槽钢理论公式(关于干容重、浮容重、饱和容重)土力学带公式

2020年10月2日发(作者：卜兆颐)
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土的三相指标

图 1-2 土的三相图
（ 1 ）土的天然密度 或重度
单位体积土的质量（重量）。
（ kgm3 ） （ 1-3a ）
（ kNm3 ） （ 1-3b ）
且有关系
（ 1-4 ）
试验测定方法：环刀法等。
（ 2 ）土的含水量（率）
w

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土中水的质量（重量）与土粒质量（重量）之比，以百分数表示。
（ 1-5 ）
试验测定方法：烘干法
（ 3 ）土粒相对密度（土粒比重）
G
s
土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积 4oC 纯水的质量之比。
（无量纲） （ 1-6 ）
试验测定方法：比重瓶煮沸法。由此还可得到
（ 1-7 ）
以下指标由基本指标导出。设土颗粒的体积为 1 ，按照各指标的定义，可得到
单元土的三相简图如图 1-3 所示。
图 1-3 单元土的三相简图
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（ 4 ）孔隙比
e

孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示。
（ 1-8 ）
（ 5 ）孔隙率
n

土中孔隙体积与土的总体积之比。
（ 1-9 ）
且有
或 （ 1-10 ）
（ 6 ）饱和度
Sr

土中所含水分的体积与孔隙体积之比 , 反映了土体中孔隙被水充满的程度。
（ 1-11 ）
（ 7 ） 土的饱和容重 和浮重度（有效重度）
饱和重度为土处于饱和状态时的重度，浮重度为土浸入水中受到浮力时的重度。
（ 1-12 ）
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（ 1-13 ）
（ 8 ）干重度
土中颗粒的重量与土体积之比。
（ 1 － 14 ）
（ 9 ）各重度之间的比较
（ 1 － 15 ）
（ 10 ）最大干容重和最优含水量
同一种土，采用同一种方法压密击实时，所能达到的 最大干容重与其含水量有关，
达到最大干容重时所对应的含水量称为最优含水量，显然干容重最大时，填 土的
密实度最高。
7 ．土的物理状态
土的物理状态主要是指：
无粘性土：密实程度，疏松或密实。粘性土：稠度，即土的软硬程度。
土的干湿软硬松密等状态。
（ 1 ）无粘性土密实程度指标
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① 孔隙比
孔隙比愈大，则土愈松散，反之越密实。
孔隙比仅适用于级配相近的土的密实度的比较，且取原状土样测定孔隙比 比
较困难。
② 相对密度
D
r
（ 1 － 16 ）
其中，
e
为原状土的孔隙比， 和 分别为该种土所能达到的最大、最小
孔隙比。同样，它也存在着原状土孔隙比 较难测定的问题。
③ 标准贯入系数
N
63.5
通过现场标准贯入试验确定，适用范围较广。
（ 2 ）粘性土的状态及可塑性
即粘性土的软硬程度，或称稠度状态，如图 1-4 所示。其中：

图 1-4 粘性土的物理状态
液 态：含水量较大，颗粒之间有自由水，且粒间联结很弱。宏观上表现为粘土
处于粘滞流动状态。
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可塑态：颗粒之间的主要为外层间的结合水，土粒之间有一定的联结力。宏观上
表现为土的 形状可任意改变而不裂不断，外力解除后，土仍保持改变后的形状，
这种性能称为可塑性，是粘性土区别 于无粘性土的重要特征。
半固态：颗粒间的水主要是强结合水和扩散层的内层结合水，粒间联结比较 牢固，
土失去可塑性。
固 态：土间之水为强结合水，粒间联结非常牢固，土体积已不随含水量的减少
而减少。
它有以下几个稠度界限（粘性土由一种状态变为另一状态的分界含水量）：
液限：由液性状 态转变为塑性状态时的分界含水量。由锥式（碟式）液限仪法或
液塑限联合测定法确定。
塑限：由塑性状态转变为半固体状态时的分界含水量。由搓条法或液塑限联合测
定法确定。
缩限：由半固态转变为固态的分界含水量。
（ 3 ）塑性指数
（ 1 － 17 ）
反映粘性土的可塑性的大小，综合 反映出该种土的固有特性（指颗粒组成、矿
物成分、结构性等），可作为粘性土分类的指标。
（ 4 ）液性指数
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（ 1 － 18 ）
由此可判断粘性土所处的物理状态：
，半固态或固态；
5 ．土（岩）的工程分类
，可塑态； ，液 态
以《建筑地基基础设计规范》（ GB5007 － 2002 ）为例，作为建筑地基的土
( 岩 ), 可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等六类。其中，
岩石按强 度、完整程度等分类，粗粒土按其级配（及颗粒是否圆滑）分类，细粒
土按塑性指数分类。
（ 1 ）岩石
按强度：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。
按完整程度：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。
（ 2 ）碎石土
碎石土是指粒径大于 2mm 的颗粒含量超过总质量的 50% 的土，由大到小，包
括：漂石（块石）、卵石（碎石）、圆砾（角砾）砾。
（ 3 ）砂土
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砂土是指粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过总质量的 50% ，粒径大于
0.075mm 的颗粒含量超过总质量的 50% 的土，由大到小，包括：砾砂、粗砂、
中砂、细砂、粉砂。
（ 4 ）粉土
粉土是指粒径大于 0.075mm 的颗粒含量不超过总质量的 50% 且塑性指数
IP
≤ 10 的土。
（ 5 ）粘性土
粘性土是指塑性指数
粘土。
的土。其中： ，粉质粘土； ，
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土的物理化学性质
种类 天然含水比重
量%
沙土
干密度天然孔隙比 内摩擦角 凝聚力湿容重饱和容重浮容重水上摩水下摩水上凝聚水下凝聚渗透系数承 载力特征标准贯入锤
gm
3
2.65～
2.69
粉土 6.67-21.80 2.7
2.71
粉质21.33-31.67 2.72～1.47-1.68
粘土
粘土
2.73
2.74～
2.76


0.624-0.869 18-24.6 26-51 1.81 1.99 0.99 21 27 24 19 1.86*10-5 120kpa
～1.57-1.76 0.537-0.729 26.7-30.5 21-45 1.85 1.91 0.91 22 28 24 18 2.16*10-4 120kpa 10-13
30cm
15-19
30cm

击
击

kpa

gm
3


gm
3


gm
3


擦角

擦角

力kpa

力kpa

cms

值fak

基数

岩石物理化学性质
种类 密度 比重 饱和抗压强度 软化系数 抗拉强度 承载力特征值
fak
砂岩、砂砾岩

砂土的密实度
密实度 密实 中密 稍密 松散
2.35-2.58

2.68

4-20mpa

0.5-0.68

1.0-1.5mpa

400kpa










标贯击数 N>30 30>=N>15 15>=N>10 N<=10
粘性土软硬状态的划分
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状态 坚硬
I
L

硬塑 可塑 软塑 流塑
I
L
<=0 0< I
L
<=0.25 025< I
L
<=0.75 0.75< I
L
<=1 I
L
>1
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