1、土的組成,第 1 章,本章內(nèi)容,1.1 概述 1.2 土中固體顆粒 1.3土中水和土中氣 1.4粘土顆粒與水的相互作用 1.5土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,土木工程地質(zhì)學(xué),1.1概述,巖石,土,風(fēng)化作用,風(fēng)化作用,物理風(fēng)化,化學(xué)風(fēng)化,溫度的變化 水的凍脹 波浪沖擊 地震等,水解作用 水化作用 氧化作用,土常見的成因類型： 1、殘積土；2、坡積土；3、洪積土；4、沖積土；5、湖積土；6、海積土；7、風(fēng)積土；8、冰積土,巖漿巖 變質(zhì)巖 沉積巖,其它作用,其它作用,溶解作用、碳酸化作用等,1.1概述,土的特點(diǎn)：散體性、多相性、自然變異性,氣相,固相,液相,+,+,構(gòu)成土骨架，起決定作用,重要影響,土體,次要作用,

2、1.2土中固體顆粒,物理狀態(tài) 力學(xué)特性,顆粒級(jí)配,礦物成分,顆粒形狀,顆粒大小,各粒徑成分在土中占的比例,又稱 粒度成分,影響土性的主因,顆粒級(jí)配,1.2土中固體顆粒,1.2.1土粒的粒度成分,土粒粒度與粒組,粒度：土粒的大小 粒組：介于一定粒度范圍內(nèi)的土粒 界限粒徑：劃分粒組的分界尺寸,1.2土中固體顆粒,粒度成分（顆粒級(jí)配）,確定方法 篩分法：適用于粗粒土 (0.075 mm) 水分法：適用于細(xì)粒土 (0.075 mm),各粒組的相對(duì)含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示,表述方法 粒徑級(jí)配累積曲線,1.2土中固體顆粒,1.2土中固體顆粒,10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1,200g

3、,10 16 18 24 22 38 72,小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（）,粒徑(mm),P % 95 87 78 66 55 36,篩分法,1.2土中固體顆粒,沉降分析法,斯托克斯公式：,斯托克斯定律假定： （1）顆粒為球形 （2）顆粒周圍的水流為線流 （3）顆粒分子比水分子打的多,水利當(dāng)量直徑,1.2土中固體顆粒,d60,d50,d10,d30,特征粒徑: d50 : 平均粒徑 d60 : 限制粒徑 d10 : 有效粒徑 d30: 中值粒徑,不均勻程度： Cu = d60 / d10, 不均勻系數(shù),Cu5級(jí)配不良； Cu10級(jí)配良好,粗細(xì)程度： 用d50 表示,顆粒級(jí)配曲線,小于某粒徑之土

4、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）,粒徑(mm),土的顆粒級(jí)配累積曲線,d60,d10,d30,斜率: 某粒徑范圍內(nèi)顆粒的含量 陡相應(yīng)粒組質(zhì)量集中 緩-相應(yīng)粒組含量少 平臺(tái)-相應(yīng)粒組缺乏（不連續(xù)）,連續(xù)程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系數(shù),較大顆粒缺少,Cc 減小,較小顆粒缺少,Cc 增大,Cc = 1 3, 級(jí)配連續(xù)性好,1.2土中固體顆粒,顆粒級(jí)配,粒徑級(jí)配累積曲線及指標(biāo)的用途：,1）粒組含量用于土的分類定名；,2）不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土； Cu 5, 均勻土,3）曲率系數(shù)Cc用于判定土的連續(xù)程度： C c = 1 3, 級(jí)配連續(xù)土； Cc 3

5、或 Cc 1,級(jí)配不連續(xù)土,4）不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc用于判定土的級(jí)配優(yōu)劣： 如果 Cu 5且 C c = 1 3 ， 級(jí)配良好的土； 如果 Cu 3 或 Cc 1, 級(jí)配不良的土,1.2土中固體顆粒,1.2土中固體顆粒,原生礦物： 石英、長(zhǎng)石、云母等 次生礦物： 主要是粘土礦物，包括三種類型: 高嶺石、伊里石、蒙脫石,1.2.2土粒的礦物成分,固體顆粒,原生礦物,次生礦物,1.3.1土中水（液相）,結(jié)合水 吸附在土顆粒表面的水 自由水 電場(chǎng)引力作用范圍之外的水,1.3土中水與土中氣,毛細(xì)水 重力水,主要作用力： 結(jié)合水：物理化學(xué)力 自由水： 毛細(xì)水：表面張力及重力 重力水：重力,結(jié)合水

6、,排列致密、定向性強(qiáng) 密度1g/cm3 冰點(diǎn)處于零下幾十度 具有固體的特性 溫度高于100可蒸發(fā),強(qiáng)結(jié)合水,位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場(chǎng)引 力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動(dòng) 不因重力而移動(dòng)，有粘滯性,弱結(jié)合水,1.3土中水與土中氣,自由水,重力水,毛細(xì)水,在重力作用下可在土中自由流動(dòng),存在于固氣之間 在重力與表面張力作用下 可在土粒間空隙中自由移動(dòng),自由水,1.3土中水與土中氣,土中毛細(xì)現(xiàn)象,毛細(xì)水,存在于地下水位以下，受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水,毛細(xì)升高與孔徑成反比,粘土 粉土 砂土 礫石,1.3土中水與土中氣,1.3.2 土中氣體,自由氣體：與大氣連通，對(duì)土的性質(zhì)影響不大 封閉氣

7、體：增加土的彈性；阻塞滲流通道,1.3土中水與土中氣,1.4粘土顆粒與水的相互作用,1.4.1粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和親水性,蒙脫石、伊利石、高嶺石,粘土礦物: 由硅片和鋁片構(gòu)成的晶胞所組合而成,1.4.2粘土顆粒與水的相互作用,帶電性,土木工程地質(zhì)學(xué),土顆?；蛄F(tuán)的 空間排列和相互聯(lián)結(jié),1.5土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,土粒間的作用力,粘性土的結(jié)構(gòu)性指標(biāo),力學(xué)特性,土的結(jié)構(gòu),影響,粗粒土的結(jié)構(gòu),細(xì)粒土的結(jié)構(gòu),重塑土的強(qiáng)度,原狀土的強(qiáng)度,1.5.1土的結(jié)構(gòu),粗粒土結(jié)構(gòu),粒間作用力,排列形式,礦物成分,單粒結(jié)構(gòu),示意圖,重力，毛細(xì)力,點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與面,原生礦物,1.5土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,細(xì)粒土結(jié)構(gòu),粒間作用力,形成環(huán)境,排列形式,礦物成分,表面力、膠結(jié)力 （斥力減小引力增加）,絮凝結(jié)構(gòu),蜂窩結(jié)構(gòu),示意圖,表面力、膠結(jié)力 （粒間引力占優(yōu)勢(shì)）,淡水中沉積,海水中沉積,次生礦物,次生礦物,天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結(jié)構(gòu)過渡向另一種結(jié)構(gòu)。,點(diǎn)與點(diǎn),邊、角與面 邊、角與邊,1.5土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,1.