山东建筑大学土力学 第1章 土的组成

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1、土的组成第1章本章内容1.1概述1.2土中固体颗粒1.3土中水和土中气1.4粘土颗粒与水的相互作用1.5土的结构和构造土木工程地质学1.1概述岩石土风化作用风化作用物理风化化学风化温度的变化水的冻胀波浪冲击地震等水解作用水化作用氧化作用土常见的成因类型：1、残积土；2、坡积土；3、洪积土；4、冲积土；5、湖积土；6、海积土；7、风积土；8、冰积土岩浆岩变质岩沉积岩其它作用其它作用溶解作用、碳酸化作用等1.1概述土的特点：散体性、多相性、自然变异性气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用1.2土中固体颗粒物理状态力学特性颗粒级配矿物成分颗粒形状颗粒大小各粒径成分在

2、土中占的比例又称粒度成分影响土性的主因颗粒级配1.2土中固体颗粒1.2.1土粒的粒度成分土粒粒度与粒组粒度：土粒的大小粒组：介于一定粒度范围内的土粒界限粒径：划分粒组的分界尺寸d(mm)砾石砂粒卵石粉粒粘粒6020.0752000.005粗粒细粒漂石巨粒1.2土中固体颗粒粒度成分（颗粒级配）确定方法筛分法：适用于粗粒土(>0.075mm)水分法：适用于细粒土(<0.075mm)——各粒组的相对含量，用质量百分数来表示表述方法粒径级配累积曲线1.2土中固体颗粒1.2土中固体颗粒105.02.01.00.50.250.1200g1016182422387210090807060504

3、03020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%958778665536筛分法1.2土中固体颗粒沉降分析法斯托克斯公式：斯托克斯定律假定：（1）颗粒为球形（2）颗粒周围的水流为线流（3）颗粒分子比水分子打的多水利当量直径1.2土中固体颗粒1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的颗粒级配累积曲线d60d50d10d30特征粒径:d50:平均粒径d60:限制粒径d10:有效粒径d30:中值

4、粒径不均匀程度：Cu=d60/d10—不均匀系数Cu＜5级配不良；Cu＞10级配良好粗细程度：用d50表示颗粒级配曲线1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的颗粒级配累积曲线d60d10d30斜率:某粒径范围内颗粒的含量陡—相应粒组质量集中缓--相应粒组含量少平台--相应粒组缺乏（不连续）连续程度:Cc=d302/(d60×d10)—曲率系数较大颗粒缺少Cc减小较小颗粒缺少Cc增大Cc=1~3,级配连续性好1.2土中固体颗粒颗粒级配粒径级配累积曲线及指标的用途：1）

5、粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：Cu≥5,不均匀土；Cu<5,均匀土3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度：Cc=1~3,级配连续土；Cc>3或Cc<1,级配不连续土4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：如果Cu≥5且Cc=1~3，级配良好的土；如果Cu<5或Cc>3或Cc<1,级配不良的土1.2土中固体颗粒1.2土中固体颗粒原生矿物：石英、长石、云母等次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型:高岭石、伊里石、蒙脱石1.2.2土粒的矿物成分固体颗粒原生矿物次生矿物1.3.1土中水（液相）结合水吸附在土颗粒表面的水自由水电场引力作用范

6、围之外的水1.3土中水与土中气毛细水重力水主要作用力：结合水：物理化学力自由水：毛细水：表面张力及重力重力水：重力结合水排列致密、定向性强密度>1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体的特性温度高于100°可蒸发强结合水位于强结合水之外，电场引力作用范围之内外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性弱结合水1.3土中水与土中气自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动自由水1.3土中水与土中气土中毛细现象毛细水存在于地下水位以下，受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石1.3土中水与

7、土中气1.3.2土中气体自由气体：与大气连通，对土的性质影响不大封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道1.3土中水与土中气1.4粘土颗粒与水的相互作用1.4.1粘土矿物的结晶结构和亲水性蒙脱石、伊利石、高岭石粘土矿物:由硅片和铝片构成的晶胞所组合而成1.4.2粘土颗粒与水的相互作用带电性土木工程地质学土颗粒或粒团的空间排列和相互联结1.5土的结构和构造土粒间的作用力粘性土的结构性指标力学特性土的结构影响粗粒土的结构细粒土的结构重塑土的强度原状土的强度<1.5.1土的结构粗粒土结构粒