《土力学》第1章

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1、土的物理性质与工程分类第一章对土的特点进行详细解释和定量描述本章特点:看起来零散学习要点:理清各节间联系各节内层次§1土的物性与分类土的形成渗透特性变形特性强度特性土的三相组成土的物理状态土的结构土的工程分类土的压实性决定影响如何获得较好的土便于研究和应用§1土的物性与分类§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的结构§1.4土的物理性质指标§1.5土的压实性§1.6土的工程分类§1.1土的形成土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积§1土的物性与分类形成过程形成条件物理力学性质风化岩石地球土地球影响生物风化物理风化化学风化量变无粘性土原生矿物质变粘

2、性土次生矿物动植物的活动§1土的物性与分类一.风化有机质§1.1土的形成岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分,形成新的矿物二.搬运与沉积残积土无搬运运积土有搬运土质较好§1土的物性与分类残积土强风化弱风化微风化母岩体颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理§1.1土的形成母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后,未经搬运残留在原地的堆积物风化所形成的土颗粒,受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物2.搬运与沉积运积土有搬运风:风积土§1土的物性与分类重力:坡积土流水:

3、洪积土冲积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物冰川:冰积土§1.1土的形成土粒粗细不同,性质不均匀有分选性,近粗远细浑圆度分选性明显,土层交迭含有机物淤泥,土性差颗粒细,表层松软,土性差土粒粗细变化较大,性质不均匀颗粒均匀,层厚而不具层理§1土的物性与分类§1.1土的形成§1.2土的三相组成?§1.3土的结构?§1.4土的物理性质指标?§1.5土的压实性?§1.6土的工程分类§1.2土的三相组成气相固相液相++构成土骨架,起决定作用重要影响土体§1土的物性与分类次要作用一.固体颗粒物理状态力学特性粒径级配§1土的物性与分类§1.2土的三相组成矿物成分颗粒形状2.矿物成分原生矿物石英、长

4、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土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成粘土矿物:由硅片和铝片构成的晶包所组合而成§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成硅片的结构§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成铝片的结构§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成粘土矿物的晶格构造高岭石蒙脱石伊利石粒  径比表面积胀缩性渗透性强  度压缩性大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大比表面积:单位质量土颗粒所拥有的总表面积9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大§1土的物

5、性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成粘土矿物的带电性质研究表明:粘土颗粒的表面电荷,净电荷通常为负电荷3.颗粒形状原生矿物圆状、浑圆状、棱角状次生矿物针状、片状、扁平状§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成结晶水矿物内部的水结合水吸附在土颗粒表面的水自由水电场引力作用范围之外的水土中冰由自由水冻成,冻胀融陷§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水(液相)§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水结合水排列致密、定向性强密度>1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体的的特性温度高于100°C时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

6、用下可以移动不因重力而移动,有粘滞性弱结合水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§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水土中毛细现象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石分析对象:水柱§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水对砂土强度的影响:毛细边角水,假凝聚力假定α=0,毛细压力2πrTcosα+ucπr2=0毛细压力非饱

7、和土中毛细张力影响分析对象:水膜三.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土的物性与分类§1.2土的三相组成3.粒径级配一.固体颗粒§1土的物性与分类§1.2土的三相组成颗粒大小各粒径成分在土中占的比例狭义的粒径级配影响土性的主因颗粒大小粒组按粗细进行分组,将粒径接近的归成一类界限粒径一.固体颗粒dmm卵石砾石砂粒粉粒粘粒胶粒6020.050.0050.0020.250.5520粗中细粗中细极细0.1粗粒土细粒土§1土的物性与分类§1.2土的三相组成粒径

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1、土的物理性质与工程分类第一章对土的特点进行详细解释和定量描述本章特点:看起来零散学习要点:理清各节间联系各节内层次§1土的物性与分类土的形成渗透特性变形特性强度特性土的三相组成土的物理状态土的结构土的工程分类土的压实性决定影响如何获得较好的土便于研究和应用§1土的物性与分类§1.1土的形成§1.2土的三相组成§1.3土的结构§1.4土的物理性质指标§1.5土的压实性§1.6土的工程分类§1.1土的形成土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积§1土的物性与分类形成过程形成条件物理力学性质风化岩石地球土地球影响生物风化物理风化化学风化量变无粘性土原生矿物质变粘

2、性土次生矿物动植物的活动§1土的物性与分类一.风化有机质§1.1土的形成岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分,形成新的矿物二.搬运与沉积残积土无搬运运积土有搬运土质较好§1土的物性与分类残积土强风化弱风化微风化母岩体颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理§1.1土的形成母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后,未经搬运残留在原地的堆积物风化所形成的土颗粒,受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物2.搬运与沉积运积土有搬运风:风积土§1土的物性与分类重力:坡积土流水:

3、洪积土冲积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物冰川:冰积土§1.1土的形成土粒粗细不同,性质不均匀有分选性,近粗远细浑圆度分选性明显,土层交迭含有机物淤泥,土性差颗粒细,表层松软,土性差土粒粗细变化较大,性质不均匀颗粒均匀,层厚而不具层理§1土的物性与分类§1.1土的形成§1.2土的三相组成?§1.3土的结构?§1.4土的物理性质指标?§1.5土的压实性?§1.6土的工程分类§1.2土的三相组成气相固相液相++构成土骨架,起决定作用重要影响土体§1土的物性与分类次要作用一.固体颗粒物理状态力学特性粒径级配§1土的物性与分类§1.2土的三相组成矿物成分颗粒形状2.矿物成分原生矿物石英、长

4、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土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成粘土矿物:由硅片和铝片构成的晶包所组合而成§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成硅片的结构§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成铝片的结构§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成粘土矿物的晶格构造高岭石蒙脱石伊利石粒  径比表面积胀缩性渗透性强  度压缩性大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大比表面积:单位质量土颗粒所拥有的总表面积9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大§1土的物

5、性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成粘土矿物的带电性质研究表明:粘土颗粒的表面电荷,净电荷通常为负电荷3.颗粒形状原生矿物圆状、浑圆状、棱角状次生矿物针状、片状、扁平状§1土的物性与分类一.固体颗粒§1.2土的三相组成结晶水矿物内部的水结合水吸附在土颗粒表面的水自由水电场引力作用范围之外的水土中冰由自由水冻成,冻胀融陷§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水(液相)§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水结合水排列致密、定向性强密度>1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体的的特性温度高于100°C时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

6、用下可以移动不因重力而移动,有粘滞性弱结合水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§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水土中毛细现象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石分析对象:水柱§1土的物性与分类§1.2土的三相组成二.土中水对砂土强度的影响:毛细边角水,假凝聚力假定α=0,毛细压力2πrTcosα+ucπr2=0毛细压力非饱

7、和土中毛细张力影响分析对象:水膜三.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土的物性与分类§1.2土的三相组成3.粒径级配一.固体颗粒§1土的物性与分类§1.2土的三相组成颗粒大小各粒径成分在土中占的比例狭义的粒径级配影响土性的主因颗粒大小粒组按粗细进行分组,将粒径接近的归成一类界限粒径一.固体颗粒dmm卵石砾石砂粒粉粒粘粒胶粒6020.050.0050.0020.250.5520粗中细粗中细极细0.1粗粒土细粒土§1土的物性与分类§1.2土的三相组成粒径

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