第一章 土的基本性质和工程分类
CHAPTER1 Basic Characteristics and
Engineering Classification of Soils
第一节 土的形成
1.1 The Formation of soils
一,土的搬运和沉积
The Transportation and Sedimentation of soil
土是岩石风化的产物,
To the Civil Engineer soil is any uncemented or
weakly cemented accumulation of mineral particles
formed by the weathering of rock,the void space
between the particles containing water and/or air.
残积土西北黄土风积土冰积土海相沉积土工程性质差湖泊沼泽沉积土冲积土洪积土坡积土运积土运积土,Transported soil
残 积土,Residual soil
一,In a brief,soil is the products of weathering
rock.
The weathering action and main nature of soils
土的特征：
The characteristics of soils:
（ 1） 碎散性,
（ 2） 三相体系
（ 3） 自然变异性性质复杂,不均匀,各向异性且随时间而在不断变化 。
注：岩石三相体系：固体矿物,液体,气体二、风化作用和土和主要特点第二节 土的三相组成
1.2 The Three-Phase Composition of
soils
)
)(
(
)(
s o i ld r y
s o i ldu n s a t u r a t e
s o i ls a t u r a t e d
干土非饱和土饱和土一,固体颗粒 (Solid Particle)
〈 一 〉 粒径级配 (Particle size gradation/grading)
粒径级配,粒径大小及其在土中所占的百分比,
界限粒径 — 土性质改变的粒径尺寸粒组 — 以界限粒径为依据,根据其大小分为若干组
200 20 2 0.05 0.005 分界粒径漂石 卵石 园砾 砂粒 粉粒 粘粒块石 碎石粗粒土（无粘性土）
(coarse-gained
soils/none-cohesive soil)
细粒土（粘性土）
(fine-gained soils/
cohesive soil)
0c)( )(?
c o h e s io n
s a n d
g r a v e l 粘聚力砂粒砾石
胶粒粘粒粉粒
0)(
)(
cp a r t ic lec la y
p a r t ic les il t
1.粒径级配的分析方法筛分试验 sieve analysis test
d>0.1mm(d>0.074mm) 筛分法
d <0.1mm(d<0.074mm) 水分法 （ 比重计法 ）
12,粒径级配曲线 (Particle size distribution curve)
小于某粒径含 量式中,G— 总称量,X— 筛余量
%100G xG
粒径小于某粒径土的含量
（%
）
d30d60 d10
图 1-1 土的粒径级配累计曲线
1 3,粒径级配累积曲线的应用
d60— 控制粒径
d30— 特征粒径
d10— 有效粒径不均匀系数 (coefficient of uniformity)
均匀土 不均匀土曲率系数 (coefficient of curature)：
表示连续性好,
判断 好级配土 (well-graded)：
10
60
d
dCu?
5?Cu5.?Cu
1060
30 2
dd
dCc
3~1?Cc
5?Cu 3~1?Cc
（ 二 ） 土粒成分 （ Particle ingredient）
固体成分
有机质可溶性盐胶体无定形氧化物粘土矿物次生矿物石英、长石、云母等原生矿物矿物质
3
32
C a l oN a c l,
OAI
1,粘土矿物的晶体结构和分类
The crystal structure and classification of clay minerals
粘土矿物：片状铝 — 硅酸晶体
The basic structural units of most clay minerals consist of
a silica tetrahedron(四面体 ) and an alumina octahedron (
正八面体 ).
分类,（ 依硅片和铅片的组叠形式的不同 ）
高岭石 （ ） (kaolinite) 1:1 亲水能力差蒙特石 （ ） (montmorillonite)
2:1 亲水能力强伊利石 （ ） (illite) 介于二者之间
2.粘土矿物的带电性质利用电渗现象排水
O2H2 S i oOAl 2232
OnH4 S i oOAl 2232
O2H6 S i OO3 A lOK 22322
片状粘土颗粒带负电的原因
同晶型替换吸附离解极性水分子阴极电渗水泵原生矿物 — 颗粒粗,呈粒状次生矿物 — 颗粒细微,多呈片状 （ plate-like） 或针状
(needle-shaped)
1,粘土比表面积 — 代表粘土特性的重要指标
2,颗粒形状重要意义,磨圆度 — 粗糙度 — 与抗剪强度指标有关 。
m
AA
S
二,土中水
Water in soils
重力水毛细管水自由水弱结合水强结合水与土粒表面结合的水结合水才能从矿物中析出土粒矿物内部的水结晶水土中水
C1 0 5
0
（三）颗粒形状和比表面积
5102
412
2
2
ucT
h c w
0)(受拉wc rhuc
（ 一 ） 结合水 (held water)
1 强 结合水 — 特性接近固体,完全不能移动
2,弱结合水 — 粘滞水膜,能发生变形,但不因重力而流动 （ 土产生塑性的原因 ）
（ 二 ） 自由水 (free water)
1.毛细水 (capillary water)
毛细管中的负 静水压力h
c
uc
自由水面毛细水中张力分布
+
-
（ 1-6）
2.重力水 (gravity water)
三,土中气体 (air in soils)
① 吸附于土颗粒表面及溶于水的气体
② 与大气相通的气体 — 可以排出
③ 封闭性的气体 — 不可以排出
④ 存在有封闭气体的土,称为橡皮土,工程中决不允许第三节 土的物理状态
1.3 The Physical State of Soils
一、土的三相关系（ The three phase relationships of soils）
三相图 (Three phase diagram/skeletal diagram/ block diagram)
（二）确定三相量比例关系的基本试验指标
（ The basic test indexes for decide the scale relationship of
three phases）
1、土的密度（ bulk density）
aws
ws VVV mmVm
8.9 gVmgVW
实验室：环刀法容重（ unit weigt）
2、土粒比重（ specific gravity of the solid soil particles）
w
s
ws
s
V
mGs
3、土的含水量（ water content,or moisture content ）
1 0 01 0 0( % )
s
w
s
w
m
mm
m
mw 实验室：烘干法
（三）确定三相量比例关系的其它指标
1,孔隙比 (The void ratio is the ratio of the volume of voids
to the volume of solids,i.e…)
s
V
V
Ve?
2,孔隙度 (The porosity is the ratio of the volume of voids
to the total volume of the soil,i.e…)
100( % ) VVn V
3,饱和度 ( The degree of saturation is the ratio of the
volume of water to the total volume of void space,i.e…)
V
Wr VVS?
The void ratio and the porosity are inter-related as follows:
e
en
n
ne
1,1
4、饱和密度 For a fully saturated soil (Sr=1),saturated
density is:
5、干密度 For a completely dry soil (Sr=0),dry density
is:
WsWVssa t e
eG
V
Vm
1
Wssd e
G
V
m
16,浮容度 When a soil in-situ is fully saturated the solid
soil particles(volume 1 unit,weight Gs?w) are subjected to
upthrust (?w),Hence the buoyant unit weight (?/) is given
by:
wswwswss e
G
e
G
V
Vm
1
1
1
/i,e
wsat/
三相指标的换算（表 1-5）
eV 1
s
V
V
Ve?
ws
s
V
mGs
eVV?
wss Gm Ws mmm
WsW WGm
s
W
m
mw?
Vs VVV
1?sV
二、土的物理状态 (The physical state of soils)
（ 一 ） 粗粒土 （ 无粘性土 ） 的密实度
(The compactness of none-cohesive soil)
1,分类 (Classification)
无粘性土：
%502
%502
总重颗粒含量粒径砂土总重颗粒含量粒径碎石
mm
mm
（ 1）砂土相对密度 ( relative density )
In the case of sands the relative density (Dr) is used to
express the relationship between the actual void ratio (e) and
the limiting values emax and emin,The relative density is
defined as:
m i nm a x
m a xr ee eeD
(1-19)
3
1?
rD
3
231
rD 32?rD疏松中密 密实
(多用于填土方的质量控制 )
天然砂土的密实状态,还可根据标贯试验 (standard
penetration test,STP )的锤击数 N来区别：
N≦ 10 松散
10<N≦ 15 稍密
15<N≦ 30 中密
N>30 密实
（ 2）碎石密实状态野外鉴别方法：
.,%60:
.,,%70~60:
.,%,70:
大部分不接触排列混乱稍密空隙大大部分接触呈交错排列中密连续接触颗粒交错排列总重固体颗粒含量骨架密实
（二）粘性土（细粒土）的稠度
The consistency of cohesive soils(fine-gained soils)
1.粘性土的稠度状态
The consistency state of cohesive soils
— 稠度,土的软件硬程度或土对外力引起变形或破坏的能力 。
图 1-20 土中水与稠度状态
)
,,(,,
),(,
)/(
w a t e rf r e e
w a t e rboundw e a kw a t e rbounds t r o n g
w a t e rboundw e a kw a t e rbounds t r o n g
w a t e rh e l dw a t e rbounds t r o n g
自由水弱结合水强结合水流动状态弱结合水强结合水可塑状态强结合水固态和半固态
PW LW
%W
半固体 塑性状态 流动状态
2．界限含水量 (又称阿太堡界限 ) The Atterberg limits
Wp(plastic limit)— 试验室用搓条法 （ 经验法 ）
WL(elastic limit)— 在试验室用锥式园锥仪
3.液性指数 (The liquidity index)
工程上用以判别重塑土软硬程度
P
P
PL
PL I WWWW WWI
表 1-7
坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑
4,塑性指数 （ plasticity index）
0IL? 0,2 5I0 L 0,7 5I0,2 5 L 1I0,7 5 L 1IL?
PLP WWI
P
17I01 P
Ip是细粒土分类的依据 。
粘土 (clay)
粉质粘土（ silty clay）
（不代百分号）
17IP?
第四节 土的结构
1.4 The structure of soils
决定土的性质的因素：
土的结构物理状态土的组成,
一,一,粗粒土 （ 无粘性土 ） 的结构 （ The structure
of coarse-gained soils/none-cohesive soil）
单 粒结构 （ single-grained structure ）,
颗粒之间点与点的接触二 二,细粒土的结构,（ The structure of fine-gained
soils/cohesive soil）
受范德华力,胶结作用力,库仑力,毛细压力
.,,,)(
)(,)(
各向同性性质均匀对扰动比较敏感具较大的孔隙结构凝聚片架斥力为主各向异性密度较大结构片堆分散
The net inter- particle forces govern the structural form
assumed by clay mineral particles in a soil,the two extreme
structures are dispersed structure (分散结构 )and flocculent
structure （凝聚结构 ),The dispersed structure results
when there is net repulsion(净反力 ) between particles and
the flocculent structure when there is net attraction（净吸力）,
图三,反映细粒土结构特性的两种性质
Two characteristics of fine- gained soils reflecting theirs
structural nature
（ 一 ） 粘性土的灵敏度 ( The sensitivity of cohesive soil)
u
ut qqS?
— 原状土的无侧限抗压强度
— 具有与原状土相同密度和含水量并彻底破坏其结构的重塑土的无侧限抗压强度土的结构性 — 土的性质受结构扰动的影响而改变的特性
uq
uq
21St 42St
4?St表 1-8 低灵敏 中灵敏 高灵敏
(二）粘性土的触变性 (thixotropy of cohesive soil)
含水量 不变，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化强度有所恢复的性质。
第五节 土的工程分类
1.5The engineering classification of soils
地基土的分类分类目的：
确定地基的承载力判断土的工程特性
)2(
)1(
The object of soil classification is to divide soils into groups
such that all the soils in particular group have similar
characteristics,by which they may be identified,and exhibit
Similar behavior in given engineering situation.
一、建筑地基基础设计规范分类
The classification of soils according to architecture
foundation design criterion
)/()6(
)()5(
),()4(
)()3(
)()2(
)()1(
s o i la r t i f i c a lf i l l
c l a y
mos i l t
s a n d
s t o n ec r u s h e d
r o c k
人工填土粘土粉土砂土碎石土岩石
(一 ） 岩石 (rock)
分类
cm
cm
cm
M P a
M P a
c
c
20
20
50
30
30
颗粒强风化颗粒中风化颗粒微风化风化程度软质岩硬质岩坚固性
（二）碎石土 (crushed stone)
mmd
mmd
mmd
2
20
200
)(
)(
)(
级配棱角形亚圆圆形角砾园砾碎石卵石块石漂石 大于颗粒总重的 50%
（三）砂土 (sand)
Sr%50?rS 8050 rS rS?80
稍湿 很湿 饱和
(按湿度分 )
(四 )粉土 (silt)
%500 7 5.0
10
含量mmd
I P
粘粒粉粒砂粒
10IP?
)(1710
)(17
c la ys ityI
c la yI
P
P 粉质粘土粘土粉土 粉土
（ 五 ） 粘土 (clay)
1.分类
2.按工程地质特征分
(according to engineering geological character)
（ 1） 一般粘土 (clay)：第四纪沉积物压缩性低,强度较高,
良好的地基 。
（ 2） 淤泥和淤泥质土 (muck and mucky soil),软弱土,不好地基 （ 处理 ）
（ 3） 红粘土 (red clay),裂隙发育 （ 特殊土 ）
（ 六 ） 人工填土 (fill/artificial soil)
土水力冲填泥砂形成的填冲填土慎重生活垃圾工业废料杂填土压实填土分层夯实粘土粉土砂土碎石土素填土
:)()3(
)()2(
)(
)(
)(
)()1(
filld r e d g e r
fillousm i s c e l l a n e
c l a y
s i l t
s a n d
fillp l a i n
式中,Ip—— 土的塑性指数
p0.002—— 粒径 <0.002mm颗粒的质量占总质量的百分比,
A<0.75 非常性粘土
A=0.75~1.25 正常粘土
A>1.25 活性粘土反映粘土矿物吸附结合水的能力二、细粒土的活性指数
0,002
P
P
IA?
第六节 土的压实性
1.6 Soil Compaction
Compaction is the process of increasing the density of a
soil by packng the particles closer together with a reduction
in the volume of air,the volume of water remains
unchanged,
压实目的 (Target of compaction )
)()4(
)()3(
)()2(
)()1(
s tr e n g thin c r e a s eto
lityc o m p e s s ib ir e d u c eto
typ e r m e a b ilir e d u c eto
d e n s ityin c r e a s eto
土的强度提高压缩性减小减小透水性增加土的密实度一、细粒土的压实性
The Compaction of fine-grained soils
（ 一 ） 最优含水量和最大干密度理论曲线：
The optimum water content and the maximum dry density
试验表明,约在土的塑限 附近
s
ws
d m a x G0,0 1 w1
Gρ
opw
pw
对应的干密度为最大干密度的原因,
（ 1） w<wop（ 颗粒表面的水膜很薄 ） 土偏干,土粒之间存在着强结合水,土粒间电分子引力较大,击实时土粒难于移动,击实时土粒难于移动,击实效果差 。
（ 2） w> wop土偏湿,土粒中存在大量的自由水,在击实过程中不易很快的排除,这阻止了颗粒的靠扰,因引击实效果差 。
（ 3） w=wop w= wop颗粒间存在部分的强结合水,部分的弱结合水,弱结合水在击实过程中起到润滑作用,因而击实效果好 。 （ 二 ） 压实功能的影响
The influence of compactive efforts
同一种土,wop随 E而变 w> wop,w↑E的影响 ↓ （
三 ） 填土的含水量和辗压标准的控制
The standard of field compaction is controlled by
means of frequent measurements of the bulk density and
water content of newly-compacted soil.
（ 1） w< wop 土均匀,强度较高,较脆硬,不易压密,但浸水时容易产生附加沉降 。
（ 2） w>wop 可塑性大,但强度较低,且具不等向性
cD
压实度,Ⅰ,Ⅱ 95~98% 土石坝 (earth and stone bankment)
Ⅲ ~Ⅴ 92~95%
控制,wop± (2~3)%
二,粗粒土的压实性：
The Compaction of coarse-grained soils
完全干燥或者充分洒水饱和的情况下容易压实到压实标准一般用相对密度 Dr控制：
Dr,0.7~0.75
dmaxρ
CHAPTER1 Basic Characteristics and
Engineering Classification of Soils
第一节 土的形成
1.1 The Formation of soils
一,土的搬运和沉积
The Transportation and Sedimentation of soil
土是岩石风化的产物,
To the Civil Engineer soil is any uncemented or
weakly cemented accumulation of mineral particles
formed by the weathering of rock,the void space
between the particles containing water and/or air.
残积土西北黄土风积土冰积土海相沉积土工程性质差湖泊沼泽沉积土冲积土洪积土坡积土运积土运积土,Transported soil
残 积土,Residual soil
一,In a brief,soil is the products of weathering
rock.
The weathering action and main nature of soils
土的特征：
The characteristics of soils:
（ 1） 碎散性,
（ 2） 三相体系
（ 3） 自然变异性性质复杂,不均匀,各向异性且随时间而在不断变化 。
注：岩石三相体系：固体矿物,液体,气体二、风化作用和土和主要特点第二节 土的三相组成
1.2 The Three-Phase Composition of
soils
)
)(
(
)(
s o i ld r y
s o i ldu n s a t u r a t e
s o i ls a t u r a t e d
干土非饱和土饱和土一,固体颗粒 (Solid Particle)
〈 一 〉 粒径级配 (Particle size gradation/grading)
粒径级配,粒径大小及其在土中所占的百分比,
界限粒径 — 土性质改变的粒径尺寸粒组 — 以界限粒径为依据,根据其大小分为若干组
200 20 2 0.05 0.005 分界粒径漂石 卵石 园砾 砂粒 粉粒 粘粒块石 碎石粗粒土（无粘性土）
(coarse-gained
soils/none-cohesive soil)
细粒土（粘性土）
(fine-gained soils/
cohesive soil)
0c)( )(?
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s a n d
g r a v e l 粘聚力砂粒砾石
胶粒粘粒粉粒
0)(
)(
cp a r t ic lec la y
p a r t ic les il t
1.粒径级配的分析方法筛分试验 sieve analysis test
d>0.1mm(d>0.074mm) 筛分法
d <0.1mm(d<0.074mm) 水分法 （ 比重计法 ）
12,粒径级配曲线 (Particle size distribution curve)
小于某粒径含 量式中,G— 总称量,X— 筛余量
%100G xG
粒径小于某粒径土的含量
（%
）
d30d60 d10
图 1-1 土的粒径级配累计曲线
1 3,粒径级配累积曲线的应用
d60— 控制粒径
d30— 特征粒径
d10— 有效粒径不均匀系数 (coefficient of uniformity)
均匀土 不均匀土曲率系数 (coefficient of curature)：
表示连续性好,
判断 好级配土 (well-graded)：
10
60
d
dCu?
5?Cu5.?Cu
1060
30 2
dd
dCc
3~1?Cc
5?Cu 3~1?Cc
（ 二 ） 土粒成分 （ Particle ingredient）
固体成分
有机质可溶性盐胶体无定形氧化物粘土矿物次生矿物石英、长石、云母等原生矿物矿物质
3
32
C a l oN a c l,
OAI
1,粘土矿物的晶体结构和分类
The crystal structure and classification of clay minerals
粘土矿物：片状铝 — 硅酸晶体
The basic structural units of most clay minerals consist of
a silica tetrahedron(四面体 ) and an alumina octahedron (
正八面体 ).
分类,（ 依硅片和铅片的组叠形式的不同 ）
高岭石 （ ） (kaolinite) 1:1 亲水能力差蒙特石 （ ） (montmorillonite)
2:1 亲水能力强伊利石 （ ） (illite) 介于二者之间
2.粘土矿物的带电性质利用电渗现象排水
O2H2 S i oOAl 2232
OnH4 S i oOAl 2232
O2H6 S i OO3 A lOK 22322
片状粘土颗粒带负电的原因
同晶型替换吸附离解极性水分子阴极电渗水泵原生矿物 — 颗粒粗,呈粒状次生矿物 — 颗粒细微,多呈片状 （ plate-like） 或针状
(needle-shaped)
1,粘土比表面积 — 代表粘土特性的重要指标
2,颗粒形状重要意义,磨圆度 — 粗糙度 — 与抗剪强度指标有关 。
m
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二,土中水
Water in soils
重力水毛细管水自由水弱结合水强结合水与土粒表面结合的水结合水才能从矿物中析出土粒矿物内部的水结晶水土中水
C1 0 5
0
（三）颗粒形状和比表面积
5102
412
2
2
ucT
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（ 一 ） 结合水 (held water)
1 强 结合水 — 特性接近固体,完全不能移动
2,弱结合水 — 粘滞水膜,能发生变形,但不因重力而流动 （ 土产生塑性的原因 ）
（ 二 ） 自由水 (free water)
1.毛细水 (capillary water)
毛细管中的负 静水压力h
c
uc
自由水面毛细水中张力分布
+
-
（ 1-6）
2.重力水 (gravity water)
三,土中气体 (air in soils)
① 吸附于土颗粒表面及溶于水的气体
② 与大气相通的气体 — 可以排出
③ 封闭性的气体 — 不可以排出
④ 存在有封闭气体的土,称为橡皮土,工程中决不允许第三节 土的物理状态
1.3 The Physical State of Soils
一、土的三相关系（ The three phase relationships of soils）
三相图 (Three phase diagram/skeletal diagram/ block diagram)
（二）确定三相量比例关系的基本试验指标
（ The basic test indexes for decide the scale relationship of
three phases）
1、土的密度（ bulk density）
aws
ws VVV mmVm
8.9 gVmgVW
实验室：环刀法容重（ unit weigt）
2、土粒比重（ specific gravity of the solid soil particles）
w
s
ws
s
V
mGs
3、土的含水量（ water content,or moisture content ）
1 0 01 0 0( % )
s
w
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m
mw 实验室：烘干法
（三）确定三相量比例关系的其它指标
1,孔隙比 (The void ratio is the ratio of the volume of voids
to the volume of solids,i.e…)
s
V
V
Ve?
2,孔隙度 (The porosity is the ratio of the volume of voids
to the total volume of the soil,i.e…)
100( % ) VVn V
3,饱和度 ( The degree of saturation is the ratio of the
volume of water to the total volume of void space,i.e…)
V
Wr VVS?
The void ratio and the porosity are inter-related as follows:
e
en
n
ne
1,1
4、饱和密度 For a fully saturated soil (Sr=1),saturated
density is:
5、干密度 For a completely dry soil (Sr=0),dry density
is:
WsWVssa t e
eG
V
Vm
1
Wssd e
G
V
m
16,浮容度 When a soil in-situ is fully saturated the solid
soil particles(volume 1 unit,weight Gs?w) are subjected to
upthrust (?w),Hence the buoyant unit weight (?/) is given
by:
wswwswss e
G
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三相指标的换算（表 1-5）
eV 1
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1?sV
二、土的物理状态 (The physical state of soils)
（ 一 ） 粗粒土 （ 无粘性土 ） 的密实度
(The compactness of none-cohesive soil)
1,分类 (Classification)
无粘性土：
%502
%502
总重颗粒含量粒径砂土总重颗粒含量粒径碎石
mm
mm
（ 1）砂土相对密度 ( relative density )
In the case of sands the relative density (Dr) is used to
express the relationship between the actual void ratio (e) and
the limiting values emax and emin,The relative density is
defined as:
m i nm a x
m a xr ee eeD
(1-19)
3
1?
rD
3
231
rD 32?rD疏松中密 密实
(多用于填土方的质量控制 )
天然砂土的密实状态,还可根据标贯试验 (standard
penetration test,STP )的锤击数 N来区别：
N≦ 10 松散
10<N≦ 15 稍密
15<N≦ 30 中密
N>30 密实
（ 2）碎石密实状态野外鉴别方法：
.,%60:
.,,%70~60:
.,%,70:
大部分不接触排列混乱稍密空隙大大部分接触呈交错排列中密连续接触颗粒交错排列总重固体颗粒含量骨架密实
（二）粘性土（细粒土）的稠度
The consistency of cohesive soils(fine-gained soils)
1.粘性土的稠度状态
The consistency state of cohesive soils
— 稠度,土的软件硬程度或土对外力引起变形或破坏的能力 。
图 1-20 土中水与稠度状态
)
,,(,,
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)/(
w a t e rf r e e
w a t e rboundw e a kw a t e rbounds t r o n g
w a t e rboundw e a kw a t e rbounds t r o n g
w a t e rh e l dw a t e rbounds t r o n g
自由水弱结合水强结合水流动状态弱结合水强结合水可塑状态强结合水固态和半固态
PW LW
%W
半固体 塑性状态 流动状态
2．界限含水量 (又称阿太堡界限 ) The Atterberg limits
Wp(plastic limit)— 试验室用搓条法 （ 经验法 ）
WL(elastic limit)— 在试验室用锥式园锥仪
3.液性指数 (The liquidity index)
工程上用以判别重塑土软硬程度
P
P
PL
PL I WWWW WWI
表 1-7
坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑
4,塑性指数 （ plasticity index）
0IL? 0,2 5I0 L 0,7 5I0,2 5 L 1I0,7 5 L 1IL?
PLP WWI
P
17I01 P
Ip是细粒土分类的依据 。
粘土 (clay)
粉质粘土（ silty clay）
（不代百分号）
17IP?
第四节 土的结构
1.4 The structure of soils
决定土的性质的因素：
土的结构物理状态土的组成,
一,一,粗粒土 （ 无粘性土 ） 的结构 （ The structure
of coarse-gained soils/none-cohesive soil）
单 粒结构 （ single-grained structure ）,
颗粒之间点与点的接触二 二,细粒土的结构,（ The structure of fine-gained
soils/cohesive soil）
受范德华力,胶结作用力,库仑力,毛细压力
.,,,)(
)(,)(
各向同性性质均匀对扰动比较敏感具较大的孔隙结构凝聚片架斥力为主各向异性密度较大结构片堆分散
The net inter- particle forces govern the structural form
assumed by clay mineral particles in a soil,the two extreme
structures are dispersed structure (分散结构 )and flocculent
structure （凝聚结构 ),The dispersed structure results
when there is net repulsion(净反力 ) between particles and
the flocculent structure when there is net attraction（净吸力）,
图三,反映细粒土结构特性的两种性质
Two characteristics of fine- gained soils reflecting theirs
structural nature
（ 一 ） 粘性土的灵敏度 ( The sensitivity of cohesive soil)
u
ut qqS?
— 原状土的无侧限抗压强度
— 具有与原状土相同密度和含水量并彻底破坏其结构的重塑土的无侧限抗压强度土的结构性 — 土的性质受结构扰动的影响而改变的特性
uq
uq
21St 42St
4?St表 1-8 低灵敏 中灵敏 高灵敏
(二）粘性土的触变性 (thixotropy of cohesive soil)
含水量 不变，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化强度有所恢复的性质。
第五节 土的工程分类
1.5The engineering classification of soils
地基土的分类分类目的：
确定地基的承载力判断土的工程特性
)2(
)1(
The object of soil classification is to divide soils into groups
such that all the soils in particular group have similar
characteristics,by which they may be identified,and exhibit
Similar behavior in given engineering situation.
一、建筑地基基础设计规范分类
The classification of soils according to architecture
foundation design criterion
)/()6(
)()5(
),()4(
)()3(
)()2(
)()1(
s o i la r t i f i c a lf i l l
c l a y
mos i l t
s a n d
s t o n ec r u s h e d
r o c k
人工填土粘土粉土砂土碎石土岩石
(一 ） 岩石 (rock)
分类
cm
cm
cm
M P a
M P a
c
c
20
20
50
30
30
颗粒强风化颗粒中风化颗粒微风化风化程度软质岩硬质岩坚固性
（二）碎石土 (crushed stone)
mmd
mmd
mmd
2
20
200
)(
)(
)(
级配棱角形亚圆圆形角砾园砾碎石卵石块石漂石 大于颗粒总重的 50%
（三）砂土 (sand)
Sr%50?rS 8050 rS rS?80
稍湿 很湿 饱和
(按湿度分 )
(四 )粉土 (silt)
%500 7 5.0
10
含量mmd
I P
粘粒粉粒砂粒
10IP?
)(1710
)(17
c la ys ityI
c la yI
P
P 粉质粘土粘土粉土 粉土
（ 五 ） 粘土 (clay)
1.分类
2.按工程地质特征分
(according to engineering geological character)
（ 1） 一般粘土 (clay)：第四纪沉积物压缩性低,强度较高,
良好的地基 。
（ 2） 淤泥和淤泥质土 (muck and mucky soil),软弱土,不好地基 （ 处理 ）
（ 3） 红粘土 (red clay),裂隙发育 （ 特殊土 ）
（ 六 ） 人工填土 (fill/artificial soil)
土水力冲填泥砂形成的填冲填土慎重生活垃圾工业废料杂填土压实填土分层夯实粘土粉土砂土碎石土素填土
:)()3(
)()2(
)(
)(
)(
)()1(
filld r e d g e r
fillousm i s c e l l a n e
c l a y
s i l t
s a n d
fillp l a i n
式中,Ip—— 土的塑性指数
p0.002—— 粒径 <0.002mm颗粒的质量占总质量的百分比,
A<0.75 非常性粘土
A=0.75~1.25 正常粘土
A>1.25 活性粘土反映粘土矿物吸附结合水的能力二、细粒土的活性指数
0,002
P
P
IA?
第六节 土的压实性
1.6 Soil Compaction
Compaction is the process of increasing the density of a
soil by packng the particles closer together with a reduction
in the volume of air,the volume of water remains
unchanged,
压实目的 (Target of compaction )
)()4(
)()3(
)()2(
)()1(
s tr e n g thin c r e a s eto
lityc o m p e s s ib ir e d u c eto
typ e r m e a b ilir e d u c eto
d e n s ityin c r e a s eto
土的强度提高压缩性减小减小透水性增加土的密实度一、细粒土的压实性
The Compaction of fine-grained soils
（ 一 ） 最优含水量和最大干密度理论曲线：
The optimum water content and the maximum dry density
试验表明,约在土的塑限 附近
s
ws
d m a x G0,0 1 w1
Gρ
opw
pw
对应的干密度为最大干密度的原因,
（ 1） w<wop（ 颗粒表面的水膜很薄 ） 土偏干,土粒之间存在着强结合水,土粒间电分子引力较大,击实时土粒难于移动,击实时土粒难于移动,击实效果差 。
（ 2） w> wop土偏湿,土粒中存在大量的自由水,在击实过程中不易很快的排除,这阻止了颗粒的靠扰,因引击实效果差 。
（ 3） w=wop w= wop颗粒间存在部分的强结合水,部分的弱结合水,弱结合水在击实过程中起到润滑作用,因而击实效果好 。 （ 二 ） 压实功能的影响
The influence of compactive efforts
同一种土,wop随 E而变 w> wop,w↑E的影响 ↓ （
三 ） 填土的含水量和辗压标准的控制
The standard of field compaction is controlled by
means of frequent measurements of the bulk density and
water content of newly-compacted soil.
（ 1） w< wop 土均匀,强度较高,较脆硬,不易压密,但浸水时容易产生附加沉降 。
（ 2） w>wop 可塑性大,但强度较低,且具不等向性
cD
压实度,Ⅰ,Ⅱ 95~98% 土石坝 (earth and stone bankment)
Ⅲ ~Ⅴ 92~95%
控制,wop± (2~3)%
二,粗粒土的压实性：
The Compaction of coarse-grained soils
完全干燥或者充分洒水饱和的情况下容易压实到压实标准一般用相对密度 Dr控制：
Dr,0.7~0.75
dmaxρ
