含水量。 （5）塑限wP和液限wL在国际上称为 阿太堡界限。 （6）塑限wP 是用搓条法测定的。 （7）液限wL 可用两种方法测定平衡锥式液限仪、碟式仪。 二、塑性指数 可塑性是粘性土区分于砂土的重要特征。可塑性的大小用土处在塑性状态的含水量改变范围来衡量，从液限到塑限含水量的改变范围愈大，土的可塑性愈好。这个范围称为塑性指数 Ip IpwL-wp 塑性指数习惯上用不带％的数值表示。 塑性指数是粘土的最基本、最重要的物理指标之一，它综合地反映了粘土的物质组成，广泛应用于土的分类和评价。 三、液性指数 液性指数 IL 是表示自然含水量与界限含水量相对关系的指标，其表达式为 ILω-ωPωL-ωP 可塑状态的土的液性指数在0到1之间，液性指数越大，表示土越软；液性指数大于1的土处于流淌状态；小于0的土则处于固体状态或半固体状态。 第五节 砂土的密实度 1、相对密实度 当砂土处于最密