土的三相組成及土的結(jié)構(gòu)

土的三相組成及土的結(jié)構(gòu)第1頁/共24頁要求：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(zhì)、土的結(jié)構(gòu)性和靈敏度等。2.理解土的三相組成、土的三相比例指標(biāo)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(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)以及利用這些指標(biāo)來判斷其物理狀態(tài)和工程性質(zhì)好壞的方法。5.理解土的壓實(shí)原理。掌握擊實(shí)試驗(yàn)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(shí)的主要因素。6.了解土的工程分類的基本方法。

第2頁/共24頁重點(diǎn)：土的三相物理指標(biāo)及換算關(guān)系，土的粒徑級配及土的物理狀態(tài)的判別。難點(diǎn)：土的三相物理指標(biāo)的換算。需要掌握的基本概念:

顆粒級配;不均勻系數(shù)/曲率系數(shù);液限/塑限/縮限;液性指數(shù)/塑性指數(shù);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(biāo)之間的換算及有關(guān)計算密實(shí)度判定液限/塑限等的計算及相關(guān)判斷第3頁/共24頁§2.1土的三相組成氣相固相液相++構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用§2土的性質(zhì)與工程分類第4頁/共24頁一.固體顆粒物理狀態(tài)力學(xué)特性粒徑級配§2.1土的三相組成礦物成分顆粒形狀§2土的物性與分類第5頁/共24頁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土的物性與分類第6頁/共24頁顆粒大小粒組

按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑一.固體顆?！?.1土的三相組成§2土的物性與分類d(mm)d(mm)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.050.0050.0020.250.5520粗

中

細(xì)粗

中

細(xì)

極細(xì)0.1粗粒細(xì)粒第7頁/共24頁粒徑級配確定方法

篩分法：適用于粗粒土

(>0.075mm)

比重計法：適用于細(xì)粒土

(<0.075mm)——各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示表述方法

粒徑級配累積曲線一.固體顆?！?.1土的三相組成§2土的物性與分類第8頁/共24頁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(zhì)量的烘干土樣過篩，稱出留在各篩上的土質(zhì)量，然后計算其占總土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)第9頁/共24頁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第10頁/共24頁105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級配累積曲線一.固體顆?！?.1土的三相組成§2土的物性與分類第11頁/共24頁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)土的粒徑級配累積曲線d60d50d10d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒徑:

d60:控制粒徑d10

:有效粒徑d30:中值粒徑不均勻系數(shù)：Cu=d60/d10

曲率系數(shù):

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土的物性與分類第12頁/共24頁第13頁/共24頁顆粒級配的描述工程上常用不均勻系數(shù)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(yīng)的粒徑曲率系數(shù)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：Cu≥5和Cc=1～3時，為級配良好，否則級配不良第14頁/共24頁

曲線出現(xiàn)平直段反映什么情況？曲線出現(xiàn)豎直段反映什么情況？

討論第15頁/共24頁2.土的礦物成分物理風(fēng)化產(chǎn)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(xué)風(fēng)化產(chǎn)物，顆粒細(xì)，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(fēng)化作用都強(qiáng)，工程性質(zhì)穩(wěn)定。若級配良好，則土的密度大，強(qiáng)度高，壓縮性低顆粒細(xì)，比表面積大，與水的作用能力強(qiáng)，能發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)變化?；钚源?，親水性強(qiáng)。第16頁/共24頁粘土礦物復(fù)合的鋁－硅酸鹽晶體，片狀。親水性：蒙脫石>伊利石>高嶺石蒙脫石第17頁/共24頁土中的水固態(tài)自由水氣態(tài)液態(tài)結(jié)合水重力水毛細(xì)水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水二.土中的水和氣體粘性土的性質(zhì)1.土中的水第18頁/共24頁第19頁/共24頁強(qiáng)結(jié)合水：緊靠于土顆粒的表面，受電場作用很大，不能移動，表現(xiàn)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(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水外，電場作用范圍內(nèi)的水，是一種粘質(zhì)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(zhuǎn)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第20頁/共24頁毛細(xì)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(xì)水上升高度由什么確定:

毛細(xì)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(xì)水壓力的存在使得毛細(xì)區(qū)的有效應(yīng)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(chǎn)生浮托力.

毛細(xì)水的工程地質(zhì)意義：（1）產(chǎn)生毛細(xì)壓力：負(fù)的靜水壓力（2）毛細(xì)水對土中氣體的分布與流通起有一定作用，常是導(dǎo)致產(chǎn)生密閉氣體的原因。（3）當(dāng)?shù)叵滤裆顪\，由于毛細(xì)管水上升，可助長地基土的冰凍現(xiàn)象；地下室潮濕；危害房屋基礎(chǔ)及公路路面；促使土的沼澤化。第21頁/共24頁三、土的結(jié)構(gòu)

在成土過程中所形成的土粒的空間排列及其聯(lián)結(jié)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(guān)

1.單粒結(jié)構(gòu)：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(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是土粒間存在點(diǎn)與點(diǎn)的接觸。根據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實(shí)狀態(tài)

密實(shí)狀態(tài)疏松狀態(tài)第22頁/共24頁2.蜂窩結(jié)構(gòu)：顆粒間點(diǎn)與點(diǎn)接觸，由于彼此之間引力大于重力，接