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1、第一章 土的三相组成,土是由固体相、液体相、气体相组成的三相体系。 固体相指土中的矿物颗粒，简称土粒。它构成土的骨架，称为土骨架。 液体相由水溶液组成，可分为强结合水、弱结合水、毛细水、重力水等。 气体相由空气和其它气体构成。,第一章 第1页/共23页,第一节 土的颗粒级配,一、粒组的划分 土粒的大小通常以粒径表示，以mm为单位。 土粒按粒径大小分为若干组别，称为粒组。粒组就是一定的粒径区段，以毫米表示。 粒组的划分的原则 符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒组的成分与性质无质的变化，具相同或相似的成分与性质； 与粒组的分析技术条件相适应，即不同大小的土粒可采用不同的适用方法进行分析；
2、粒组界限值力求服从简单的数学规律。,第一章 第2页/共23页,表1-1 土的粒组划分方案,第一章 第3页/共23页,二、颗粒级配的测定,土的颗粒级配是指土中各粒组的相对百分含量，通常用各粒组占土粒总质量（干土质量）的百分数表示，也称为土的粒度成分。 粗粒土指以砾石和砂粒为主的土，又称为无粘性土。 细粒土指以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，又称为粘性土。 筛分法（适用于砾石类和砂类土，d0.1mm） 静水沉降分析法（适用于粉土和粘性土，d0.1mm） （虹吸比重瓶法、移液管法、比重计法）,第一章 第4页/共23页,Stokes公式,式中： V土粒的沉降速度，cm/s； d土粒直径，mm；（等效直径）
3、s土粒密度，g/cm3； w水的比重，g/cm3 ； 水的动力粘滞系数，10-6kPas； g重力加速度，cm/s2 “等效直径”是指土粒沉降速度与某一粒径的球形颗粒的沉降速度相等，那么这球形颗粒的直径即为该土粒的等效直径。,第一章 第5页/共23页,三、颗粒级配的表示方法,表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百分含量)填在已制好的表格内。 表1-2 颗粒分析成果表,第一章 第6页/共23页,颗粒级配累积曲线（图解法） 横坐标采用对数坐标，表示土颗粒直径，单位mm；纵坐标为小于某粒径土的累积含量，用百分比表示。 土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此
4、粒径的土粒含量均占50。,第一章 第7页/共23页,特征粒径 d10有效粒径（de）；d50平均粒径； d30 、d60限制粒径。,颗粒级配累积曲线,第一章 第8页/共23页,土的不均匀系数Cu Cu=d60/d10 Cu5的土称为级配良好的非均粒土。 土的曲率系数Cc Cc=13时，为级配连续； Cc 3时，级配不连续。,第一章 第9页/共23页,四、土按颗粒级配的分类,粗粒土：土中粒径0.075mm的质量超过全部质量的50%。 细粒土：土中粒径0.075mm的质量小于全部质量的50%。 岩土工程勘察规范中的分类法： 将粒径2mm的质量超过50%的称为碎石土； 将粒径2mm的质量小于50而大
5、于0.075mm的质量超过50%的称为砂土； 将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性土。 碎石土、砂土和粉土又称为无粘性土。,第一章 第10页/共23页,第二节 土的矿物成分,一、土中矿物类型及特性,第一章 第11页/共23页,原生矿物是岩石经物理风化破碎但成分没有发生变化的矿物碎屑。原生矿物颗粒一般都较粗大，它们主要存在于卵、砾、砂、粉各粒组中。 次生矿物是原生矿物在一定气候条件下经化学风化作用，使其进一步分解而形成一些颗粒更细小的新矿物。 粘土矿物是主要的次生矿物，是组成粘粒的主要矿物成分。 粘土矿物中分布较广且对土性质影响较大的是蒙脱石、高岭石和伊利石(或水云母)三种。,第
6、一章 第12页/共23页,粘土矿物的类型,高岭石晶层之间连结牢固，水不能自由渗入，故其亲水性差，可塑性低，胀缩性弱； 蒙脱石则反之，晶胞之间连结微弱，活动自由，亲水性强，胀缩性亦强； 伊利石（水云母）的性质介于二者之间。,第一章 第13页/共23页,二、矿物成分与粒组之间的关系,粒径大于0.075mm的各粒组，均由原生矿物所构成，其中漂石粒、卵石粒、砾粒，其粒径往往大于矿物颗粒，多数是由母岩碎屑构成，一般具有的多矿物结构， 砂粒与原生矿物颗粒大小近似，往往是由单矿物组成，以石英最为常见。 粉粒组由原生矿物与次生矿物混合组成，其中以石英为主，其次为高岭石及难溶盐。 粘粒组主要由不可溶性次生矿物与
7、腐植质组成，有时也含难溶盐，其中粘土矿物是最常见的矿物。,第一章 第14页/共23页,第三节 土中的水,一、土中水的类型与特性,第一章 第15页/共23页,二、土粒与水的相互作用,1、土粒的比表面积 定义单位质量或单位体积土颗粒所拥有的表面积称为比表面积。即,第一章 第16页/共23页,2、粘粒的带电性质,土中的粘土颗粒在电场中向阳极泳动的现象称为电泳。而土中的液体渗向阴极，称为电渗。这两种现象是同时发生的，称为电动现象。 粘粒表面产生电荷的原因：1、选择性吸附；2、表面分子的离解；3、同晶替换,第一章 第17页/共23页,3、粘粒双电层,颗粒表面的负电荷构成电场的内层（决定电位层）。水中被吸
8、引在颗粒表面的阳离子和定向排列的水分子构成电场的外层（反离子层）。合称双电层。,第一章 第18页/共23页,受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒周围，不传递静水压力不能任意流动的水，称为结合水。 从水分子的角度讲，双电层的外层就是结合水层。,第一章 第19页/共23页,第四节 土的结构,土的结构是指组成土的土粒大小、形状、表面特征，土粒间的连结关系和土粒的排列情况，其中包括颗粒或集合体间的距离、孔隙大小及其分布特点。 一、土粒间的连结关系 1接触连结，是指颗粒之间的直接接触，接触点上的连结强度主要来源于外加压力所带来的有效接触压力。这种连结方式在砂土、粉土中或近代沉积土中普遍存在。 2胶结连结
9、，是指颗粒之间存在着许多胶结物质，将颗粒胶结连结在一起。 3结合水连结，是指通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的连结形式，又叫水胶连结，这种连结在一般粘性土中普遍存在。 4冰连结,第一章 第20页/共23页,二、土的结构类型,（一）巨粒土与粗粒土的结构类型 粗粒土的结构主要为单粒结构。根据颗粒间的排列接触关系可分为松散结构和密实结构。 由于粗、细颗粒含量的不同，有粗石状结构和假斑状结构两种不同的结构形态。 粗石状结构的土具有较高的强度，而其透水性则取决于粒间孔隙的充填程度及充填物的性质。 假斑状结构土的性质主要取决于组成土的细粒物质的特点。,第一章 第21页/共23页,（二）细粒土的结构类型,细粒土颗粒细小，细粒土一般为团聚结构（海绵状结构或蜂窝状结构）。 细粒土的团聚结构按土粒均匀与否可分为均粒和非均粒两种类型。 均粒团聚结构又分为蜂窝状和絮状结构。 非均粒团聚结构是由粉粒和砂粒之间充满粘粒团聚体所形成的结构。,第一章 第22页/共23页,三、粘性土的灵敏度和触变性,土的灵敏度：以同一种土的原状土强度与经过重塑（含水量不变、土的结构彻底破坏）后的强度之比。 土的触变性：当扰动停止后，饱和粘性土的抗剪强度随时间而逐渐增大的性质。,第一章 第23页/共23页,