土的组成及其结构构造PPT课件

1、1土的组成及其结构构造土的组成及其结构构造 2按沉积年代按沉积年代老沉积土老沉积土（晚更新世及以前）（晚更新世及以前）新近沉积土新近沉积土（全新世及以后）（全新世及以后）按沉积方式按沉积方式残积土残积土其他其他（海相沉积土、冰川沉积土、风相沉积土）（海相沉积土、冰川沉积土、风相沉积土）冲积土冲积土洪积土洪积土坡积土坡积土岩石岩石风化风化搬运搬运沉积沉积土土土的成因土的三相组成三三相相组组成成土颗粒土颗粒水水气体气体干土饱和土非饱和土一、土颗粒一、土颗粒决定因素决定因素 1. 土粒的矿物成分土粒的矿物成分 无粘性土的无粘性土的主要成份主要成份粘性土的粘性土的主要成份主要成份土土粒粒成成分分无机矿

2、物无机矿物有机质有机质原生矿物原生矿物次生矿物次生矿物长石长石粘土矿物粘土矿物石英石英云母云母氧化物氧化物氢氧化物氢氧化物 粘土矿物粘土矿物构成粘性土的主要成分构成粘性土的主要成分 微观结构微观结构 Si-O 四面体四面体Al-OH八面体八面体铝氢氧晶片铝氢氧晶片扁平粘粒单元扁平粘粒单元硅氧晶片硅氧晶片 代表矿物代表矿物 粘粒的带电性粘粒的带电性+ +- -砂粘土块粘土块水水粘粒粘粒水位升高水位升高水位降低水位降低浑浊浑浊电渗电泳试验示意图电渗电泳试验示意图粘土粒带电原因 边缘破键边缘破键 同晶置换同晶置换 Si-O四面体中高价四面体中高价Si4+被低价被低价Al3+ 等置换等置换 水化离解水

3、化离解 SiO2+ H2 O H2 SiO3 H+ + SiO32 H+ 在水溶液扩散，在水溶液扩散，SiO32 附在晶格表面附在晶格表面 选择性吸附选择性吸附 如如: : CaCO3晶格晶格 处于处于Na2CO3溶液中时，只吸附溶液中时，只吸附CO32 处于处于CaCl2溶液中时，只吸附溶液中时，只吸附Ca2+ 粘粒的亲水性粘粒的亲水性 比表面积大比表面积大 表面带电荷表面带电荷矿物成份矿物成份晶粒结构晶粒结构亲水性亲水性工程性质工程性质带电性带电性2. 土粒的组划分土粒的组划分 粒度粒度 和和 粒径粒径（Particle size and Particle diameter）土颗粒的大小称

4、为粒度。土颗粒的大小称为粒度。水中具有相同沉降速度的圆球粒直径水中具有相同沉降速度的圆球粒直径（水力直径）称为土粒粒径。（水力直径）称为土粒粒径。土粒的粒组划分粒组统称粒组名称粒径范围（mm）一 般 特 征巨粒漂石或块石颗粒200透水性很大，无粘性，无毛细水卵石或碎石颗粒20060粗粒圆砾或角砾颗粒粗6020透水性大，无粘性，毛细水上升高度不超过粒径大小中205细52砂 粒粗20.5易透水，当混入云母等杂质时透水性减小，而压缩性增加；无粘性，遇水不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大，随粒径变小而增大中0.50.25细0.250.075细粒粉 粒0.0750.005透水性小，湿时稍有粘性，遇水

5、膨胀小，干时稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易出现冻胀现象粘 粒0.005透水性很小，湿时有粘性、可塑性，遇水膨胀大，干时收缩显著；毛细水上升高度大，但速度较慢11土的颗粒级配土的颗粒级配（Gradation)土中各粒组的质量在总质量中土中各粒组的质量在总质量中的相对百分含量称为的相对百分含量称为。3. 土的颗粒级配土的颗粒级配 表示方法表示方法 表格法、表格法、 三角坐标法、三角坐标法、 级配曲线法级配曲线法粒组粒组(mm)粒度成份（重量粒度成份（重量%）土样土样 a土样土样 b土样土样 c10525.0523.120.0216.012.310.514.48.00.50.2541.56.

6、20.250.1026.04.98.00.100.059.04.614.40.050.018.137.60.010.0054.211.10.0050.0025.218.90.0021.510.0表格法三角坐标法粘粘粒粒(0.05mm) 含量（%）粉粉粒粒(0.005-0.05mm) 含量（%）020406080100002020404060608080100100324325颗粒级配曲线法（Grading curve）曲率系数6010230dddCc不均匀系数1060ddCud60 小于某粒径的土粒质量含量为小于某粒径的土粒质量含量为60%的粒径，的粒径， 称为限定粒径，称为限定粒径，mm；

7、d10 小于某粒径的土粒质量含量为小于某粒径的土粒质量含量为10%的粒径，的粒径， 称为有效粒径，称为有效粒径，mm；d30 小于某粒径的土粒质量含量为小于某粒径的土粒质量含量为30%的粒径，的粒径， 称为中值粒径，称为中值粒径，mm。良好：良好： 级配连续不均匀级配连续不均匀 Cu5 且且Cc=13 曲线平缓、粒径范围广曲线平缓、粒径范围广 良好 颗粒级配的工程评价不良：不良： 级配均匀或不连续级配均匀或不连续 曲线陡直、粒径范围小曲线陡直、粒径范围小4. 颗粒分析试验颗粒分析试验 d0.075mm 筛分析法筛分析法 d0.075mm 沉降分析法（相对密度计法、沉降分析法（相对密度计法、 移

8、液管法）移液管法）二、土中水二、土中水土中水土中水结合水结合水自由水自由水+HH+2-OR310,480.09nm0.15nm105自由水弱结合水强结合水矿物颗粒固定层扩散层引力距离水分子阳离子R310,48结合水分子定向排列及其所受电分子力变化1. 结合水结合水 结合水结合水 （Adsorbed water） 受土粒表面电分子力作用而吸附于土粒受土粒表面电分子力作用而吸附于土粒 表面、不能传递静水压力、无溶解能力、不表面、不能传递静水压力、无溶解能力、不 能任意流动的土中水。能任意流动的土中水。土粒带电量土粒带电量土粒比表面积土粒比表面积结合水含量结合水含量2. 土的物理性质及工程分类20

9、强结合水强结合水 似固体（似固体（=1.22.4g/cm3、冰点、冰点-78 ） 强度高、粘滞性、弹性强度高、粘滞性、弹性 105 以上烘烤蒸发以上烘烤蒸发 弱结合水弱结合水 离开土粒表面的距离离开土粒表面的距离，所受静电引力，所受静电引力 水膜厚处水膜厚处薄处转移（可塑性、冻胀性）薄处转移（可塑性、冻胀性）212. 自由水自由水自自 由由 水水（Free groundwater）存在于土粒电荷电场力作用范围之外的土中水存在于土粒电荷电场力作用范围之外的土中水 物性同普通水（物性同普通水（=1.0g/cm3、冰点、冰点0 ） 能传递静水压力能传递静水压力具溶解能力具溶解能力重力水（Gravit

10、y water）存在于地下水位存在于地下水位以下以下透水层中的自由水透水层中的自由水和和地表渗流水地表渗流水 重力水重力水 流动流动动水压力动水压力流砂流砂 潜蚀潜蚀 浮力浮力削弱粒间自重应力削弱粒间自重应力 f 溶解溶解侵蚀侵蚀 隔离隔离 f 毛细水毛细水 毛毛 细细 水水 （Capillary water） 存在于地下水位存在于地下水位以上以上，受水与空气，受水与空气 界面的表面张力作用而沿土粒表面上升界面的表面张力作用而沿土粒表面上升 一定高度的自由水。一定高度的自由水。 地基、地面返潮地基、地面返潮 地基冻胀地基冻胀 土体盐渍化土体盐渍化 地基沼泽化地基沼泽化24三、土中气三、土中气 贯通型贯通型 封闭型封闭型四、土的结构和构造四、土的结构和构造 土的结构土的结构 （Structure） 土粒的大小、形状、相互排列及其土粒的大小、形状、相互排列及其 连接关系等综合特征。连接关系等综合特