第三章+土的結(jié)構(gòu)和土體結(jié)構(gòu)

土的結(jié)構(gòu)：微觀結(jié)構(gòu)（光學(xué)顯微鏡）和宏觀結(jié)構(gòu)（肉眼或放大鏡）土的粒度成分是土的重要結(jié)構(gòu)指標(biāo)，反映土粒的大小和含量；土的結(jié)構(gòu):指土顆?；蚣象w的大小和形狀、表面特征、排列形式以及它們之間的連接特征(微觀結(jié)構(gòu))。土體結(jié)構(gòu):指土層的層理、裂隙和大孔隙等宏觀特征,亦稱宏觀結(jié)構(gòu)。土的結(jié)構(gòu)對土的工程性質(zhì)影響很大，特別是粘性土，如某些靈敏性粘土在原狀結(jié)構(gòu)時具有一定的強(qiáng)度，當(dāng)結(jié)構(gòu)擾動或重塑時，強(qiáng)度就降低很多，甚至不能再成型。3.1土的結(jié)構(gòu)連結(jié)分類

土的結(jié)構(gòu)連結(jié):指組成土的顆粒之間的連結(jié)，組合關(guān)系，簡稱連結(jié)。是土的重要結(jié)構(gòu)特征，也是決定土的性質(zhì)的重要因素。

3.1.1按連結(jié)物質(zhì)性質(zhì)的分類

①結(jié)合水連結(jié):通過粒間的結(jié)合水膜而使鄰近土顆粒連結(jié)起來的連結(jié)形式。細(xì)粒土特有的連結(jié)形式；連結(jié)力的強(qiáng)弱取決于結(jié)合水膜的厚薄；②膠結(jié)連結(jié)：土粒由某些物質(zhì)膠結(jié)起來形成的連結(jié)，在較長的地質(zhì)年代中形成的，膠結(jié)力很強(qiáng)。③毛細(xì)水連結(jié)：砂土在潮濕時，砂粒，粉粒間有毛細(xì)水彎液面力（或稱毛細(xì)壓力）作用于土粒，將土粒暫時地連結(jié)在一起。④

冰連結(jié)：含冰凍土的一種暫時性連結(jié)。⑤

無連結(jié)：粒間呈無連接狀態(tài)。3.1.2按連結(jié)力的性質(zhì)分類

(1)化學(xué)連結(jié)：是由原子的外圍電子，即價電子來實現(xiàn)的連結(jié)。化學(xué)連結(jié)包括：共價鍵連結(jié)、離子鍵連結(jié)、金屬鍵連結(jié)，具有化學(xué)連結(jié)的土，強(qiáng)度高，壓縮性低；

(2)靜電連結(jié)：電性不同的兩種粘粒直接吸引。

(3)離子—靜電連結(jié):帶負(fù)電荷的粘粒被介于其間的陽離子靜電吸引而成。

(4)毛細(xì)力連結(jié)：存在于土的三相交界面上，在毛細(xì)管內(nèi)的水形成彎液面力使土?？拷B結(jié)。

(5)分子連結(jié)：是由分子力或范德華力來實現(xiàn)的。

(6)磁性連結(jié)：粘粒表面存在著厚度約為0.05—0.5ūm的磁鐵質(zhì)薄膜引起的。磁性連結(jié)一般很弱。按物質(zhì)性質(zhì)分類僅反映連結(jié)形式，按連結(jié)力的特性分類才揭示了實質(zhì)。3.2土的排列方式與孔隙類型

排列方式：指土顆粒排列的松緊程度。

3.2.1粗粒土的排列方式與孔隙類型

(1)粗粒土的排列方式：①松散:顆粒與顆粒相互接觸，土處于最松散狀態(tài)，孔隙比max：0.91②緊密:顆粒處于其它顆粒的凹陷處，處于緊密排列，孔隙比min:0.35(2)結(jié)論:①土粒表面越光滑,越不易保持“松散排列”,而易成為“緊密排列”。②單粒排列的易變性，與土的粒度成分、顆粒形狀、礦物成分、粒間連結(jié)、土中含水情況有關(guān)。3.2.2細(xì)粒土的排列方式

(1)按孔隙比的大小分：松散排列的土：孔隙比>1.0

中密排列的土：0.7<孔隙比<1.0

緊密排列的土：孔隙比<0.73.2.3細(xì)粒土的孔隙特征(1)孔隙特征：主要是指孔隙大小、形狀、分布及連通情況。(2)細(xì)粒土孔隙類型：粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、溶蝕孔隙、大孔隙。

3.3土的結(jié)構(gòu)類型及研究方法3.3.1粗粒土的微觀結(jié)構(gòu)類型

(1)粗粒土的結(jié)構(gòu)主要為單粒結(jié)構(gòu)組成砂、礫等粗粒土的基本結(jié)構(gòu)類型，顆粒較粗大，比表面積小，顆粒之間是點(diǎn)接觸，幾乎沒有連結(jié)，粒間相互作用的影響較之重力作用的影響可忽略不計，是重力場作用下堆積而成的?？紫洞?，透水強(qiáng)，土粒間一般沒有內(nèi)聚力，但土粒相互依靠支撐，內(nèi)摩擦力較大，受壓力時土體積變化較小。

粒間作用力：重力起決定性的作用。在非飽和土中，還受到毛細(xì)力的作用排列形式：點(diǎn)與點(diǎn)點(diǎn)與面(2)根據(jù)單粒間的排列接觸關(guān)系：松散結(jié)構(gòu)、緊密結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)土的工程性質(zhì)，除與密實程度有關(guān)外，還與顆粒大小、級配、土粒的表面形狀及礦物成分類型有關(guān)。3.3.2細(xì)粒土的微觀結(jié)構(gòu)類型

最早研究的是汰沙基，60年代，把微觀結(jié)構(gòu)的研究與土的工程地質(zhì)性質(zhì)、土的成因、后生變化聯(lián)系在一起；土中細(xì)顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的作用，其他粒間力起主導(dǎo)作用：根據(jù)不同成因、不同物質(zhì)組成和不同形態(tài)特征，分為:

骨架狀結(jié)構(gòu)、絮凝狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)、疊片狀結(jié)構(gòu)、凝塊狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)、海綿狀結(jié)構(gòu)、磁疇狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)狀結(jié)構(gòu)等。

片架結(jié)構(gòu)：粘粒在絮凝狀態(tài)下形成的，亦稱絮凝結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是粘土片以邊－面或邊－邊連結(jié)為主，顆粒呈隨機(jī)排列，性質(zhì)較均勻，但孔隙較大．對擾動比較敏感。具有觸變性的土多后于此類結(jié)構(gòu)。片堆結(jié)構(gòu)：粘粒是在分散狀態(tài)下沉積而形成的，亦稱分散結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是以面－面連結(jié)為主，粘土片呈定向排列，密度較大，具有明顯的各向異性的力學(xué)性質(zhì)。天然通常不是單一結(jié)構(gòu)，可能是呈多種類型的綜合結(jié)構(gòu)。往往先形成團(tuán)粒3.3.3研究土結(jié)構(gòu)的方法

粗粒土——粒度分析（篩析法），雙目放大鏡或顯微鏡進(jìn)行觀察；研究形狀與表面特征；細(xì)粒土——聚乙二醇膠結(jié)，觀察其微結(jié)構(gòu)及微層理；X射線能譜和波譜分析法，研究顆粒的排列方向特征；壓汞法，定量測定土中孔隙的大小和多少；電子顯微鏡，觀察細(xì)粒土的微觀結(jié)構(gòu)；3.4土體結(jié)構(gòu)（構(gòu)造）土體結(jié)構(gòu)：土層組合和被節(jié)理、裂隙等切割后形成的土塊在土體內(nèi)排列、組合方式；土的構(gòu)造：在土體之中組合單元體的特點(diǎn)。物質(zhì)組成存在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在形式(1)土體結(jié)構(gòu)：原生結(jié)構(gòu)：是在土體形成時具有的一定的結(jié)構(gòu)特征。重要標(biāo)志是層理；流水形成的層理風(fēng)積形成的均質(zhì)結(jié)構(gòu)殘積、洪積、冰積等形成的無序狀結(jié)構(gòu)。次生結(jié)構(gòu)：是在土體形成后經(jīng)地質(zhì)作用改造后形成的。塊狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)粒狀結(jié)、柱狀結(jié)構(gòu)、割裂狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)等。相同含水量、密度粘性土的靈敏度—St

=原狀土結(jié)構(gòu)性相同含水量密度、組成粉碎重塑重塑土強(qiáng)度降低St11-22-44-88-16>16粘性土不靈敏低靈敏中等靈敏靈敏很靈敏流動原狀土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度3.5反映粘性土結(jié)構(gòu)性指標(biāo)一.土粒間的作用力

—土顆粒的自重形成的方向向下的力—土中毛細(xì)作用形成的力—土粒間的膠體物質(zhì)形成的作用力—粘性土—庫侖力：—范德華力：顆粒表面的靜電引力或斥力顆粒接觸點(diǎn)處的分子間引力三.細(xì)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）片架結(jié)構(gòu)(凝聚結(jié)構(gòu))片堆結(jié)構(gòu)(分散結(jié)構(gòu))示意圖表面