同济大学土力学01

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1、第1章土的物理性质及工程分类本章内容§1.1土的三相组成与结构§1.2土的颗粒特征§1.3土的三相比例指标§1.4粘性土的物理状态与界限含水量§1.5砂土的密实度§1.6土的工程分类第一节土的三相组成与结构一、土的三相组成固相土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的，称为土的三相组成。土液相土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同性气相质。1.土的固相构成物质：包括无机矿物颗粒、有机质和盐类结晶等。无机矿物又分为(1)原生矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物成分与母岩相同。例：石英、云母、长石等.特征：矿物成分的性质较稳定，由

2、其组成的土具有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点.如普通砂性土(2)次生矿物：岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其成分与母岩不相同.例：高岭石、伊利石、蒙脱石等.特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨胀的特点.如膨胀土定量指标：颗粒大小、粒径及其相对含量等。作用：构成土骨架的基本物质,是土中有效应力的传力基础。2.土的液相土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体颗粒的晶格内部外，还存在结合水和自由水.（1）结合水强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体

3、.弱结合水：紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱.结合水强结合水•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°C时可蒸发弱结合水•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（2）自由水存在于土粒电场影响范围以外，性质和普通水无异，能传递水压力，冰点为0℃，有溶解能力.以两种形式存在：毛细水、重力水.重力水在重力作用下可在土中自由流动自由水•存在于固、气之间毛细水•在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动3.土的气相土中气体存在于

4、土孔隙中未被水占据的部分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体.1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，气体本身对土的性质影响不大.2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时.二、土的结构土的结构土的结构：在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关.1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中因自重作用下沉而形成，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和

5、密实状态。如砂性土结构密实状态疏松状态2.蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构.如粉性土结构3.絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构.如粘性土结构蜂窝结构絮状结构第二节土的颗粒特征一、基本概念1.土粒粒组工程上把性质相近的土粒合并为组,称为粒组。2.土的粒度成分工程上常用不同粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来描述土的颗粒组成

6、情况，这种指标称为粒度成分（也称土的颗粒级配）。3.颗粒分析通过土的颗粒大小分析试验测定土的颗粒级配，确定土粒的级配指标，进而评判土的均匀性与工程性质。意义：土粒的大小直接影响土的工程性质，土粒由粗到细变化，土的性质将从量变过渡到质变，如从无粘性土变成粘性土。二、粒组划分《岩土工程勘察规范》粒组划分标准粒组名称粒组范围（mm）漂石（块石）粒组>200卵石（碎石）粒组20～200砾石粒组2～20砂粒粒组0.075～2粉粒粒组0.005～0.075粘粒粒组<0.005其他规范粒组划分标准粒组《土的工程分类标准》《公路土工试验规程》统称粒组名称粒组范围(mm)粒组名称

7、粒组范围(mm)漂石（块石）200漂石（块石）200巨粒卵石（碎石）200～60卵石（小块石）200～60粗砾60～20粗砾60～20细砾20～2中砾20～5砂粒2～0.075细砾5～2粗粒粗砂2～0.5中砂0.5～0.25细砂0.25～0.075粉粒0.075~0.005粉粒0.075～0.002细粒粘粒0.005粘粒0.002三、粒度成分的表示方法常用的颗粒级配粒度成分的表示方法主要有表格法、累计曲线法。1.表格法采用列表形式直接表达各粒组的相对含量。粒度成分的累计百分含量表示法粒径小于等于d的累计百分含量p（％）ii粒径d(mm)i土样a土样b土样

8、c10－100.0－51