土的三相組成及土的結構.ppt

第二章 土的性質及工程分類,要求： 1.了解土的生成和演變過程，了解土的礦物成分和土中水的種類以及粘土礦物的帶電性質、土的結構性和靈敏度等。 2.理解土的三相組成、土的三相比例指標的定義并掌握其計算方法 3.掌握土的粒徑級配的分析方法 4.掌握土的物理狀態(tài)判斷指標和標準以及利用這些指標來判斷其物理狀態(tài)和工程性質好壞的方法。 5.理解土的壓實原理。掌握擊實試驗方法、最大干重度和最優(yōu)含水量的概念以及影響土體壓實的主要因素。 6.了解土的工程分類的基本方法。,重點： 土的三相物理指標及換算關系，土的粒徑級配及土的物理狀態(tài)的判別。 難點： 土的三相物理指標的換算。 需要掌握的基本概念: 顆粒級配;不均勻系數/曲率系數;液限/塑限/縮限;液性 指數/塑性指數; 土的靈敏度和觸變形; 最優(yōu)含水量 計算主要掌握: 三相組成指標之間的換算及有關計算 密實度判定 液限/塑限等的計算及相關判斷,2.1 土的三相組成,氣相,固相,液相,+,+,構成土骨架，起決定作用,重要影響,土體,次要作用,2 土的性質與工程分類,一. 固體顆粒,物理狀態(tài) 力學特性,粒徑級配,2.1 土的三相組成,礦物成分,顆粒形狀,2 土的物性與分類,1. 粒徑級配,一. 固體顆粒,顆粒大小,各粒徑成分在土中占的比例,狹義的粒徑級配,影響土性的主因,2.1土的三相組成,2 土的物性與分類,顆粒大小,粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類 界限粒徑,一. 固體顆粒,2.1土的三相組成,2 土的物性與分類,粒徑級配,確定方法 篩分法：適用于粗粒土 (0.075 mm) 比重計法：適用于細粒土 (0.075 mm),各粒組的相對含量，用質量百分數來表示,表述方法 粒徑級配累積曲線,一. 固體顆粒,2.1土的三相組成,2 土的物性與分類,篩分法,用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱過質量的烘干土樣過篩，稱出留在各篩上的土質量，然后計算其占總土粒質量的百分數,比重計法,利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于某粒徑的土粒含量,10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1,200g,10 16 18 24 22 38 72,小于某粒徑之土質量百分數P（）,粒徑(mm),P % 95 87 78 66 55 36,土的粒徑級配累積曲線,一. 固體顆粒,2.1土的三相組成,2 土的物性與分類,d60,d50,d10,d30,特征粒徑: d60 : 控制粒徑 d10 : 有效粒徑 d30 :中值粒徑,不均勻系數： Cu = d60 / d10,曲率系數: Cc = d302 / (d60 d10 ),Cu 5,級配不均勻,一. 固體顆粒,2.1土的三相組成,2 土的物性與分類,顆粒級配的描述,工程上常用不均勻系數Cu描述顆粒級配的不均勻程度Cu愈大，表示土粒愈不均勻。,d10、d30、d60小于某粒徑的土粒含量為10%、 30%和60%時所對應的粒徑,曲率系數Cc描述顆粒級配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況,同時滿足：Cu5和Cc=13時，為級配良好，否則級配不良,曲線出現平直段反映什么情況？ 曲線出現豎直段反映什么情況？,討論,2. 土的礦物成分,物理風化產物，石英、長石、云母等。顆粒粗，為砂、礫組主要成分。,（1）原生礦物,化學風化產物，顆粒細，呈片狀，為粘粒組的主要成分。,（2）次生礦物,顆粒大，比表面積小，與水的作用能力弱，其抗水性和抗風化作用都強，工程性質穩(wěn)定。若級配良好，則土的密度大，強度高，壓縮性低,顆粒細，比表面積大，與水的作用能力強，能發(fā)生一系列復雜的物理、化學變化。活性大，親水性強。,粘土礦物,復合的鋁硅酸鹽晶體，片狀。,親水性：,蒙脫石伊利石高嶺石,蒙 脫 石,土中的水,固 態(tài),自由水,氣 態(tài),液 態(tài),結合水,重力水,毛細水,強結合水,弱結合水,二. 土中的水和氣體,1. 土中的水,強結合水：緊靠于土顆粒的表面，受電場作用很大，不能移動，表現出固態(tài)特性 它的特征是：1）.沒有溶解鹽類的能力，2）.不能傳遞靜水壓力，3）.只有吸熱變成蒸汽時才能移動。 弱結合水：強結合水外，電場作用范圍內的水，是一種粘質水膜 它的特征是：1）受力時可以從水膜厚處向薄處移動，也可因電場引力從一個土粒周圍轉移到另一個土粒周圍;2）不能傳遞靜水壓力，但在重力作用下不會發(fā)生移動。是粘土具有塑性的原因,毛細水-受到水與空氣交界面處表面張力的作用,存在 于地下水位以上透水層中的自由水 毛細水上升高度由什么確定: 毛細水壓力的大小: 在彎液面處最大,在的下水面處最小為0. 毛細水壓力的存在使得毛細區(qū)的有效應力增大 重力水-地下水面以下,土顆粒電分子引力范圍以外的水,僅受重力作用.傳遞靜水壓力產生浮托力. 毛細水的工程地質意義： （1）產生毛細壓力： 負的靜水壓力 （2）毛細水對土中氣體的分布與流通起有一定作用，常是導致產生密閉氣體的原因。 （3）當地下水埋深淺，由于毛細管水上升，可助長地基土的冰凍現象；地下室潮濕；危害房屋基礎及公路路面；促使土的沼澤化。,三、土的結構,在成土過程中所形成的土粒的空間排列及其聯結形式，與組成土的顆粒大小、顆粒形狀、礦物成分和沉積條件有關,1.單粒結構：粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落形成的單粒結構，其特點是土粒間存在點與點的接觸。根據形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實狀態(tài),2.蜂窩結構：顆粒間點與點接觸，由于彼此之間引力大于重力，接觸后，不再繼續(xù)下