第1章 土的组成

第1章土的组成 1 1概述土的概念 土是由连续 坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒 经过不同的搬运方式 在各种自然环境中生成的没有粘结或弱粘结的沉积物 土的风化 风化 物理风化 温度波浪冲击地震风沙砾冲击岩石破裂化学风化 水解作用水化作用氧化作用在自然界 物理风化和化学风化是同时或交替进行的 所以任何一种天然土通常既是物理风化的产物 又是化学风化的产物 土的种类 按成因 残积土 岩石风化后仍然留在原地的堆积物 其明显特征是颗粒多为角粒 且母岩种类对残积土的性质有显著影响 运积土 经流水 风和冰川等动力搬运离开产地的堆积物 可分为坡积土洪积土冲积土湖积土风积土 黄土 冰积土海积土 土的三相组成 土是由固体颗粒和颗粒之间的孔隙所组成 而孔隙中通常存在着水和空气两种物质 因此 土是固体颗粒 水 空气组成的混合物 常称为土的三相系 固相 土粒 粒间胶结物 有机质 骨架液相 水及其溶解物气相 空气及其他气体饱和土 土骨架孔隙全部被水占满时 干土 土骨架的孔隙仅含空气湿土 地下水位以上 地面以下一定深度内兼含空气和水 属三相系 称为湿土 1 2土中固体颗粒 1 2 1土粒的粒度成分1 土粒粒度与粒组粒度 土粒的大小称为粒度 以粒径表示 粒组 介于一定粒径范围内的土粒 界限粒径 划分粒组的分界尺寸 2006020 0750 005界限粒径漂石卵石圆砾砂粒粉粒粘粒块石碎石角砾 2 粒度成分分析试验 土的性质取决于各不同粒组的相对含量 为了确定各粒组的相对含量 必须用试验方法 颗分试验 将各粒组区分开来 最常用的颗分试验方法有筛分法 适用于粒径大于0 075mm的土沉降分析法 比重计法和移液管法 适用于粒径小于0 075mm的土 筛分法 利用一套孔径由大到小的筛子 将事先称过质量的干试样放入筛中 经过充分震摇后 把留在各级筛上的土粒分别称量 算出小于某粒径的土粒含量 用以确定土中各粒组的土粒含量 比重计法 3 粒度成分分布曲线 试验结果可绘制在半对数纸上纵坐标 小于某粒径的土粒含量横坐标 使用对数尺度表示土的粒径 可以把粒径相差上千倍的粗粒都表示出来 尤其能把占总重量少 但对土的性质可能有重要影响的颗粒部分清楚地表达出来 粒径累计曲线 Particlesizedistributioncurve 小于于某粒径含量式中 G 总称量 X 筛余量 粒径 小于某粒径土的含量 d30 d60 d10 图1 3粒径累计曲线 粒径级配累积曲线的应用d60 限制粒径d30 中值粒径d10 有效粒径不均匀系数 coefficientofuniformity 不均匀土均匀土曲率系数 coefficientofcurature 对级配不连续 累计曲线上呈现台阶状时用单一的不均匀系数则难以判断 当砾类土或砂类土 同时满足Cu 5和Cc 1 3为级配良好砾或级配良好砂 颗粒分析的先进方法 激光颗分 1 2 2土粒的矿物成分1 土粒矿物组成固体颗粒 1 3 1土中水 1 3土中水和土中气 b 重力水 1 3 2土中气 吸附于土颗粒表面及溶于水的气体 与大气相通的气体 可以排出 封闭性的气体 不可以排出 存在有封闭气体的土 称为橡皮土 工程中决不允许 1 4黏土颗粒与水的相互作用 1 4 1粘土矿物的结晶结构和亲水性Thecrystalstructureandclassificationofclayminerals粘土矿物 片状铝 硅酸晶体它的基本单元体是氧硅四面体 分类 依硅片和铅片的组叠形式的不同 高岭石 kaolinite 亲水能力差蒙脱石 montmorillonite 亲水能力强伊利石 illite 介于二者之间 1 4 2黏土颗粒与水的相互作用1 粘土颗粒的带电性利用电渗现象排水 片状粘土颗粒带负电的原因 1 5土的结构和构造 决定土的性质的因素 土的结构是指土粒相互排列及粒间联结能力 土的结构是在成土过程中逐渐形成的 它与矿物成份 颗粒形状 沉积条件相关 1 5 1土的结构1 单粒结构 single grainedstructure 粗粒土 无粘性土 的结构 Thestructureofcoarse gainedsoils none cohesivesoil 2 蜂窝结构 dispersedstructure 粉粒或细砂粒 0 075 0 005mm 3 絮状结构 flocculentstructure 粘粒 粒径 0 005mm Thedispersedstructureresultswhenthereisnetrepu