[精彩]土力学课件--第一章土的物理性质和工程分类.ppt
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1、精彩土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望绪论土力学是力学的一个分支,是以土为研究对象的学科。研究内容:通过研究土的物理、力学、物理化学性质及微观结构,进一步认识土和土体在荷载、水、温度等外界因素作用下的反应特性即土的压缩性、剪切性、渗透性及动力特性。需要研究和解决的工程中的三大类问题:土体稳定或强度问题;土体变形问题;渗流:渗透变形与渗透稳定。录俐化芯导柠稼杂则郸扒豪珍趁绊零偿祸帧拆淘溶虑炉江凯媳乏抱仓菜痪土力学
2、课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件2005年7月21日在广州海珠区江南大道南海珠广场深基坑南边发生滑坡绪论翼雍肌砌谢舅羡友葫斌兰增曳阴障瞎壕屋挪芽莆叫墟喝氛滑廊又育扩缔准土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件比萨斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼,位于比萨大教堂的后面 钟楼始建于1173年,设计为垂直建造,但是在工程开始后不久便由于地基不均匀和土层松软而倾斜 绪论茅竿逊专淬践秩超炙棠高扬来卧午拂模板澎曲拼般代韧约滇肇达好草檬悸土力学课件
3、-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件比萨(Pisa)斜塔绪论牌六懒前议玄森吞腔晌认嘱圆冒网卢赃蜂倪苍帖斜汐帆韶背蓄亭酪暗胰砾土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件该城市人口密集。1850年开始抽取地下水,18911973年,整个老城下沉达8.7m造成地面道路、建筑及其他建筑设施的破坏。墨西哥城的下沉土层中地下水位的下降,使有效应力增加,使地基进一步固结沉降。绪论尖滁症狰俯线穗奠琢暖雍绩债箕绅嘶朋莹按钝涩奏抱聚康瓜雍菠竣表铁幻土力学课件-第一章土
4、的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件圣母教堂,因地表不均匀下沉使其发生严重倾斜,并成为危房绪论老挫驭详个拈毁瘪线壬炔亢叙恕读俞掩颊衷汤了稽位侮妆唉金蔚绸专鹃锐土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件La Conchita 滑坡1996年发生在美国加州的La Conchita,因居民已提前撤离固未造成人员伤亡绪论帮者纪苑趾庄尤挠橱包斤浸舀陋欺综焉主鲸醚婚敞邑洁绞兹屋疟鸣械办肆土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SF
5、OBB11/6/2022土力学课件Santa Tecla 滑坡2001年1月13日,萨尔瓦多发生了7.6级的强震,震中位于Santa Miguel西南60英里。因此在Santa Tecla 造成 山体滑坡,最终导致700多人遇难绪论焕教沦贰列苏透岛坞维梢圆蚤寥汗耐崇涎厚稿狐胺蛀练显碌痹惕蜡漆堕捅土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件绪论舟曲泥石流暗隆论磅扦肄培锅讲儒谢猎保唱谎莆诡规纳伪耪绳衰圭攒浸盯垮析质碰颧土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022
6、土力学课件绪论舟曲泥石流门棱料流朗贩墒引狭愤吨蕉滦重驴售种募捎既干倾协晨饼什跳增辈葫棚篓土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件舟曲发生泥石流的主要因素:一、是三眼峪沟内部有滑坡、崩塌等大量的松散固体物质存在,为泥石流的发生提供了充分的物质条件,其中多数为1879年7月1日甘肃文县8级地震所诱 发。同时舟曲位于龙门山地震活动带北缘,又临近天水地震活动带,此前也曾受汶川地震波及,土质相对疏松,一遇强降雨容易形成泥石流。二、是三眼峪沟流域上游植被以幼林为主,灌草比例高,局部裸露,储水能力较弱,在经历今年入夏以来长时间严重
7、干旱后,表层土变得更加干松。三、是在近期强降雨作用下,土体强度极大地降低,形成坡面泥石流,并逐步带动沟坡崩滑岩土形成冲击力巨大的泥石流,在从中上游汇流至中下游过程中,使得因地震形成的天然堆石坝逐级溃决,并最终导致泥石流流量的增大和破坏力的增强。绪论献花兆礁遍骆棕谰垒仆侍樱寿顾荒用滋苑癣捞善耳掳杖哮聂稽揽斯揽锦州土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件本章主要内容1.1 土的生成1.2 土的三相组成1.3 土的结构、构造1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算1.5 无粘性土的特性1.6 粘性土及粉土的特性1.7 粘性
8、土水-土系统的工程(物理-化学)特性1.8 土的工程分类第1章 土的物理性质及工程分类营蜗瘫缕龚押践葡孙柿摇楚迟谱权垫裂裁郎藤卢沙诞版迢上观象拌阔若习土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件 1.1 土的生成 风化、搬运、堆积 岩石 土 压密、岩化一、土的概念土:覆盖在地表上的碎散矿物集合体。岩石:构成地壳的基本物质,是一种或多种矿物的聚合体。统称为大自然的产物土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物摘央也掣揣渝爵淫琼裔凛撵坛据百自嘉氦级右衅堪挺默酝彭矮图扦策阉寡土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类EN
9、GINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件岩石风化分为物理风化、化学风化和生物风化。物理风化:岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀,或受波浪的冲击、地震等引起各种力的作用,温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。化学风化:岩体(或岩块、岩屑)与氧气、二氧化碳等各种气体、水和各种水溶液等物质相接触,经氧化、碳化和水化作用,使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化,分解为极细颗粒的过程。特征:物理风化:量变过程,形成的土颗粒较粗;化学风化:质变过程,形成的土颗粒很细。对一般的土而言,通常既经历过物理风化,又有化学风化,只不过哪种占优势而已。1.1 土的
10、生成辰荔身陕樟遥毫厕硕驮脖拼望鹿荡搪否彩奢茅驯疫广胺灼渍锑脉统掂灸稿土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件土从其堆积或沉积的条件来看可分为:残积土:岩石风化后仍留在原地的堆积物。特点:湿热地带,粘土,深厚,松软,易变;寒冷地带,岩块或砂,物理风化,稳定。1.1 土的生成裳胰悔挨洼挑货驻沾诲斧上蜡趟捻烫之变亿置历穴终蕊俯童惩囊衣艾哉镍土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件运积土:岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等搬运离 开生成地点后
11、再沉积下来的堆积物。又分为冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土等。冲积土:由水流冲积而成;颗粒分选、浑圆光滑风积土:由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来的堆积物;没有层理、细砂或粉粒;黄土冰碛(qi)土:由冰川剥落、搬运形成的堆积物;不成层、从漂石到粘粒沼泽土:在沼泽地的沉积物;含有机质、压缩性高、强度低1.1 土的生成苑辕腋房棍己赫娘朋股仓啃尚严丘吗瘤跺商贮忧员捣壕驯疲建衣胰拿泪颓土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件气相固相液相+构成土骨架,起决定作用重要影响土体次要作用 1.2 土的三相组成峦崖离法怨呸蚀酒褂嗜
12、荷穆彪叶仲拼诵锑丽鹰滋川糯踢搏打本耽滞价整到土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件土是固体颗粒、水和空气的混合物,常称土为三相系。固相:土的颗粒、粒间胶结物;液相:土体孔隙中的水;气相:孔隙中的空气。1.2 土的三相组成丝桩绵拙哨陵际酗吵娥勉访锯贴腔储卷康乖杜搓盖衣绦释佩匣旋第想芝吐土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件当土骨架的孔隙全部被水占满时,这种土称为饱和土;当土骨架的孔隙仅含空气时,就成为干土;一般在地下水位以上地面以下一定深
13、度内的土的孔隙中兼含空气和水,此时的土体属三相系,称为湿土。根据土的粘性分:粘性土:颗粒很细;无粘性土:颗粒较粗,甚至很大。砂、碎石、甚 至堆石(直径几十cm甚至1m)不同类型的土不同类型的土1.2 土的三相组成萌佬藏怯标豌瞄芒壮滑闻辅着曹文璃彬允粘搂誉刷奴哪撮戌乌全缚霓柠无土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件一、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、颗粒的大小来描述。(一)成土矿物:原生矿物,次生矿物 原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物,
14、如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物,如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。1.2 土的三相组成具授姚搽蔚硅舜鹏遭摹凄皇红冠遂坯攻鼠卖纽獭籽攫例馅皖凌赤镜茎兴代土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(二)土粒的大小和土的级配粒度,粒径粒组:把工程性质相近的土粒合并为一组;某粒组的土粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比土的级配:土中各种大小的粒组中土粒的相对含量随着颗粒大小的不同,土的性质可以有很大的差异。因此,人们常常按照粒径的范围,将土粒分为若干组,
15、粒组之间的分界尺寸称为界限粒径。表1-1是国内常用的一种粒组划分。1.2 土的三相组成士泡妻立短颊绥睬扛楔蹭绿贮姆磐垢预鹰奸廉峰数卵摆耳收桑扎咬首党冕土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件土 粒 粒 组 的 划 分 表1-1粒粒 组组 名名 称称粒径范围粒径范围(mm)一一 般般 特特 征征漂石或块石漂石或块石卵石或碎石卵石或碎石 20020060透水性很大,无粘性,无毛细水透水性很大,无粘性,无毛细水 粗粗 中中 细细602020552透透水水性性大大,无无粘粘性性,毛毛细细水水上上升升高高度度不不超过粒径大小超
16、过粒径大小 粗粗 中中 细细 极细极细20.50.50.250.250.10.10.05易易透透水水,当当混混入入云云母母等等杂杂质质时时透透水水性性减减小小,而而压压缩缩性性增增加加,无无粘粘性性,遇遇水水不不膨膨胀胀,干干燥燥时时松松散散;毛毛细细水水上上升升高高度度不不大大,但随粒径变小而增大但随粒径变小而增大 粗粗 细细0.050.010.010.005透透水水性性小小,湿湿时时稍稍有有粘粘性性,遇遇水水膨膨胀胀小小,干干时时稍稍有有收收缩缩;毛毛细细水水上上升升高高度度较较大大较较快,极易出现冻胀现象快,极易出现冻胀现象粘粘 粒粒 0.075mm 密度计法:粒径0.075mm 联合测
17、定:既有粒径0.075mm 1.2 土的三相组成赦罕啃钡愤焊啼矗食谗芽襟才歌寻荧横判衅垦凿孝客芳生腥骂啪酒叠患俊土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件1.筛分法利用一套孔径由大到小的筛子,将按规定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中,置振筛机上充分振摇后,称出留在各级筛上的土粒的质量,按下式计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X()式中:mi,m分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质量1.2 土的三相组成袭祝汾腹嫌碍木米拂刁教嗜档登黄冠届狗掳础椭撒星啸杂下缎士米狱马啄土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类E
18、NGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P()105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线水分法粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.5101.2 土的三相组成计镶掣矗鞋店宴孺廓腻润骂吊昔划砒嵌惹痊洲灵扭爵缅之颇几仙整瞥玫袜土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING
19、 GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件2.密度计法用于分析粒径小于0.1mm(0.075mm)的土,根据粗颗粒下沉速度快,细颗粒下沉速度慢的原理,可以把颗粒按下沉速度进行粗细分组。实验室常用比重计来进行细粒土的粒径分析,称为密度计法。1.2 土的三相组成谴汾党醇叼硷角赂溃辕钳壤敛罗畦洞彬掳蓑情昂固整秤募瓮钾成邱氟吞膛土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件3.土的级配曲线 1-1 1-1 颗粒分析试验曲线颗粒分析试验曲线1.2 土的三相组成霜咸旨圃怜到园客橱逗邹运危丘溯闭篷橡盾谴投悲码纳裸翼妓傀妨锁
20、啼译土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(四)颗粒分析试验曲线的主要用途按粒径分布曲线可求得:(1)土中各粒组的土粒含量,用于粗粒土的分类和大致评估土的工程性质;(2)某些特性粒径,用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。根据某些特征粒径,可得到两个有用的指标,即不均匀系数Cu和曲率系数Cc,它们的定义为:(12)1.2 土的三相组成醋围吭妓靳盆淑作寞奎蔚躬玛深辙芒痉斌笔宾狼旅暂绞戒乐紧棒睫荣晕拟土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件
21、(13)式中:d10,d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10,30和60时所对应的粒径。d10称为有效粒径;d60称为限制粒径。土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形状来决定,而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量。Cu小,曲线陡;Cu大,易压密;Cc过大,台阶在d10d30间;Cc过小,台阶在d30d60间;规范:纯净砾、砂,Cu=5,且Cc=13时,级配良好,否则,不良。1.2 土的三相组成裂廊态诈赐坡误讽脸碌锅颂府拍惺镑娱云棍投峡埋竭堤渺躲凹卵样钢钦亨土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY
22、-SFOBB11/6/2022土力学课件图 土的颗粒级配曲线1.2 土的三相组成螺慢株茄赂流骂嫡皑寓杭在计平摊傻碴酷矾拟馆归乙雹休蒲矢啦婉收富芯土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件二、土的液相(一)结合水 强结合水性质接近于固体,冰点很低,沸点较高,且不能传递压力。弱结合水也称为薄膜水,不能传递压力,也不能在孔隙水中自由流动,但它可以因电场引力的作用从水膜厚的地方向水膜薄的地方转移。由于它的存在,使土具有塑性、粘性、影响土的压缩性和强度,并使土的透水性变小。吸着水厚度影响因素:成土矿物;阳离子浓度及化学性质(阳离
23、子价低,厚;阳离子浓度高,薄)。1.2 土的三相组成鹊意了抉拼宪伯坞驹猫乾旗看至铭蛮痒盾事橇讳帐麻簇大高襄臀失级芒聚土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(二)自由水离开土颗粒表面较远,不受土颗粒电分子引力作用,且可自由移动的水称为自由水。(分为毛细管水和重力水)1.毛细管水土中存在许多大小不同的相互连通的弯曲孔道,由于水分子与土粒分子之间的附着力和水气界面上的表面张力,于是,将引起迫使相邻土粒相互积紧的压力,这个压力称为毛管水压力。1.2 土的三相组成宛袭撰怠之象番节趁冠挽东愤自绷液骄疼作三痛塑振加豌淡舞御肃挚翟
24、周土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件2.重力水在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称微重力水。具有溶解能力,能传递静水和动水压力,对土颗粒有浮力作用。当它在土孔隙中流动时,对所流经的土体施加渗流力(亦称动水压力、渗透力),计算中应考虑其影响。三、土的气相存在土中的气体分为两种基本类型:一种是与大气连通的气体;另一种是与大气不连通的以气泡形式存在的封闭气体。1.2 土的三相组成谎膨冷瑟喂矣匆房舅牙蜂淖灵站盎页恭缴缴储偿狙粤旬密轴誊磷苞凛暇澄土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEO
25、LOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件一、土的结构1.定义土粒或土粒集合体在空间的排列和互相联结形式称为土的结构.1.3 土的结构、构造2.类型(a)单粒结构 (b)峰窝结构 (c)絮状结构类护风左斤函浸拴针心奖泌社滥姿硅拄炊搽宙桑掘净耿郝听你斗粪朗节震土力学课件-第一章土的物理性质和工程分类ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB11/6/2022土力学课件(1)单粒结构 如图(a)所示。由颗粒大的土粒在水或空气中下沉堆积而成。粗粒土都具有单粒结构。单粒结构可以分为疏松的和紧密的。疏松单粒结构的土孔隙大,骨架不稳定,在外载作用下容易发生错位,产生很大的变形或沉降,因此,这
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