2019岩土工程师基础考试考点冲刺：土的物理性质和工程分类

　　第一节 土的物理性质和工程分类

　　一、土力学、地基和基础的概念

　　土力学是用力学知识和土工测试技术，研究土的物理、力学性质，研究土的变形及其强度规律的一门科学。

　　工程上所研究的土，可作为建筑环境(如地下工程周围的土介质)、建筑材料(如修筑路基和土坝的土料)和支承建筑物荷载的地基。

　　建筑物或构筑物可分为上部结构、下部结构两部分。下部结构即基础，其作用是支承上部结构荷载，并将其传给地基，见示意图18-1。

　　二、土的生成和组成

　　(一)土的生成

　　土是岩石经风化(物理、化学、生物风化)作用后，再经其他各种外力地质作用(如搬运、沉积)的产物。是由固体颗粒、水和空气组成的三相体，这三种成分混合分布。为研究方便，将三相体中的固体颗粒(简称为土粒)、水和气体分别集中起来，

　　(二)土的组成及相关概念简述

　　1.固相——即土的颗粒，它的矿物成分、颗粒大小、形状与级配影响土的物理力学性质。

　　(1)土的粒组，将土中颗粒按适当粒径范围分组，使各组内土粒大小、性质大体相近。划分粒组的分界尺寸，称为界限粒径。我国按界限粒径200、20、2、0.05、和0.005(单位为mm)把土粒分为六组：漂石(块石)、卵石、圆砾、砂粒、粉粒和粘粒。

　　(2)土的级配，即土中各粒组的相对含量(各粒组质量占全部粒组质量的百分比)，可通过颗粒分析试验测得，用级配累计曲线表示

　　(3)土的结构，指土粒及其集合体的大小、形状、相互排列与联结等综合特征。有三种：单粒结构(颗粒较大)，如砂粒、碎石;蜂窝结构(颗粒较细)，如粉粒;絮状结构(颗粒极细)，如粘粒。

　　(4)土的构造，指物质成分和颗粒大小等相近的各部分土层之间的相互联系特点。主要有层理构造(分水平、交错两种)、裂隙构造和分散构造。

　　2.液相——即土中水。可以呈固态(冰)、液态(水)、气态(水蒸气)存在于土中。从水膜理论的角度来看，水的分类如下：

　　(1)结合水

　　强结合水(吸着水) 可塑状态黏土仅含此水呈固态

　　弱结合水(薄膜水) 可塑状态黏土多含此水，特别对黏性土的性质影响大

　　地下水位以下透水层中的水

　　(2) 自由水

　　重力水 地下水位以下透水层中的水

　　毛细水 孔隙中的自由水，也能在地下水位以上存在

　　3.气相一一即土中气

　　通畅气 与大气相连，常存在于粗粒土中

　　封闭气 封闭于孔隙中，常存在于细粒土中

　　三、土的三相比例指标

　　(一)由试验直接测定的基本指标

　　(二)换算的物理性质指标

　　四、黏性土的物理状态指标

　　(一)黏性土的状态与界限含水率

　　1.界限含水率

　　黏性土由某一状态转入另一状态时的分界含水率，称为土的界限含水率。

　　2.液限和塑限

　　在国际上称为阿太堡界限(Atterberg Limit)，它们是黏性土的重要物理特性指标。

　　液限：土由流动状态变成可塑状态的界限含水率称为液限，以符号ωL表示。

　　塑限：土由可塑状态变化到半固体状态的界限含水率称为塑限，以符号ωp表示。

　　缩限：由半固体状态变化到固体状态的界限含水率称为缩限，以符号ωs表示，不常用。

　　六、1土的压实性

　　有时建筑物建筑在填土上，为了提高填土的强度，增加土的密实度，降低其透水性和压缩性，通常用分层压实的办法来处理地基。

　　实践经验表明，对过湿的土进行夯实或碾压时就会出现软弹现象(俗称“橡皮土”)，此时土的密实度是不会增大的。对很干的土进行夯实或碾压，显然也不能把土充分压实。所以，要使

　　土的压实效果最好，其含水率一定要适当。在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大密实度时的含水率，称为土的最优含水率(或称最佳含水率)，用叫ωop表示。相对应的干重度叫做最大干重度，用γdmax表示。

　　土的最优含水率可在试验室内通过击实试验测得。试验时将同一种土，配制成若干份不

　　同含水率的试样，用同样的压实能量分别对每一份试样进行击实[试验的仪器和方法见现行

　　《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999)]，然后测定各试样击实后的含水率ω和干重度

　　γd从而绘制含水率与干重度关系嗌线(见图18-5)，称为压实曲线。从图中可以知道，当含水率较低时，随着含水率的增大，土的干重度也逐渐增大，表明压实效果逐步提高;当含水率超过某一限值ωop时，干重度则随着含水率增大而减小，即压实效果下降。这说明土的压实效果随含水率的变化而变化，并在击实曲线上出现一个干重度峰值(即最大干重度γdmax)，相应于这个峰值的含水率就是最优含水率。