土的组成与构造.ppt

土的组成与构造 土随着生成环境 物质成分 形成年代的不同 工程特性也复杂多变 生成不同性质的土体 如软土 黄土 填土等 因此在建筑物设计前 必须充分了解 研究建筑场地土 岩 层的工程地质条件并作出正确的评价 由于土是以矿物颗粒组成骨架的松散颗粒集合体 松散体介质 必须通过专门的土工试验技术进行研究 基础 将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分 基础依据埋置深度不同划分为浅基础 深基础 地基 为支承基础的土体或岩体 在结构物基础底面下 承受由基础传来的荷载 受建筑物影响的那部分地层 地基分为天然地基 人工地基 地基与基础示意图 二 二 土的三相组成及土的结构 2 1土的固体颗粒 固相 2 2土中水和气2 3土的结构与构造 一 绪论 1 基本概念 形成过程形成条件 物理力学性质 影响 土 矿物或岩石碎屑构成的松软集合体 搬运 沉积 风化 2 1土的固体颗粒 固相 骨架 图2 1土的三相组成示意图 土的三相 水 液态 固态 气体固体颗粒 骨架 土骨架间布满相互贯通的孔隙 这些孔隙有时完全被水充满 称为饱和土 有时一部分被水占据 另一部分被气体占据 称为非饱和土 有时也可能完全充满气体 称为干土 1 土颗粒的矿物成分 固体颗粒构成土的骨架 其大小和形状 矿物成分及其组成情况是决定土物理力学性质的重要因素 土的矿物成分主要取决于母岩的成分及其所经受的风化作用 搬运及沉积作用 土的固体颗粒物质成分有两大类 原生矿物 指物理风化产生的粗颗粒矿物 具有原来岩石的矿物成分 常见的有长石 石英 云母等 次生矿物 系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物 它们颗粒细小 呈片状 是粘性土固相的主要成分 2 土颗粒粒组 土粒的大小称为粒度 工程上常把大小 性质相近的土粒合并为一组 称为粒组 表格法表示的粒组划分 巨大的漂石 粘土 细砂 粗砂 碎石 卵石 3 土的颗粒级配 颗粒级配 土中各粒组的相对含量 以各粒组重量与土粒总重量比值的百分数表示 要了解天然土颗粒的组成情况 不仅要了解土颗粒的大小 而且要了解各种颗粒所占的比例 因为在自然界很难遇到单一粒组所组成的土 绝大多数都是由几种粒组混合组成 颗粒级配的表示方法 土的颗粒级配曲线 图2 5 颗粒级配好坏的评定方法 颗粒级配曲线形态直观判断 曲线平缓表示粒径大小相差悬殊 颗粒不均匀 级配良好 如图2 5曲线B 反之 则颗粒均匀 级配不良 图2 5曲线A C 图2 5土的颗粒级配曲线 续 计算土的不均匀系数Cu和曲率系数Cc 来反映土颗粒级配的不均匀程度 可以定量说明问题 式中 d60 颗粒含量小于60 的粒径 d10 颗粒含量小于10 的粒径 d30 颗粒含量小于30 的粒径 续 不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况 曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态 当Cu 5且Cc 1 3时 级配良好 反之 级配不良 4 颗粒分析试验 颗粒分析试验 确定土中各个粒组相对含量的方法 筛分法 适用于粒径大于0 1mm的粗粒土 用一套标准筛 筛子孔径分别为60 40 20 10 7 5 2 1 0 5 0 25 0 1 0 075mm 将分散了的有代表性的试样倒入标准筛内摇振 然后分别称出留在各筛子上的土重 并计算出各粒组的相对含量 即得土的颗粒级配 密度计法和移液管法 适用于粒径小于0 1mm的细粒土 筛分法就是用一套标准筛子如孔直径 mm 20 10 5 0 2 0 l 0 0 5 0 25 0 1 0 075 将烘干且分散了的有代表性的试样倒入标准筛内摇振 然后分别称出留在各筛子上的土重 并计算出各粒组的相对含量 即得土的颗粒级配 105 02 01 00 50 250 1 200g 10161824223872 P 958778665536 筛分法原理图 筛分法 2 2土中水和气 1 土中水的存在形态 土中水 液态水 自由水 结合水 气态水 强结合水 弱结合水 固态水 内部结晶水 结合水 重力水 毛细水 图2 6土颗粒吸附水示意图 基本概念 固态水 又称矿物内部结晶水或内部结合水 是指存在于土颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的水 结合水 指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水 这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压 使水分子和土粒表面牢固地粘结在一起 结合水分为强结合水和弱结合水两种 自由水 存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水 它的性质与普通水一样 能够传递静水压力 冰点为0 有溶解盐类的能力 自由水按所受作用力的不同 又可分为重力水和毛细水两种 基本概念 重力水 存在于地下水位以下 土颗粒电分子引力范围以外的水 因为在本身重力作用下运动 故称为重力水 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的透水层中自由水 图2 7所示 土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下 沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象 图2 7土中毛细水升高示意图 2 土中气体 土中的气体存在于孔隙中未被水所占据的部位 在粗颗粒的沉积物中常见到与大气相连通的空气 它对土的工程性质影响不大 在细颗粒中则存在与大气隔绝的封闭气泡含气体的土称为非饱和土 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 密实状态 疏松状态 2 3土的结构与构造 一 土的结构 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 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 二 土的构造 层状构造 土粒在沉积过程中 由于不同的地质作用和沉积环境条件 大体相同的物质成分和土粒大小在水平方向沉积成一定厚度 呈现成层特征