江西交通职业技术学院：《道路建筑材料》课程电子教案（PPT教学课件）第四章 土的工程性质

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 第四章土的工程性质 土是地壳表层的物质,在长期风化、搬运、磨蚀、沉积作用 的过程中,形成大小不等,未经胶结的一切松散物质。土的总体 特征是颗粒与颗粒之间的连接强度较土粒本身强度低,甚至没有 连接性。根据土粒之间有无连接性,大致可将土分为砂类士(砾 石、砂)和粘性土两大类 土从外观颜色看较为复杂,但以黑、红、白为基本色调。颜 色是土颗粒成分的直接反映,黑色是由所含的有机物的腐化染色 而成的;白色常来自石英和高岭石;红色主要由高价氧化铁染色 而成。土的颜色随土的成因环境不同,呈现出多种多样的颜色。 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 第四章 土的工程性质 ❖ 土是地壳表层的物质，在长期风化、搬运、磨蚀、沉积作用 的过程中，形成大小不等，未经胶结的一切松散物质。土的总体 特征是颗粒与颗粒之间的连接强度较土粒本身强度低，甚至没有 连接性。根据土粒之间有无连接性，大致可将土分为砂类土（砾 石、砂）和粘性土两大类 。 ❖ 土从外观颜色看较为复杂，但以黑、红、白为基本色调。颜 色是土颗粒成分的直接反映，黑色是由所含的有机物的腐化染色 而成的；白色常来自石英和高岭石；红色主要由高价氧化铁染色 而成。土的颜色随土的成因环境不同，呈现出多种多样的颜色

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 第一节土的三相组成 令土的三相组成是指土由固体土粒、液体水和气体三相组成。土中 的固体矿物构成土的骨架,骨架之间贯穿着大量孔隙,孔隙中充 填着液体水和气体。 土中固体颗粒 1土的矿物组成 2土的颗粒形状 土中的水 令三、士中气体 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 第一节 土的三相组成 ❖ 土的三相组成是指土由固体土粒、液体水和气体三相组成。土中 的固体矿物构成土的骨架，骨架之间贯穿着大量孔隙，孔隙中充 填着液体水和气体。 ❖ 一、土中固体颗粒 ❖ 1.土的矿物组成 ❖ 2.土的颗粒形状 ❖ 二、土中的水 ❖ 三、土中气体

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 今土中固体颗粒是土的三相组成中的主体,主要由矿物组成, 不同的矿物成分组成对土的物理性质有着不同的影响。组成土的 矿物质主要有原生矿物和次生矿物 1)原生矿物:主要的是石英,其次是长石、云母等。这类矿物 的化学性质稳定,具有较强的抗水和抗风化能力,亲水性差 (2)次生矿物:这类矿物比较复杂,对土的物理性质影响较大。 次生矿物可分为可溶性和不溶性。 可溶性次生矿物化,根据其溶解的难易程度又可分为易溶的 中溶的和难溶的三类。不溶性次生矿物多系风化残余物及新生成 的粘土矿物质。除上述矿物质外,土中还常含有机质土。 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 ❖ 土中固体颗粒是土的三相组成中的主体，主要由矿物组成， 不同的矿物成分组成对土的物理性质有着不同的影响。组成土的 矿物质主要有原生矿物和次生矿物。 ❖ ⑴ 原生矿物：主要的是石英，其次是长石、云母等。这类矿物 的化学性质稳定，具有较强的抗水和抗风化能力，亲水性差。 ❖ ⑵ 次生矿物：这类矿物比较复杂，对土的物理性质影响较大。 次生矿物可分为可溶性和不溶性。 ❖ 可溶性次生矿物化，根据其溶解的难易程度又可分为易溶的、 中溶的和难溶的三类。不溶性次生矿物多系风化残余物及新生成 的粘土矿物质。除上述矿物质外，土中还常含有机质土

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 土的颗粒形状对土的密度和稳定性有着显著的影响。在 描述土粒的形状时,我们常用两个指标:浑圆度和球度 1.浑圆度:反映土粒尖角的尖锐程度的。 浑圆度=∑()/入 (4-1) 冷式中:「一土颗粒突出角的半径; R一土颗粒的内接圆半径; 土颗粒尖角的数量。 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 ❖ 土的颗粒形状对土的密度和稳定性有着显著的影响。在 描述土粒的形状时，我们常用两个指标：浑圆度和球度。 ❖ 1. 浑圆度：反映土粒尖角的尖锐程度的。 ❖ 式中：ri ── 土颗粒突出角的半径； R ── 土颗粒的内接圆半径； N ── 土颗粒尖角的数量。 N R ri N i 浑圆度 ( )/ =1 = （4-1）

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 令2.球度: 王求度= (4-2) 冷式中:Da—在扁平面上与土粒投影面积相等 的圆的半径 D。一最小外接圆半径 3.体积系数VC: c (4-3) 式中:一土粒体积;dm-土粒的最大直径。 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 ❖ 2. 球度： ❖ 式中：Dd ── 在扁平面上与土粒投影面积相等 的圆的半径； ❖ Dc ── 最小外接圆半径。 ❖ 3. 体积系数VC： ❖ 式中：V ─土粒体积；dm ─土粒的最大直径。 c d D D 球度 = （4-2） 3 6 d m V VC  = （4-3）

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 令VC愈小,土粒离圆体愈远。圆球体VC=1;立方体∨C=0.37;棱角 体土粒VC更小 4.形状系数F: B/4 (4-4) 式中:A、B、C分别为土粒的最大、中间、最小尺寸。 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 ❖ VC愈小,土粒离圆体愈远。圆球体VC=1；立方体VC=0.37；棱角 体土粒 VC更小。 ❖ 4. 形状系数 F： ❖ 式中：A、B、C 分别为土粒的最大、中间、最小尺寸。 B A C B F / / = （4-4）

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 土中的水以不同的形式和不同的状态存在,它们对土的工程性质 的起着不同的作用和影响。土中的水按其工程地质性质可分为: 令1.结构水 2.自由水 (1)毛细水 (2)重力水 3.气态水 4.固体水 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 ❖ 土中的水以不同的形式和不同的状态存在，它们对土的工程性质 的起着不同的作用和影响。土中的水按其工程地质性质可分为： ❖ 1. 结构水 ❖ 2. 自由水 ❖ （1）毛细水 ❖ （2）重力水 ❖ 3. 气态水 ❖ 4. 固体水

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 令土中气体指土固体矿物之间的孔隙中,没有被水充填的部分。土 的含气量与含水量有密切关系 土中气体可分为自由气体和封闭气泡两类。自由气体与大气相连 通,通常在土层受力压缩时即逸出,对土的工程性质影响不大; 封闭气泡与大气隔绝,对土的工程性质影响较大,在受外力作用 时,随着压力的增大,这种气泡可被压缩或溶解于水中,压力减 小时,气泡会恢复原状或重新游离出来。若土中封闭气泡很多时 将使土的压缩性增高,渗透性降低。土质学与土力学中将这种含 气体的土称为非饱和土。 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 ❖ 土中气体指土固体矿物之间的孔隙中，没有被水充填的部分。土 的含气量与含水量有密切关系。 ❖ 土中气体可分为自由气体和封闭气泡两类。自由气体与大气相连 通，通常在土层受力压缩时即逸出，对土的工程性质影响不大； 封闭气泡与大气隔绝，对土的工程性质影响较大，在受外力作用 时，随着压力的增大，这种气泡可被压缩或溶解于水中，压力减 小时，气泡会恢复原状或重新游离出来。若土中封闭气泡很多时， 将使土的压缩性增高，渗透性降低。土质学与土力学中将这种含 气体的土称为非饱和土

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 第二节土的物理性质 土的物理性质是指土的各组成部分(固相、液相和气相)的数量 比例、性质、排列方式等所表现的物理状态,是土最基本的工程 性质。 土的密度 二、士与水的关系 令三、土的孔隙性结构指标 令四、土的物理性质指标间的相互关系 五、土的压实 六、粘性土的界限含水量 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 第二节 土的物理性质 ❖ 土的物理性质是指土的各组成部分（固相、液相和气相）的数量 比例、性质、排列方式等所表现的物理状态，是土最基本的工程 性质。 ❖ 一、土的密度 ❖ 二、土与水的关系 ❖ 三、土的孔隙性结构指标 ❖ 四、土的物理性质指标间的相互关系 ❖ 五、土的压实 ❖ 六、 粘性土的界限含水量

4∠道路建筑材料>>精品课程建设 令土的密度是指土的总质量与土的总体积的比值。根据孔隙中含水 的情况可将土的密度分为天然密度(p)、千密度(pa)、饱和 密度(p)。 令1.天然密度:也称湿密度,指天然状态下土的单位体积的质量。 (4-5) 冷式中:p-土的天然密度;m、V土的总质量和总体积(cm3) ms、m-土的颗粒质量和土水分质量g 土的天然密度一般在1.6~22gcm3之间,通常用环刀法、灌 法测定。 江西交通职业技术学院 路桥工程系

江西交通职业技术学院 路桥工程系 >精品课程建设 ❖ 土的密度是指土的总质量与土的总体积的比值。根据孔隙中含水 的情况可将土的密度分为天然密度（ρ）、干密度（ρd）、饱和 密度（ρf）。 ❖ 1. 天然密度：也称湿密度，指天然状态下土的单位体积的质量。 ❖ 式中： ρ ─土的天然密度；m、v─土的总质量和总体积（cm3）； ms、mw─土的颗粒质量和土水分质量g。 ❖ 土的天然密度一般在1.6～2.2 g/cm3之间，通常用环刀法、灌砂 法测定。 V m m V  = m = s + w （4-5）