《土力學(xué)》第1章土的組成課件

1.1概述1.1.1、土的形成

巖石(體)破碎或分解松散堆積物風(fēng)化物理、化學(xué)、生物剝蝕搬運(yùn)沉積重力、風(fēng)力、水流、冰川等第1章土的組成土體母巖（Parentrock）風(fēng)化巖石破碎化學(xué)成分改變搬運(yùn)沉積大小、形狀和成分都不相同的松散顆粒集合體（Soil）

土固相液相氣相1.散體性2.多相性3.自然變異性①固相②液相③氣相構(gòu)成土的骨架，即固體礦物、土粒，是三相中最主要的物質(zhì)成分水溶液二氧化碳、氮?dú)?、氧氣等土的三?/p>

①+③：干土①+②：飽和土①+②+③：非飽和土(濕土)塊石/漂石粒組的

劃分原則總原則：工程性質(zhì)由量變到質(zhì)變的某一范圍粒徑的土粒分為一組。具體：①在一定粒度范圍內(nèi)，工程地質(zhì)性質(zhì)相近；②與目前的顆粒分析的測(cè)定技術(shù)相適應(yīng)；③服從一定的數(shù)學(xué)規(guī)律，便于記憶。

粘粒粉粒砂粒角礫/圓礫卵石/碎石0.005mm0.075mm2mm60mm200mm《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50145-2007)巨粒粗粒細(xì)粒6

?

篩分法：d>0.075mm粗粒土二、粒度成分的測(cè)定方法篩分法（d>0.075mm的土）?

沉降分析法密度計(jì)法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來(lái)確定小于某粒徑的土粒含量的方法。d<0.075mm小于某粒徑的土重含量（%）0.0010.010.1110020406080100100粒徑（mm)(對(duì)數(shù)坐標(biāo)）三、粒度成分的表示方法表示方法：表格法、粒徑級(jí)配曲線

工程應(yīng)用（1）計(jì)算土中各粒組的百分含量，用于粗粒土的分類和大致評(píng)估土的工程性質(zhì)；（2）評(píng)價(jià)土的均勻性及土級(jí)配的好壞，用于建筑材料的選擇。1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10有效粒徑d10：限定粒徑d60：小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計(jì)百分?jǐn)?shù)為10%時(shí)相應(yīng)的粒徑。小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計(jì)百分?jǐn)?shù)為60%時(shí)相應(yīng)的粒徑。1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d10d30不均勻系數(shù)Cu：曲率系數(shù)Cc：Cu>10，級(jí)配良好礫類土砂類土Cc=1~3級(jí)配良好Cu<5，勻粒土，級(jí)配不良Cu≥5固體顆粒次生礦物原生礦物礦物質(zhì)有機(jī)質(zhì)石英、長(zhǎng)石、云母等粘土礦物：蒙脫石、伊利石、高嶺石等可溶鹽：NaCl、CaCO3等無(wú)定型氧化物膠體固體顆粒礦物成分1.2.2土粒的礦物成分原生礦物：原巖經(jīng)物理風(fēng)化生成的土粒，成分與母巖完全相同，如石英、長(zhǎng)石、云母等

；顆粒較粗，一般為無(wú)粘性土；圓形、板狀、塊狀；吸水力弱、穩(wěn)定、無(wú)塑性；角閃石石英長(zhǎng)石云母石英

晶體云母

晶體1.3土中水和土中氣

1.3.1土中的水土孔隙中的水（※）非結(jié)合水（自由水）結(jié)合水液態(tài)水氣態(tài)水(水蒸氣)固態(tài)水(冰)強(qiáng)結(jié)合水(吸著水)弱結(jié)合水(薄膜水)毛細(xì)水(過(guò)渡型水)重力水(自由水)礦物中的結(jié)合水

(結(jié)晶水)土中的水1.結(jié)合水：大多數(shù)粘土顆粒表面帶有凈的負(fù)電荷陽(yáng)粒子:

(1)強(qiáng)結(jié)合水(吸著水)性質(zhì)特點(diǎn)：水分子完全失去自由活動(dòng)能力，排列緊密、整齊；厚度大致相當(dāng)幾個(gè)水分子層；密度大，可達(dá)1.5~1.8g/cm3；力學(xué)性質(zhì)類似固體，具有極大的粘滯性、彈性、抗剪強(qiáng)度；不能傳遞靜水壓力、不能導(dǎo)電，沒(méi)有溶解能力；冰點(diǎn)為-78°C。粘性土只含強(qiáng)結(jié)合水時(shí)呈固態(tài)，碾碎后呈粉狀。

(2)弱結(jié)合水(薄膜水)

性質(zhì)特點(diǎn)：水分子不完全失去自由活動(dòng)能力，定向排列，但程度較弱；密度較強(qiáng)結(jié)合水小，比普通液態(tài)水大，可達(dá)1.3~1.7g/cm3；具有較高的粘滯性、彈性、抗剪強(qiáng)度；不能傳遞靜水壓力，不能導(dǎo)電；冰點(diǎn)低于0°C。

弱結(jié)合水層的厚度的大小是決定細(xì)粒土物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。

2.自由水（1）重力水：地下水位以下，在重力或水頭壓力作用下可以自由運(yùn)動(dòng)；對(duì)土粒有浮力作用。（2）毛細(xì)水毛細(xì)管

hc

空氣

固體

水

l

毛細(xì)壓力土中毛細(xì)現(xiàn)象土中氣？1.3.2土中的氣相

1.成分：以O(shè)2、CO2、N2、H2為主

2.狀態(tài)

(1)非封閉氣體(自由氣體)與大氣相通，受外荷作用時(shí)被擠出土體外，對(duì)土的性質(zhì)影響不大。

(2)封閉氣體吸附于土粒表面或溶于水中，與大氣隔絕，不可排出；對(duì)土的性質(zhì)有較大的影響，使土的滲透性減小，彈性增大和延長(zhǎng)土體受力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時(shí)。有封閉氣體的土，稱為“橡皮土”，降低土的透水性和使土不易壓實(shí)等，工程中決不允許；30

硅氧晶片31

鋁氫氧晶片32

水分子弱聯(lián)結(jié)遇水膨脹、失水收縮33

鉀離子弱聯(lián)結(jié)34

強(qiáng)的氫鍵聯(lián)結(jié)比表面積的概念單位體積（或質(zhì)量）顆粒的總表面積。顆粒越細(xì)，比表面積越大或越?。勘缺砻娣e越大，帶的電越多，吸附能力越強(qiáng)1.4.2

粘粒與水的相互作用1.粘土顆粒的帶電性電動(dòng)現(xiàn)象(1)

電泳(2)電滲帶電的原因:(1)解離作用(2)吸附作用(3)同晶置換(4)邊緣斷裂2.雙電層的概念強(qiáng)結(jié)合水

弱結(jié)合水

(1)固定層(2)

擴(kuò)散層*粘粒周圍的水化膜包含著起主導(dǎo)作用的離子和作為主體的水分子。從起主導(dǎo)作用的離子著眼，稱這層為反離子層；從作為主體的水分子著眼，則稱結(jié)合水層。土顆粒或粒團(tuán)的空間排列和相互聯(lián)結(jié)1.5土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造力學(xué)特性土的結(jié)構(gòu)重塑土的強(qiáng)度原狀土的強(qiáng)度<土的構(gòu)造+同一土層中物質(zhì)成分、顆粒大小相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征影響分類：(1)單粒結(jié)構(gòu)砂層，礫石層(2)蜂窩結(jié)構(gòu)粉粒(粒徑0.075~0.005mm）(3)絮狀結(jié)構(gòu)粘粒（粒徑<0.005mm）

2、土的結(jié)構(gòu)*指土顆粒的大小、形狀、表面特征，相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征。---粗粒土的結(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)與面原生礦物疏松緊密D＞0.075mm---細(xì)砂、粉粒土的結(jié)構(gòu)

粒間作用力

排列形式

礦物成分蜂窩結(jié)構(gòu)重力，表面力蜂窩狀主要是原生礦物d=0.075~0.005mm---粘粒土的結(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）

示意圖表面力、膠結(jié)力（粒間斥力占優(yōu)勢(shì)）

淡水中沉積海水中沉積次生礦物次生礦物面與面邊、角與面邊、角與邊絮狀結(jié)構(gòu)D＜0.005mm絮狀結(jié)構(gòu)-----d<0.005