土的组成与结构构造学习教案

1、土的组成与结构土的组成与结构(jigu)构造构造第一页，共35页。1土的成因土的成因(chngyn)2土的组成土的组成(z chn)3土的结构土的结构第1页/共35页第二页，共35页。岩石岩石地球土土地球 风化风化(fngh(fnghu)u)搬运搬运(bnyn)、沉积沉积土中贯穿着孔隙，孔隙当中土中贯穿着孔隙，孔隙当中(dngzhng)存在水存在水和空气和空气物理风物理风化化化学风化学风化化生物风化生物风化无粘性土无粘性土粘性土粘性土有有 机机 质质第2页/共35页第三页，共35页。土是固体土是固体(gt)颗粒、水颗粒、水和空气的混合物，常称为和空气的混合物，常称为三相系。三相系。固相固相:土

2、的颗粒，构成土土的颗粒，构成土的骨架；的骨架；液相液相:土体孔隙中的水及土体孔隙中的水及其溶解物；其溶解物；气相气相:孔隙中的空气孔隙中的空气土土粒粒气气体体(qt)孔孔隙隙水水第3页/共35页第四页，共35页。物理物理(wl)状态状态力学特性力学特性土粒的土粒的大小大小(dxio)土粒的土粒的形状形状(xngzhun)矿物矿物成分成分组成组成情况情况第4页/共35页第五页，共35页。颗粒颗粒(kl)大小大小粒组粒组 ：按粗细进行分组，即按粒径大小：按粗细进行分组，即按粒径大小(dxio)和性质相近的原则划分。和性质相近的原则划分。界限粒径界限粒径 ：划分粒组的分界尺寸。划分粒组的分界尺寸。圆

3、砾圆砾卵石卵石 漂石漂石d(mm)d(mm)0.005602000.0752砂粒砂粒粉粒粉粒黏粒黏粒粘性土粘性土无粘性土无粘性土第5页/共35页第六页，共35页。第6页/共35页第七页，共35页。颗粒颗粒(kl)大小大小土的性质土的性质(xngzh)颗粒颗粒级配级配第7页/共35页第八页，共35页。定义定义(dngy)工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为若干粒组，为了从量上说明土颗粒的组成情况，若干粒组，为了从量上说明土颗粒的组成情况，通常用土中各粒组质量占土粒总质量的百分数来通常用土中各粒组质量占土粒总质量的百分数来表示表示(biosh)(bi

4、osh)，称为土的颗粒级配。，称为土的颗粒级配。 第8页/共35页第九页，共35页。筛分(shi fn)法比重计法直接测定粗粒土(0.075mmd60mm)4块石、卵石块石、卵石(lunsh) (d60mm)表述方法：表述方法：土的颗粒级配土的颗粒级配曲线曲线筛分法筛分法筛分法筛分法筛分法筛分法筛分法细粒土(d 0.075mm)表述方法：表述方法：列表法列表法1.1.1.1 土的颗粒级配第9页/共35页第十页，共35页。用一套孔径不同的用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置筛孔逐渐减小放置(fngzh)(fngzh)。将事先。将事先称过质量的烘干土称过质量的烘干土样过

5、筛，称出留在样过筛，称出留在各筛上的土质量，各筛上的土质量，然后计算其占总土然后计算其占总土粒质量的百分数。粒质量的百分数。 第10页/共35页第十一页，共35页。单击此处添加(tin ji)段落文字内容单击此处添加(tin ji)段落文字内容单击此处添加(tin ji)段落文字内容1比重计法比重计法利用利用(lyng)不同大小的土不同大小的土粒在水中的沉粒在水中的沉降速度与粒径降速度与粒径的理论关系测的理论关系测得颗粒级配。得颗粒级配。第11页/共35页第十二页，共35页。d101009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.

6、00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)(mm)d60d10d30土的颗粒土的颗粒(kl)级级配曲线配曲线文字(wnz)内容文字内容特征粒径：特征粒径：有效粒径有效粒径d10文字内容连续粒径连续粒径d30限定粒径限定粒径d60第12页/共35页第十三页，共35页。d30d60d10d30d60小于某粒径的土的质量小于某粒径的土的质量(zhling)占总土质量占总土质量(zhling)的的60%小于某粒径的土的质小于某粒径的土的质量占总土质量量占总土质量(zhling)的的10%小于某粒径的土的质小于某粒径的土的质量占总土质量的量占总土质量的30%第13页/共35页第

7、十四页，共35页。工程上常用不均匀系数工程上常用不均匀系数CuCu描述描述(mio sh)(mio sh)粒粒径分布的均匀程度。径分布的均匀程度。 1060ddCu曲率系数曲率系数CcCc描述颗粒级配描述颗粒级配曲线曲线(qxin)(qxin)整体形态，整体形态，表明某粒组是否缺失情表明某粒组是否缺失情况况 。6010230dddCc1.1.1.1 土的颗粒级配第14页/共35页第十五页，共35页。曲线(qxin)较陡，级配不良曲线(qxin)平缓，级配良好定量(dngling)不均匀系数(xsh)Cu曲率系数(xsh)Cc定性第15页/共35页第十六页，共35页。粒径级配累积曲线粒径级配累积

8、曲线(qxin)及指标的及指标的用途：用途：1 1）可直接求得各粒组的颗粒含量及粒径分布）可直接求得各粒组的颗粒含量及粒径分布(fnb)(fnb)的均匀程度；的均匀程度；2 2）不均匀系数）不均匀系数C Cu u用于判定土的用于判定土的不均匀不均匀程度：程度： C Cu u 5, 5, 不均匀土；不均匀土； C Cu u 5, 3 或或 Cc 1,级配不连续土级配不连续土4 4）不均匀系数不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ，级配良好的土；级配良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc

9、1, 级配不良的土。级配不良的土。第16页/共35页第十七页，共35页。物理物理(wl)风风化化化学化学(huxu)风化风化量变量变无粘性土无粘性土原生矿物原生矿物质质变变粘性土粘性土次生矿物次生矿物仅大小、形状发生了变化，仅大小、形状发生了变化，成分与母岩相成分与母岩相同同，化学成分并没有变化，性质比较稳，化学成分并没有变化，性质比较稳定。定。化学风化不仅使大小、形状发生了变化，同化学风化不仅使大小、形状发生了变化，同时形成了时形成了新新的矿物，的矿物，成分与母岩完全不成分与母岩完全不同。同。第17页/共35页第十八页，共35页。原生矿物：石英、长石、云母原生矿物：石英、长石、云母(ynm)

10、(ynm)次生矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石次生矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石特征特征(tzhng)：无粘性、无粘性、透水性较透水性较大、压缩大、压缩性较低。性较低。特征：特征：性质较不稳性质较不稳定，具有较定，具有较强的亲水性，强的亲水性，遇水易膨胀。遇水易膨胀。第18页/共35页第十九页，共35页。云母云母(ynm)第19页/共35页第二十页，共35页。高岭石高岭石蒙脱石蒙脱石伊利石伊利石第20页/共35页第二十一页，共35页。土中水的含量明显地影响土的性质土中水的含量明显地影响土的性质(尤尤其是粘性其是粘性(zhn xn)土土)。土中水除。土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体了一部分以结

11、晶水的形式吸附于固体颗粒的晶格内部外颗粒的晶格内部外,存在于土中的液态存在于土中的液态水分为结合水和自由水。水分为结合水和自由水。第21页/共35页第二十二页，共35页。 强结合(jih)水 弱结合(jih)水结合结合(jih)水水紧靠于颗粒表面紧靠于颗粒表面、所、所受电场的作用力很大、受电场的作用力很大、几乎完全固定排列、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接丧失液体的特性而接近于固体近于固体 紧靠强结合水的外围紧靠强结合水的外围形形成的结合水膜，所受成的结合水膜，所受的电场作用力随着与的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱。颗粒距离增大而减弱。 第22页/共35页第二十三页，共35页。第23页

12、/共35页第二十四页，共35页。重力重力(zhngl)水水毛细水毛细水在重力作用在重力作用(zuyng)下可下可在土中自由流动，存在于地在土中自由流动，存在于地下水位以下的透水层中，对下水位以下的透水层中，对土粒有浮力作用土粒有浮力作用(zuyng)。存在于地下水位以上的透水层存在于地下水位以上的透水层中，在重力中，在重力(zhngl)(zhngl)与表面与表面张力作用下可在土粒间空隙中张力作用下可在土粒间空隙中自由移动。自由移动。自自由由水水第24页/共35页第二十五页，共35页。第25页/共35页第二十六页，共35页。土中气体存在于土孔隙中未被水占据土中气体存在于土孔隙中未被水占据(zhn

13、j)的的部分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气不部分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体。连通的封闭气体。第26页/共35页第二十七页，共35页。非封闭非封闭(fngb)气气体体封闭封闭(fngb)气体气体受外荷作用时被受外荷作用时被挤出土体外，挤出土体外，对对土的性质影响不大土的性质影响不大 。受外荷作用，不能逸出，受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时。后变形达

14、到稳定的历时。 第27页/共35页第二十八页，共35页。连结性质。连结性质。第28页/共35页第二十九页，共35页。单粒结构单粒结构(jigu)粗大土粒在水或空气中在自重作用下粗大土粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，全部由砂粒及沉落形成的单粒结构，全部由砂粒及更粗土粒组成更粗土粒组成(z chn)(z chn)。根据形成。根据形成条件不同，可分为疏松状态和紧密状条件不同，可分为疏松状态和紧密状态态 。蜂窝结构蜂窝结构主要由主要由粉粒（粉粒（0.0750.0750.005mm)0.005mm)组成的土组成的土的结构。颗粒间点与点接触，由于彼的结构。颗粒间点与点接触，由于彼此之间此之间引力大于重力引力大于重力，接触后，不再，接触后，不再继续下沉，形成土粒链继续下沉，形成土粒链, ,很多链环联结很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构。起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构。第29页/共35页第三十页，共35页。密实密实(m shi)状态状态疏松疏松(sh sn)状态状态第30页/共35页第三十一页，共35页。蜂窝蜂窝(fngw)结构结构第31页/共35页第三十二页，共35页。絮状结构絮状结构(jigu)由黏粒集合体组成的结构由黏粒集合体组成的结构(jigu)形形式。黏粒能够在水中长期悬浮，不因式。黏粒能够在水中长期悬浮，不因自重而下沉。当这些悬浮在水中