第3章土的物理性质及工程分类

第3章 土的物理性质及工程分类 3.1 概述 第二章介绍了土的成因类型、土的颗粒组成、矿物成分和结构构造等知识，这些是从质的方面了解土的性质的依据。一般地讲，还需要从量的方面了解土的组成。土中的土粒、水和气三部分的质量（或重力）与体积之间的比例关系，随着各种条件的变化而改变。土粒一般由矿物质组成，有时含有机质，构成土的固体部分。土粒构成土的骨架，称为土骨架。土骨架间布满相互贯通的孔隙。这些孔隙有时完全被水充满，称为饱和土；有时一部分孔隙被水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土；有时也可能完全充满气体，就称为干土。水和溶解于水的物质构成土的液体部分。空气和其它一些气体构成土的气体部分。这三种组成部分本身的性质以及它们之间的比例关系和相互作用决定土的物理力学性质。因此，研究土的性质，必须研究土的固体、液体和气体的三相组成。 mmmmVVVVVawsawsv气 体水土 粒3.2 土的三相比例指标 自然界的土体由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（土中气体）组成，通常称为三相分散体系。对于一般连续性材料，如混凝土，只要知道密度 ，就能直接说明这种材料的密实程度，即单位体积内固体的质量。对于三相体的土，由于气体的体积可以不相同，同样一个密度 ，单位体积内可以是固体颗粒的质量多一些，水的质量少一些；也可以是固体颗粒的质量少一些而水的质量多一些。因此，要全面说明土的三相量的比例关系，就需要有若干个指标。 3 .2 .1 土的三相草图 为了获得清晰的定量概念，并便于计算，在土力学中通常用三相草图来表示土的三相组成，如图3–1 所示。在三相图的右侧，表示三相组成的体积；在三相图的左侧，则表示三相组成的质量。图中符号的意义如下： V —土的总体积； vV —土中孔隙体积； wV—土中水的体积； aV —土中气体的体积； sV —土中固体土粒的体积； m —土的总质量； wm—土中水的质量； am —土中气体的质量，am≈0； sm —土中固体土颗粒的质量。 在上述的这些量中，独立的量有sV 、wV、aV 、wm、sm 五个。1cm 3 水的质量通常等于1g，故在数值上wV= wm。此外，当研究这些量的相对比例关系时，总是取某一定数量的土体来分析，例如取 V=1cm 3，或 m =1g，或 VS=1cm 3 等，因此又可以消去一个未知量。这样，对于这一定数量的三相土体，只要知道其中三个独立的量，其它各个量就可从图中直接换算得到。所以，三相草图是土力学中用以计算...