由于土是由固体颗粒、液体和气体三部分组成，各部分含量的比例关系，直接影响土的物理性质和土的状态。在土力学中，为进一步描述土的物理力学性质，将土的三相成分比例关系量化，用一些具体的物理量表示，这些物理量就是土的物理力学性质指标。

其中，含水量、密度和土粒比重为独立变量，由实验室测定；其他指标为导出变量。

土的物理性质指标之间的关系可用三相图来换算 。

图1-7土的三相草图

其中：

m为土的总质量

ma为气体的质量

mw为液体的质量

ms为固体颗粒的质量

V 为土的总体积

Vv为土的孔隙部分体积

Va为气体体积

Vw为水的体积

Vs为土的固体颗粒的体积

1. 实测指标

1）含水量 （ω）

土中液体的质量 （mw ） 和土颗粒质量 （ms） 之比，用百分比表示：

式中土粒的质量 ms 就是干土的质量，是把土烘干至恒量后称得的，气体的质量忽略小计，液体的质量由总质量 m和干土的质量 ms相减而得。

含水量ω是用来表示土中含水程度的一个重要指标。

2）密度 （ρ）

单位体积土的质量，在三相图中，即是总质量与总体积之比：

对黏性土，土的密度常用环刀法测得。即用一定容积V的环刀切取试样，称得质量m，即可求得密度 。通常称为天然密度或湿密度。工程计算中还常用到饱和密度和干密度两种密度。

饱和密度（sat）：孔隙完全被水充满时土的密度，公式为：

干密度（d）：土被完全烘干时的密度，若忽略气体的质量，干密度在数值上等于单位体积中土粒的质量。公式为

实际工程中，常用重量表示物质含量的多少，即土的重度。对应于上述几种密度，相应地用天然重度γ、饱和重度γsat 和干重度γd来表示土在不同含水状态下单位体积的重量。在数值上，它们等于相应的密度乘以重力加速度g。此外，静水中土体受水的浮力作用，其重度等于土的饱和重度减去水的重度，称为浮重度γ′，单位用kN/m3计。由于重量 （G） 与质量 （m） 有存在G = mg 关系，所以土的重度γ与土的密度的关系如下：

其中g为重力加速度（g=9.8m/s2 ）有时工程上为了计算方便，取g=10m/s2 。

3） 土粒比重 （Gs ）

土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比。

式中：s为土粒的密度，即单位土体土粒的质量；4℃w为4℃时纯蒸馏水的密度。土粒比重常用比重瓶法测得。

2 .其它指标

1）孔隙比（e）

孔隙的体积与固体颗粒实体的体积之比，用小数表示，其计算公式为

2）孔隙度（n）

孔隙的体积与土的总体积之比，用百分数表示，其计算公式为

孔隙比e与孔隙度n之间有如下关系：

或

土的孔隙比和孔隙度都是用来表示孔隙体积的含量。

3）饱和度 （Sr）

土孔隙中液体的体积与孔隙的体积之比，用百分数表示，其计算公式为

饱和度Sr用来确定孔隙中充满水的程度。干土的饱和度Sr=0，饱和土的饱和度Sr=100%。

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