第一章 土的三相組成,土是由固體相、液體相、氣體相組成的三相體系。 固體相指土中的礦物顆粒，簡稱土粒。它構(gòu)成土的骨架，稱為土骨架。 液體相由水溶液組成，可分為強結(jié)合水、弱結(jié)合水、毛細(xì)水、重力水等。 氣體相由空氣和其它氣體構(gòu)成。,第一章 第1頁/共23頁,第一節(jié) 土的顆粒級配,一、粒組的劃分 土粒的大小通常以粒徑表示，以mm為單位。 土粒按粒徑大小分為若干組別，稱為粒組。粒組就是一定的粒徑區(qū)段，以毫米表示。 粒組的劃分的原則 符合粒徑變化所引起的質(zhì)的變化規(guī)律，即每個粒組的成分與性質(zhì)無質(zhì)的變化，具相同或相似的成分與性質(zhì)； 與粒組的分析技術(shù)條件相適應(yīng)，即不同大小的土?？刹捎貌煌倪m用方法進(jìn)行分析； 粒組界限值力求服從簡單的數(shù)學(xué)規(guī)律。,第一章 第2頁/共23頁,表1-1 土的粒組劃分方案,第一章 第3頁/共23頁,二、顆粒級配的測定,土的顆粒級配是指土中各粒組的相對百分含量，通常用各粒組占土?？傎|(zhì)量（干土質(zhì)量）的百分?jǐn)?shù)表示，也稱為土的粒度成分。 粗粒土指以礫石和砂粒為主的土，又稱為無粘性土。 細(xì)粒土指以粉粒、粘粒和膠粒為主的土，又稱為粘性土。 篩分法（適用于礫石類和砂類土，d0.1mm） 靜水沉降分析法（適用于粉土和粘性土，d0.1mm） （虹吸比重瓶法、移液管法、比重計法）,第一章 第4頁/共23頁,Stokes公式,式中： V土粒的沉降速度，cm/s； d土粒直徑，mm；（等效直徑） s土粒密度，g/cm3； w水的比重，g/cm3 ； 水的動力粘滯系數(shù)，10-6kPas； g重力加速度，cm/s2 “等效直徑”是指土粒沉降速度與某一粒徑的球形顆粒的沉降速度相等，那么這球形顆粒的直徑即為該土粒的等效直徑。,第一章 第5頁/共23頁,三、顆粒級配的表示方法,表格法是將分析資料(各粒組的百分含量或小于某粒徑的累積百分含量)填在已制好的表格內(nèi)。 表1-2 顆粒分析成果表,第一章 第6頁/共23頁,顆粒級配累積曲線（圖解法） 橫坐標(biāo)采用對數(shù)坐標(biāo)，表示土顆粒直徑，單位mm；縱坐標(biāo)為小于某粒徑土的累積含量，用百分比表示。 土的粗細(xì)常用平均粒徑（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此粒徑的土粒含量均占50。,第一章 第7頁/共23頁,特征粒徑 d10有效粒徑（de）；d50平均粒徑； d30 、d60限制粒徑。,顆粒級配累積曲線,第一章 第8頁/共23頁,土的不均勻系數(shù)Cu Cu=d60/d10 Cu5的土稱為級配良好的非均粒土。 土的曲率系數(shù)Cc Cc=13時，為級配連續(xù)； Cc 3時，級配不連續(xù)。,第一章 第9頁/共23頁,四、土按顆粒級配的分類,粗粒土：土中粒徑0.075mm的質(zhì)量超過全部質(zhì)量的50%。 細(xì)粒土：土中粒徑0.075mm的質(zhì)量小于全部質(zhì)量的50%。 巖土工程勘察規(guī)范中的分類法： 將粒徑2mm的質(zhì)量超過50%的稱為碎石土； 將粒徑2mm的質(zhì)量小于50而大于0.075mm的質(zhì)量超過50%的稱為砂土； 將大于0.075mm的質(zhì)量小于50%的定為粉土或粘性土。 碎石土、砂土和粉土又稱為無粘性土。,第一章 第10頁/共23頁,第二節(jié) 土的礦物成分,一、土中礦物類型及特性,第一章 第11頁/共23頁,原生礦物是巖石經(jīng)物理風(fēng)化破碎但成分沒有發(fā)生變化的礦物碎屑。原生礦物顆粒一般都較粗大，它們主要存在于卵、礫、砂、粉各粒組中。 次生礦物是原生礦物在一定氣候條件下經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用，使其進(jìn)一步分解而形成一些顆粒更細(xì)小的新礦物。 粘土礦物是主要的次生礦物，是組成粘粒的主要礦物成分。 粘土礦物中分布較廣且對土性質(zhì)影響較大的是蒙脫石、高嶺石和伊利石(或水云母)三種。,第一章 第12頁/共23頁,粘土礦物的類型,高嶺石晶層之間連結(jié)牢固，水不能自由滲入，故其親水性差，可塑性低，脹縮性弱； 蒙脫石則反之，晶胞之間連結(jié)微弱，活動自由，親水性強，脹縮性亦強； 伊利石（水云母）的性質(zhì)介于二者之間。,第一章 第13頁/共23頁,二、礦物成分與粒組之間的關(guān)系,粒徑大于0.075mm的各粒組，均由原生礦物所構(gòu)成，其中漂石粒、卵石粒、礫粒，其粒徑往往大于礦物顆粒，多數(shù)是由母巖碎屑構(gòu)成，一般具有的多礦物結(jié)構(gòu)， 砂粒與原生礦物顆粒大小近似，往往是由單礦物組成，以石英最為常見。 粉粒組由原生礦物與次生礦物混合組成，其中以石英為主，其次為高嶺石及難溶鹽。 粘粒組主要由不可溶性次生礦物與腐植質(zhì)組成，有時也含難溶鹽，其中粘土礦物是最常見的礦物。,第一章 第14頁/共23頁,第三節(jié) 土中的水,一、土中水的類型與特性,第一章 第15頁/共23頁,二、土粒與水的相互作用,1、土粒的比表面積 定義單位質(zhì)量或單位體積土顆粒所擁有的表面積稱為比表面積。即,第一章 第16頁/共23頁,2、粘粒的帶電性質(zhì),土中的粘土顆粒在電場中向陽極泳動的現(xiàn)象稱為電泳。而土中的液體滲向陰極，稱為電滲。這兩種現(xiàn)象是同時發(fā)生的，稱為電動現(xiàn)象。 粘粒表面產(chǎn)生電荷的原因：1、選擇性吸附；2、表面分子的離解；3、同晶替換,第一章 第17頁/共23頁,3、粘粒雙電層,顆粒表面的負(fù)電荷構(gòu)成電場的內(nèi)層（決定電位層）。水中被吸引在顆粒表面的陽離子和定向排列的水分子構(gòu)成電場的外層（反離子層）。合稱雙電層。,第一章 第18頁/共23頁,受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒周圍，不傳遞靜水壓力不能任意流動的水，稱為結(jié)合水。 從水分子的角度講，雙電層的外層就是結(jié)合水層。,第一章 第19頁/共23頁,第四節(jié) 土的結(jié)構(gòu),土的結(jié)構(gòu)是指組成土的土粒大小、形狀、表面特征，土粒間的連結(jié)關(guān)系和土粒的排列情況，其中包括顆?；蚣象w間的距離、孔隙大小及其分布特點。 一、土粒間的連結(jié)關(guān)系 1接觸連結(jié)，是指顆粒之間的直接接觸，接觸點上的連結(jié)強度主要來源于外加壓力所帶來的有效接觸壓力。這種連結(jié)方式在砂土、粉土中或近代沉積土中普遍存在。 2膠結(jié)連結(jié)，是指顆粒之間存在著許多膠結(jié)物質(zhì)，將顆粒膠結(jié)連結(jié)在一起。 3結(jié)合水連結(jié)，是指通過結(jié)合水膜而將相鄰?fù)亮＿B結(jié)起來的連結(jié)形式，又叫水膠連結(jié)，這種連結(jié)在一般粘性土中普遍存在。 4冰連結(jié),第一章 第20頁/共23頁,二、土的結(jié)構(gòu)類型,（一）巨粒土與粗粒土的結(jié)構(gòu)類型 粗粒土的結(jié)構(gòu)主要為單粒結(jié)構(gòu)。根據(jù)顆粒間的排列接觸關(guān)系可分為松散結(jié)構(gòu)和密實結(jié)構(gòu)。 由于粗、細(xì)顆粒含量的不同，有粗石狀結(jié)構(gòu)和假斑狀結(jié)構(gòu)兩種不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)。 粗石狀結(jié)構(gòu)的土具有較高的強度，而其透水性則取決于粒間孔隙的充填程度及充填物的性質(zhì)。 假斑狀結(jié)構(gòu)土的性質(zhì)主要取決于組成土的細(xì)粒物質(zhì)的特點。,第一章 第21頁/共23頁,（二）細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)類型,細(xì)粒土顆粒細(xì)小，細(xì)粒土一般為團聚結(jié)構(gòu)（海綿狀結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)）。 細(xì)粒土的團聚結(jié)構(gòu)按土粒均勻與否可分為均粒和非均粒兩種類型。 均粒團聚結(jié)構(gòu)又分為蜂窩狀和絮狀結(jié)構(gòu)。 非均粒團聚結(jié)構(gòu)是由