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土及土力学1 土的定义 土是岩石风化的产物。地壳表层的岩石长期受物理、化学和生物风化的作用，致使大块岩体不断破碎与分解，再经过搬运、沉积而成为大小、形状和成分不相同的松散颗粒集合体。2 土的工程特性土与其它连续介质的建筑材料相比，具有下列三个显著的工程特性：（1）压缩性高反映材料压缩性高低的指标弹性模量或变形模量E，钢筋，210GPaC20，混凝土26GPa卵石，40-50MPa饱和细砂，8-16MPa（2）强度低土的强度特指抗剪强度，而非拉压强度。无粘性土的强度来源于土粒表面粗糙不平产生的摩擦力；粘性土的强度除摩擦力，还有粘聚力。无论摩擦力和粘聚力都远小于建筑材料本身的强度。（3）透水性大土体中固体矿物颗粒之间具有无数的孔隙，这些孔隙是透水的。相对岩体来说，矿物颗粒的分布是松散的。3 土的组成 土是各种矿物颗粒的集合体，在天然状态下，其孔隙被水和空气填充，故土一般由固体颗粒、水和空气三种不同状态的物质组成。3.1土的固体颗粒原生矿物是由岩石经过物理风化生成的，次生矿物是原生矿物巾帼化学风化后形成的新矿物。土中的次生矿物主要是粘土矿物，黏土矿物粒径0.005mm，鳞片状，肉眼看不清。粘土矿物分为三种：蒙脱石颗粒细微，亲水性最大，亲水能力强，具有剧烈的胀缩性。伊利石亲水性低于蒙脱石。高岭石颗粒较粗，不容易吸水膨胀和失水收缩，亲水性最小。研究表明，粘土颗粒表面带有负电荷，在粘土颗粒四周形成一个电场，在电场作用下，黏土矿物表面性质直接影响土中水的性质。 土颗粒大小对土的性质也有很大的影响3.2 土中液相强结合水，牢固地吸附在颗粒表面形成固定层，只有吸热变成蒸汽才能移动。弱结合水，在强结合水的外围形成的水膜，可以向水膜较薄的部分移动，成为扩散层。水膜厚度大，土的塑性高，压缩性也大，土的强度低，容易膨胀和收缩。毛细水，受到水与空气交界面上表面张力作用的水。毛细水上升的高度和速度对建筑物底层的防潮、路基的冻胀等有重要影响。4 土的分类4.1 无粘性土如砂、卵石，土在沉积过程中，较粗的颗粒在自重作用下沉落，每个土粒被下称稳定的颗粒支承，各粒相接触重叠。此种结构为单粒结构，土粒间存在点与点的接触。（1）砂性土容易出现的问题管涌在渗流水作用下土颗粒群体运动，称为“流土”。填充在骨架空隙中的细颗粒被渗水带走，称为“管涌”。通常将上述两种渗透破坏统称为管涌(又称翻沙鼓水、泡泉)。管涌产生的原因管涌形成的原因是多方面的。一般来说，堤防基础为典型的二元结构，上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是粉沙、细沙，再下面是砂砾卵石等强透水层，并与河水相通。在汛期高水位时，由于强透水层渗透水头损失很小，堤防背水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层，在没有反滤层保护的情况下，粉沙、细沙就会随水流出，从而发生管涌。堤防背水侧的地面粘土层不能抗御水压力而遭到破坏的原因大致为： (1)防御水位提高，渗水压力增大，堤背水侧地面粘土层厚度不够。 (2)历史上溃口段内粘土层遭受破坏，复堤后，堤背水侧留有渊潭，渊潭中粘土层较薄，常有管涌发生。 (3)历年在堤背水侧取土加培堤防，将粘土层挖薄。 (4)建闸后渠道挖方及水流冲刷将粘土层减薄。 (5)在堤背水侧钻孔或勘探爆破孔封闭不实和一些民用井的结构不当，形成渗流通道。(6)由于其他原因将堤背水侧表土层挖薄。抢救的方法（1）反滤围井：砂石反虑围井、土工织物反虑围井、梢料反虑围井砂石反滤围井 土工织物反滤围井（2）反滤层压盖：砂石反滤压盖、梢料反滤压盖砂石反滤压盖 梢料反滤压盖（3）蓄水反压（俗称养水盆）：渠内蓄水反压、塘内蓄水反压、围井反压 无滤层围井（4）水下管涌险情抢护（5）牛皮包的处理当地表土层在草根或其他胶结体作用下凝结成一片时，渗透水压把表土层顶起而形成的鼓包，俗称“牛皮包”。管涌和流土的区别（1）流土 -在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土粒同时发生移动的现象。当土处于临界坡降的时候，土粒重量和渗透力相等，随时可能移动。透过现象看本质：一般流土发生在细粒(d1mm)含量超过35%的土中，而且土粒径比较均匀，级配不良。颗分不均匀系数20一般有潜在管涌破坏。颗分不均匀系数1020，既可能发生流土、又可能发生管涌破坏。4.2 粘性土粘性土的三种结构：蜂窝结构、絮凝型结构和分散性结构蜂窝结构颗粒较细，接触点的引力大于下沉土粒重量，土粒被吸引不再改变相对位置，形成较大的