第2章 土的性质及工程分类

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1、第二章土的性质及工程分类1概述2土的三相组成及土的结构3土的物理性质指标4无粘性土的密实度5粘性土的物理特性6土的渗透及渗流8地基土（岩）的工程分类2.1概述地壳表面岩石圈基岩土岩浆岩沉积岩变质岩残积土坡积土洪积土冲积土湖积土海积土风积土冰积土风化压实、胶结运搬沉积颗粒堆积物没有胶结或弱胶结颗粒堆积物强胶结运积土土是岩石风化的产物在自然界，土的形成过程是十分复杂的，地壳表层的岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下发生风化作用，使岩石崩解、破碎，经流水、风、冰川等动力搬运作用，在各种自然环境下沉积，形成土体，因此通常说土是岩石风化的产物。风化过程包括物理

2、风化和化学风化，他们经常是同时进行而且是互相加剧发展的进程。岩石的风化土具有三个重要特点：（1）散体性（碎散性）：颗粒之间无粘结或弱粘结，存在大量孔隙，可以透水、透气;（2）多相性：土往往是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系，三相之间质和量的变化直接影响它的工程性质；（3）自然变异性：土是在自然界漫长的地质历史时期演化形成的多矿物组合体，性质复杂，不均匀，各相异性且随时间还在不断变化。固体颗粒充于孔隙或附于颗粒表面的液态水充于颗粒之间的孔隙空气2.2.1.1土的矿物成分2.2.1土中固体颗粒分2.2土的三相组成及土的结构黏土矿物的种类、含量对黏性土的工程

3、性质影响很大，对一些特殊土（如膨胀土）往往起决定作用。黏土矿物实际上是一种铝-硅酸盐晶体，由两种晶片交互成层叠置的晶胞组成。晶片：硅氧晶片、铝氢氧晶片。晶胞：二层型（一层硅氧晶片和一层铝氢氧晶片）、三层型（二层硅氧晶片夹一层铝氢氧晶片）三种主要的黏土矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石（1）高岭石：长石风化的产物。晶胞除有氧原子间的范德华力外，主要有氧原子与氢氧基间的氢键联结。晶胞间联结力强，水分子难以进入晶胞间。高岭石的亲水性、膨胀性、收缩性最弱。范德华力氢键（2）伊利石：云母在碱性环境下风化的产物。晶胞只有有氧原子间的范德华力，没有氢键联结。但形成时部分Si

4、4+被Al3+、Fe3+取代，K+嵌入四面体表面。伊利石的亲水性、膨胀性、收缩性介于高岭石与蒙脱石之间。（3）蒙脱石：伊利石进一步风化或火山灰风化的产物。晶胞只有有氧原子间的范德华力，没有氢键联结。形成时部分Al3+被其它低价离子取代，晶胞间的多余负电荷吸引其它阳离子（如Na2+、K+）或其水化离子充填于晶胞间。蒙脱石晶胞活动性大、水分子可以进入晶胞间，故其亲水性、膨胀性、收缩性最大。蒙脱石2.2.1.2土粒粒组土粒的个体特征主要包括：土粒的大小和形状。土粒形状：粗大土粒呈块状或粒状，细小土粒主要呈片状。土粒大小：也称为粒度，以粒径表示，。粒组：介于一定

5、粒度范围内的土粒。天然土由无数大小不同的土粒组成，逐个研究它们的大小是不可能的，作法是将工程性质相近的土粒合并成一组，称为粒组。界限粒径：划分粒组的分界尺寸。《土的工程分类标准》（GBJ145-90）采用的界限粒径为：200、60、2、0.075、0.005mm，分成六大粒组。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）和《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)采用的界限粒径则将60mm改为20mm，其余不变。土的粒度分析（颗粒级配）：用土中各粒组的相对含量来表示。《土的工程分类标准》（GBJ145-90）的粒组划分粒度成分分析试验土的粒

6、度成分是通过土的颗粒分析试验测定的。最常用的颗分试验方法有筛分法和沉降分析法两种。筛分法：适用于粒径大于0.075mm的土。沉降分析法：适用于粒径小于0.075mm的土。筛分法：适用于粒径大于0.075mm的土利用一套孔径由大到小的筛子，将事先称过质量的干试样放入筛中，经过充分震摇后，把留在各级筛上的土粒分别称量，算出小于某粒径的土粒含量，用以确定土中各粒组的土粒含量。筛的孔径有：60,40,20,10,5,2,1.0,0.5,0.25,0.1,0.075mm干土质量筛分试验筛分试验示意图m1盘底m275μmm3106μmm4250μmm5425μmm

7、6850μmm72mm筛孔孔径沉降分析法（常用比重计法）：适用于粒径小于0.075mm的土比重计法是利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量。将一定质量土浸入水中搅拌成悬液，搅拌停止后，土粒便开始下沉，悬液的浓度随之发生变化。利用特制的比重计，在不同时刻测悬液浓度的变化。即可换算出相应的粒径及小于该粒径的土粒质量，绘出级配曲线。颗粒分析的先进方法－激光颗分采用粒径累计曲线表示土的颗粒级配；绘制粒径级配曲线时，以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标；以粒径（mm）为横坐标，由于粒径的值域很宽，采用对数坐标表示。粒度成分

8、分布曲线小于某粒径的土重含量（%）0.0010.010.111002040608