土的三相组成及土的结构.ppt

第二章 土的性质及工程分类,要求： 1.了解土的生成和演变过程，了解土的矿物成分和土中水的种类以及粘土矿物的带电性质、土的结构性和灵敏度等。 2.理解土的三相组成、土的三相比例指标的定义并掌握其计算方法 3.掌握土的粒径级配的分析方法 4.掌握土的物理状态判断指标和标准以及利用这些指标来判断其物理状态和工程性质好坏的方法。 5.理解土的压实原理。掌握击实试验方法、最大干重度和最优含水量的概念以及影响土体压实的主要因素。 6.了解土的工程分类的基本方法。,重点： 土的三相物理指标及换算关系，土的粒径级配及土的物理状态的判别。 难点： 土的三相物理指标的换算。 需要掌握的基本概念: 颗粒级配;不均匀系数/曲率系数;液限/塑限/缩限;液性 指数/塑性指数; 土的灵敏度和触变形; 最优含水量 计算主要掌握: 三相组成指标之间的换算及有关计算 密实度判定 液限/塑限等的计算及相关判断,2.1 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,次要作用,2 土的性质与工程分类,一. 固体颗粒,物理状态 力学特性,粒径级配,2.1 土的三相组成,矿物成分,颗粒形状,2 土的物性与分类,1. 粒径级配,一. 固体颗粒,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,2.1土的三相组成,2 土的物性与分类,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,2.1土的三相组成,2 土的物性与分类,粒径级配,确定方法 筛分法：适用于粗粒土 (0.075 mm) 比重计法：适用于细粒土 (0.075 mm),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,一. 固体颗粒,2.1土的三相组成,2 土的物性与分类,筛分法,用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数,比重计法,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,10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1,200g,10 16 18 24 22 38 72,小于某粒径之土质量百分数P（）,粒径(mm),P % 95 87 78 66 55 36,土的粒径级配累积曲线,一. 固体颗粒,2.1土的三相组成,2 土的物性与分类,d60,d50,d10,d30,特征粒径: d60 : 控制粒径 d10 : 有效粒径 d30 :中值粒径,不均匀系数： Cu = d60 / d10,曲率系数: Cc = d302 / (d60 d10 ),Cu 5,级配不均匀,一. 固体颗粒,2.1土的三相组成,2 土的物性与分类,颗粒级配的描述,工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度Cu愈大，表示土粒愈不均匀。,d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量为10%、 30%和60%时所对应的粒径,曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况,同时满足：Cu5和Cc=13时，为级配良好，否则级配不良,曲线出现平直段反映什么情况？ 曲线出现竖直段反映什么情况？,讨论,2. 土的矿物成分,物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分。,（1）原生矿物,化学风化产物，颗粒细，呈片状，为粘粒组的主要成分。,（2）次生矿物,颗粒大，比表面积小，与水的作用能力弱，其抗水性和抗风化作用都强，工程性质稳定。若级配良好，则土的密度大，强度高，压缩性低,颗粒细，比表面积大，与水的作用能力强，能发生一系列复杂的物理、化学变化。活性大，亲水性强。,粘土矿物,复合的铝硅酸盐晶体，片状。,亲水性：,蒙脱石伊利石高岭石,蒙 脱 石,土中的水,固 态,自由水,气 态,液 态,结合水,重力水,毛细水,强结合水,弱结合水,二. 土中的水和气体,1. 土中的水,强结合水：紧靠于土颗粒的表面，受电场作用很大，不能移动，表现出固态特性 它的特征是：1）.没有溶解盐类的能力，2）.不能传递静水压力，3）.只有吸热变成蒸汽时才能移动。 弱结合水：强结合水外，电场作用范围内的水，是一种粘质水膜 它的特征是：1）受力时可以从水膜厚处向薄处移动，也可因电场引力从一个土粒周围转移到另一个土粒周围;2）不能传递静水压力，但在重力作用下不会发生移动。是粘土具有塑性的原因,毛细水-受到水与空气交界面处表面张力的作用,存在 于地下水位以上透水层中的自由水 毛细水上升高度由什么确定: 毛细水压力的大小: 在弯液面处最大,在的下水面处最小为0. 毛细水压力的存在使得毛细区的有效应力增大 重力水-地下水面以下,土颗粒电分子引力范围以外的水,仅受重力作用.传递静水压力产生浮托力. 毛细水的工程地质意义： （1）产生毛细压力： 负的静水压力 （2）毛细水对土中气体的分布与流通起有一定作用，常是导致产生密闭气体的原因。 （3）当地下水埋深浅，由于毛细管水上升，可助长地基土的冰冻现象；地下室潮湿；危害房屋基础及公路路面；促使土的沼泽化。,三、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在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态,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