土的物理性质指标
华北水利水电学院土力学课程组
概念
所谓土的物理性质就是表示土中三相比
例关系的一些物理量。
土的物理性质指标不仅可以描述土的物
理性质和它所处的状态，而且在一定程
度上反映了土的力学性质。
土的物理性质指标的分类
一类是必须通过试验测定的，如含水率、
密度和土粒比重，称为直接指标；
一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、
孔隙率、饱和度等，称为间接指标
土的三相图
为便于说明这
些物理性质指
标的定义和它
们的换算关系，
常用三相图表
示土体内三相
的相对含量。
试验直接测定的物理性质指标
～土的密度 ρ和容重 γ
密
度
? 3/mMg3/mg
单位体积土的质量，用 ρ表示定义：
单位,Mg/m3或 g/cm3
表达式：
aws
aws
VVV
mmm
V
m
??
?????
容
重
定义：单位体积土的重量，用 γ表示
单位,KN/m3
表达式,g
V
gm
V
W ????? ??
土的密度 ρ和容重 γ
测定方法：环刀法
土的比重 Gs
定义：
土的质量（或重量）与同体积 4℃ 时纯水的
质量之比（无因次）
表达式,
cw
s
cws
s
s V
mG
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???
44 )()( ?
?
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cws
s
s V
gmG
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土的比重 Gs
测定方法：
比重瓶法, 事先将比重瓶注满纯水, 称瓶加
水的质量 m1。 然后把烘干土若干克 (ms)装入空
比重瓶内, 再加纯水至满, 称瓶加水加土的质
量 m2,按下式计算土粒比重
21 mmm
m
G
s
s
s ???
土的比重 Gs
土的含水率
含水率：
土中水的质量与土粒质量之比，以百
分数表示
表达式：
%1 0 0??
s
w
m
m
w
土的含水率
测定方法：
烘干法。先称出天然湿土的质量，然
后放在烘箱里，在 100～ 105℃ 下烘干，
称干土的质量。
间接换算的物理性质指标
~土的孔隙比 e
定义：
土中孔隙的体积与土粒的体积之比,
以小数表示
表达式：
s
v
V
V
e ?
土中孔隙率 n
定义：
土中的孔隙的体积与土的总体积之比, 以百
分数表示
表达式：
%100??
V
Vn v
土的饱和度 Sr
定义：
土中孔隙水的体积与孔隙体积之比,
以百分数表示
表达式：
%1 0 0??
v
w
r V
V
S
干密度 ρ d干容重 γ d
定义：单位体积内土粒的质量或重量
表达式：
V
m s
d ??
g
V
gm
d
s
d ??
?
? ??
干密度 ρ d干容重 γ d
土烘干，体积要减小，因而土的干密度
不等于烘干土的密度。
土的干密度或干容重是评价土密实程度
的指标，干密度或干容重越大表明土越
密实，反之越疏松。常用它来控制填土
工程的施工质量。
饱和密度 ρ sat与饱和容重 γ sat
定义：
土中孔隙完全被水充满, 土处于饱和
状态时单位体积土的质量或重量
表达式：
V
Vm wvs
s a t
?? ???
g
V
VW
s a t
wvs
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?
?
浮密度 与浮容重
定义：
单位体积内土粒质量与同体积水质量
之差
表达式：
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V
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?
??
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g???? ??
wsa t ??? ???
各种密度之间的比较
???? ???? ds a t
物理性质指标间的换算
常用的物理性质指标共有 9个，一般
说，已知其中任意 3个，通过换算，可以
求其余 6个。
孔隙比与孔隙率的关系
e
e
V
Vn v
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1
n
ne
?
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1
干密度与湿密度和含水率的关系
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1
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孔隙比与比重和干密度的关系
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m ss
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饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系
e
wG
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V
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w
v
w
r
w
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?
当土饱和时，即为 Sr=100％
则
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饱和含水率
浮密度与比重和孔隙比的关系
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华北水利水电学院土力学课程组
概念
所谓土的物理性质就是表示土中三相比
例关系的一些物理量。
土的物理性质指标不仅可以描述土的物
理性质和它所处的状态，而且在一定程
度上反映了土的力学性质。
土的物理性质指标的分类
一类是必须通过试验测定的，如含水率、
密度和土粒比重，称为直接指标；
一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、
孔隙率、饱和度等，称为间接指标
土的三相图
为便于说明这
些物理性质指
标的定义和它
们的换算关系，
常用三相图表
示土体内三相
的相对含量。
试验直接测定的物理性质指标
～土的密度 ρ和容重 γ
密
度
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单位体积土的质量，用 ρ表示定义：
单位,Mg/m3或 g/cm3
表达式：
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单位,KN/m3
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土的密度 ρ和容重 γ
测定方法：环刀法
土的比重 Gs
定义：
土的质量（或重量）与同体积 4℃ 时纯水的
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土的比重 Gs
测定方法：
比重瓶法, 事先将比重瓶注满纯水, 称瓶加
水的质量 m1。 然后把烘干土若干克 (ms)装入空
比重瓶内, 再加纯水至满, 称瓶加水加土的质
量 m2,按下式计算土粒比重
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土的含水率
含水率：
土中水的质量与土粒质量之比，以百
分数表示
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土的含水率
测定方法：
烘干法。先称出天然湿土的质量，然
后放在烘箱里，在 100～ 105℃ 下烘干，
称干土的质量。
间接换算的物理性质指标
~土的孔隙比 e
定义：
土中孔隙的体积与土粒的体积之比,
以小数表示
表达式：
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土中孔隙率 n
定义：
土中的孔隙的体积与土的总体积之比, 以百
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土的饱和度 Sr
定义：
土中孔隙水的体积与孔隙体积之比,
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定义：单位体积内土粒的质量或重量
表达式：
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干密度 ρ d干容重 γ d
土烘干，体积要减小，因而土的干密度
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土的干密度或干容重是评价土密实程度
的指标，干密度或干容重越大表明土越
密实，反之越疏松。常用它来控制填土
工程的施工质量。
饱和密度 ρ sat与饱和容重 γ sat
定义：
土中孔隙完全被水充满, 土处于饱和
状态时单位体积土的质量或重量
表达式：
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浮密度 与浮容重
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单位体积内土粒质量与同体积水质量
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各种密度之间的比较
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物理性质指标间的换算
常用的物理性质指标共有 9个，一般
说，已知其中任意 3个，通过换算，可以
求其余 6个。
孔隙比与孔隙率的关系
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则
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浮密度与比重和孔隙比的关系
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