土粒比重可在试验室内用比重瓶测定。将置于比重瓶内的土样在105-110℃下烘干后冷却至室温用精密天平测其质量，用排水法测得土粒体积，并求得同体积4℃纯水的质量，土粒质量与其比值就是土粒比重。

由于比重变化的幅度不大，通常可按经验数值选用。 2.3.1.2 土的含水量?

土中含水的质量与土粒质量之比，称为土的含水量，以百分数计，即： ??mw?100%ms (书15页1-5)

含水量?是标志土的湿度的一个重要物理指标。天然状态下土层的含水量称天然含水量，其变化范围很大，它与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。一般干的粗砂土，其值接近于零，而饱和砂土，可达40%；坚硬的粘性土的含水量约小于30%，而饱和状态的软粘性土(如淤泥)，则可达60%或更大。一般说来，同一类土，当其含水量增大时，则其强度就降低。

土的含水量一般用“烘干法”测定。先称小块原状土样的湿土质量，然后置于烘箱内维持100-105℃烘至恒重，再称干土质量，湿、干土质量之差与干土质量的比值，就是土的含水量。 2.3.1.3 土的密度

（1） 天然密度?：天然状态下，土单位体积的质量，单位为g/ cm3或t/ m3，即：

V (书15页1-2)

m??天然密度变化范围较大。一般粘性土?=1.8～2.0g/cm3；砂土?=1.6～2.0g/cm3；腐殖土?=1.5～1.7g/cm3。

土的密度一般用“环刀法”测定，用一圆环刀(刀刃向下)放在削平的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，称得环刀内土样质量，求得它与环刀容积之比值即为其密度。

（2）土的干密度?d：土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度，即：

V (书16页1-10)

ms?d?在工程上常把干密度作为评定土体紧密程度的标准，以控制填土工程的施工质量。 （3）土的饱和密度?sat：土孔隙中充满水时，单位体积质量，即

V (书16页1-12)

ms?Vv?w?sat?式中?w为水的密度，近似等于?w1= 1g/ cm3。

（4）土的浮密度?'：在地下水位以下，土体中土粒的质量扣除浮力后，即为单位体积中土粒的有效质量即：

V (书16页1-14)

ms?Vs?w?'?在实际应用中，经常采用土的容重，即土的重力密度,其数值上等于相应土密度与重力加速度的乘积。一般分为：天然容重γ 、干容重γd、饱和容重γsat、有效容重γˊ分别按下列公式计算：

；

；

式中g 为重力加速度，各指标的单位kN/m3。

2.3.1.4 土的孔隙比e和孔隙率n

土的孔隙比e：土中孔隙体积与土体积之比，孔隙比用小数表示。即：

；

Vs (书16页1-6)

e?Vv天然状态下土的孔隙比称为天然孔隙比，它是一个重要的物理性指标，可以用来评价天然土层的密实程度。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。

土的孔隙率n：土中孔隙所占体积与总体积之比，用以百分数表示，即：

V (书16页1-7) n?Vv?100% 一般粘性土的孔隙率为30～60%，无粘性土为25～45%。 2.3.1.5 土的饱和度Sr

土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，称为土的饱和度，以百分率计，即： S?Vw?100%rVv (书16页1-8)

砂土根据饱和度Sr的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态，其划分标准见下表。

2.3.2 指标的换算

上述土的三相比例指标中，土粒比重ds、含水量?和密度?三个指标是通过试验测定的。在测定这三个基本指标后，可以导得其余各个指标。

常用图2-11所示三相图进行各指标间关系的推导，令?w1??，并令Vs?1，

则: Vv?e

V?1?ems?Vsds?w?ds?wmw??ms??ds?w m?ds(1??)?w推导： (1) V1?e

??m?ds(1??)?wds?w (2) V1?e1??

e?ds?w?d?ms???由上式： ? d ? (3)

?sat?ms?Vv?wV?(ds?e)?w1?e?1?ds(1??)?w?1 (4)

?'?ms?Vs?wVV(ds?1)?w1?e?ms?(V?Vv)?wV??sat??w

(5)

??ms?Vv?w?V?w

(6) V1?eVvVv?we (7)

Sr?Vw?mw?n?Vv?e?ds土的三相比例指标换算公式并列于书17页表1-2。

【例题1-1】某一原状土样，经试验测得的基本指标值如下：密度?=1.67g/cm3,含水量?

=12.9%，土粒比重ds=2.67。试求孔隙比e、孔隙率n、饱和度Sr、干密度?d、饱和密度?sat以 【解】

(2)

3?'??sat??w?1.93?1?0.93g/cm(6)

及有效密度?'。

e?ds(1??)?w(1)

n?e1?e???1?2.67(1?0.129)1.67?1?0.8050.8051?0.805?44.6%

?43%(3) (4) (5)

Sr??dse?0.129?2.670.805?1.671?0.129?d??1???1.48g/cm3?sat?(ds?e)?w1?e?2.67?0.8051?0.805?1.93g/cm3§2-4 无粘性土的密实度

无粘性土的密实度指的是碎石土和砂土的疏密程度。

无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，密实的无粘性土由于压缩性小，抗剪强度高，承载力大，可作为建筑物的良好地基。但如处于疏松状态，尤其是细砂和粉砂，其承载力就有可能很低，因为疏松的单粒结构是不稳定的，在外力作用下很容易产生变形，且强度也低，很难作天然地基。如它位于地下水位以下，在动荷载作用下还有可能由于超静水压力的产生而发生液化。例如我国海城1975.2.4的7.3级地震，震中区以西25-60km的下辽河平原，发生强烈砂土液化，大面积喷砂冒水，许多道路、桥梁、工业设施、民用建筑遭受破坏。1976.7.28唐山的7.8级地震，也引起大区域的砂土液化。因此，凡工程中遇到无粘性土时，首先要注意的就是它的密实度。

对于同一种无粘性土，当其孔隙比小于某一限度时，处于密实状态，随着孔隙比的增大，则处于中密、稍密直到松散状态。无粘性土的这种特性，是因为它所具有的单粒结构决定的。

密实度的评价方法有三种：

1、 室内测试孔隙比确定相对密实度的方法 2、 利用标准贯入试验等原位测试方法（见第6章） 3、 野外观测方法 无粘性土的相对密实度：以最大孔隙比emax与天然孔隙比e之差和最大孔隙比emax与最小孔隙比

emin之差的比值Dr，表示，即：

D?emax?eremax?emin （2-12）

无粘性土的最小孔隙比是最紧密状态的孔隙比，用符号emin表示，emin一般采用“振击法”测定；无粘性土的最大孔隙比是土处于最疏松状态时的孔隙比，用符号emax表示。emax一般用“松砂器法”测定。

从上式可知，若无粘性土的天然孔隙比e接近于emin，即相对密度Dr接近于1时，土呈密实状态，当e接近于emax时，即相对密度Dr接近于0，则呈松散状态。

无粘性土的天然孔隙比e如果接近emax(或emin)，则该无粘性土处于天然疏松(或密实)状态，这可用无粘性土的相对密实度进行评价。

根据Dr值可把砂土的密实度状态划分为下列三种： 1≥Dr>0.67 密实的 0.67≥Dr>0.33 中密的 0.33≥Dr>0 松散的

相对密实度试验适用于透水性良好的无粘性土，如纯砂、纯砾等。

对于不同的无粘性土，其emin与emax的测定值也是不同的，emin与emax之差(即孔隙比可能变化的范围)也是不一样的。一般土粒粒径较均匀的无粘性土，其emax与emin之差较小；对不均匀的无粘性土，则其差值较大。

相对密实度是无粘性粗粒土密实度的指标，它对于土作为土工构筑物和地基的稳定性，特别是在抗震稳定性方面具有重要的意义。

对于砂土，也可用天然孔隙比e来评定其密实度。但是矿物成分、级配、粒度成分等各种因素对砂土的密实度都有影响，并且在具体的工程中，难于取得砂土原状土样，因此，利用标准贯入试验、静力触探等原位测试方法来评价砂土的密实度得到了工程技术人员的广泛采用。砂土根据标准贯入试验(见第6章)的锤击数N分为松散，稍密、中密及密实四种密实度，其划分标准见书上19页表1-3。

碎石土可根据野外鉴别方法划分为密实、中密、稍密三种密实度状态。其划分标准见书20页表1-5。也可采用重型动力触探锤击数来划分密实度，见书上19页表1－4 §2-5 粘性土的水理性质

土的水理性质一般指的是粘性土的液限、塑限（由实验室测得）及由这两个指标计算得来的液性指数和塑性指数。这几个指标也是工程中必需提供的。对于饱和粘性土还有灵敏度和触变性。 2.5.1 粘性土的界限含水量

粘性土由于其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。可塑状态就是当粘性土在某含水量范围内，可用外力塑成任何形状而不发生裂纹，并当外力移去后仍能保持既得的形状。土的这种性能叫做可塑性。粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，叫做界限含水量，它对粘性土的分类及工程性质的评价有重要意义。