土力学教案土的三相组成省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

第二章土三相组成11/34§2.1土形成与颗粒特征一、土形成形成过程形成条件物理力学性质影响土是岩石经过风化后,在不一样条件下形成自然历史产物搬运、沉积风化岩石地球土地球22/34生物风化物理风化化学风化矿物成分未变无粘性土原生矿物矿物成份改变粘性土次生矿物风化作用分类有机质岩石和土粗颗粒受各种气候原因影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎。特点：只改变颗粒大小和形状，不改变矿物颗粒成份。母岩表面和碎散颗粒受环境原因作用而改变其矿物化学成份，形成新矿物。经化学风化生成土为细粒土，含有粘结力。动植物活动引发岩石和土体粗颗粒粒度或成份改变33/34残积土无搬运运积土有搬运颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地堆积物风化所形成土颗粒，受自然力作用搬运到远近不一样地点所沉积堆积物二.搬运与沉积含有一定浑圆度44/34二、土三相组成气相固相液相++组成土骨架，起决定作用主要影响土体次要作用土体三相组成示意图湿土。是一个非饱和土。若为粘土多为可塑性土。液相为零，为干土。此时粘土呈坚硬状态，砂土呈涣散状态。气体为零，为饱和状态。此时粉细砂或粉土在震动下轻易产生液化。土三相百分比不一样，其性质不一样55/341、固体矿物颗粒(固相)物理状态力学特征粒径级配矿物成份颗粒形状66/34①矿物成份原生矿物石英、长石、云母等次生矿物主要是粘土矿物，包含三种类型高岭石、伊利石、蒙脱石粘土矿物:由硅氧四面体和铝氢氧八面体组成晶胞所组合而成1、固体矿物颗粒(固相)77/34粘土矿物晶格结构高岭石蒙脱石伊利石粒径比表面积胀缩性渗透性强度压缩性大7-30m2/g小大大小中67-100m2/g中中中中小810m2/g大小小大比表面积：单位质量土颗粒所拥有总表面积9克蒙脱土总表面积大约与一个足球场一样大88/34蒙脱石三种粘性土矿物形状特征99/34②颗粒级配a.颗粒大小b.各粒径成份在土中占百分比惯用表格法或累计曲线法表示影响土质主因1、固体矿物颗粒(固相)1010/34颗粒大小粒组按粗细进行分组，将粒径靠近归成一类界限粒径dmm卵石砾石砂粒粉粒粘粒胶粒6020.050.0050.0020.250.5520粗中细粗中细极细0.075粗粒土细粒土1111/341.表格法表示粒组划分粒组统称粒组名称粒径d范围（mm）分析方法主要特征巨粒漂石（块石）粒d>200直接测定透水性很大，压缩性极小，颗粒间无粘结，无毛细性。卵石（碎石）粒60<d≤200粗粒砾粒粗砾20<d≤60筛

分

法透水性大，压缩性小，无粘性，有一定毛细性。细砾2<d≤20砂粒粗砂0.5<d≤2中砂0.25<d≤0.5细砂0.075<d≤0.25细粒粉粒0.005<d≤0.075静水沉降原理透水性小，压缩性中等，毛细上升高度大，微粘性。粘粒d≤0.005透水性极弱，压缩性改变大，具粘性和可塑性。1212/34粘土细砂粗砂碎石卵石碎石粘土1313/34粒径级配确定方法

筛分法：适合用于粗粒土(>0.1mm)

沉降分析法：适合用于细粒土(<0.1mm)——各粒组相对含量，用质量百分数来表示表述方法

粒径级配累积曲线（小于某粒径全部土粒百分含量）1414/34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200g有代表性试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上土重，并计算出各粒组相对含量，即得土颗粒级配。105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536筛分法原理图筛分法1515/34经典颗分级配曲线1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)2.累计曲线表示法1616/34d101009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土粒径级配累积曲线d60d50d30d60d10d30CuCc0.330.0050.063662.41特征粒径:

d50:平均粒径d60:限制粒径d10:有效粒径d30

:特征粒径不均匀程度：Cu=d60/d10连续程度:Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系数—不均匀系数Cu

≥5,级配不均匀粗细程度：

用d50

表示

1717/341009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土粒径级配累积曲线d60d10d30斜率:某粒径范围内颗粒含量陡—对应粒组质量集中缓--对应粒组含量少平台--对应粒组缺乏连续程度:Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系数Cc=1~3,级配连续性好曲线d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.5451818/34粒径级配累积曲线及指标用途：粒组含量用于土分类定名；不均匀系数Cu用于判定土不均匀程度：Cu≥5,不均匀土；Cu<5,均匀土曲率系数Cc用于判定土连续程度：Cc=1~

3,级配连续土；Cc>3或Cc<1,级配不连续土不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土级配优劣：

假如Cu≥5且

Cc=1~3，级配良好土；假如Cu<5或Cc>3或Cc<1,级配不良土1919/34示例：

从某土样筛分后作粒度分析汇编成“累积曲线”中得知：有效粒径d60＝0.55mm，

d10＝0.2mm，

d30＝0.3mm，试求该土不均匀系数Cu和曲率系数Cc,并分析该土属于何种级配。2020/34解：

Cu=d60/d10＝2.75工程要求：Cu<5土视为均粒土，而Cu>5土视为非均粒土；Cc=1~3时，为级配连续；Cc<1或Cc>3时，级配不连续。2.75<5；0.8<1依据分析该土样属于均粒土，但级配不良。2121/34③颗粒形状原生矿物

圆状、浑圆状、棱角状次生矿物

针状、片状、扁平状1、固体矿物颗粒(固相)2222/34土中水矿物成分水

孔隙中水

结晶水

沸石水

液态水

固态水

气态水

结合水

自由水

弱结合水

强结合水

毛细水

重力水

2.土中水粘性土性质结构水

2323/34105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性2424/34结合水排列致密、定向性强密度>1.2~2.4g/cm3冰点-76℃含有极大粘滞性和固体特征温度高于100°C时可蒸发强结合水位于强结合水之外，电场引力作用范围之内密度>1.0~1.7g/cm3冰点-20~30℃外力作用下能够移动不因重力而移动，有粘滞性弱结合水图1.6矿物颗粒对水分子静电引力作用2525/34土中气体存在于土孔隙中未被水占据部分，分为与大气连通非封闭气体和与大气不连通封闭气体1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土性质影响不大

2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土性质有较大影响，使土渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形到达稳定历时

3.土中气体2626/34土有三个组成部分：固相、液相和气相

小结1.固体颗粒2.土中水3.土中气体粒径级配矿物成份颗粒形状结合水(强结合水、弱结合水)自由水(重力水、毛细水)自由气体封闭气体2727/34试验安排班级时间土粒度成份土密度和含水量试验粘性土液塑限试验土压缩试验土直剪试验52088周一早晨3，4节11.1511.2211.2912.612.2052085周四下午5，6节11.1811.2512.212.912.2352086周四下午7，8节11.1811.2512.212.912.2352087周五下午7，8节11.1911.2612.312.1012.24周数12周13周14周15周17周2828/34作业：P202-22929/34土结构土颗粒之间相互排列和连续形式，称为土结构。

单粒结构

蜂窝结构絮状结构

粗颗粒土，如卵石、砂等.密实单粒结构土工程性质最好

蜂窝状土工程性质很好

絮状结构土工程性质最差

§2.2土结构和结构3030/34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单粒结构，其特点是土粒间存在点与点接触。依据形成条件不一样，可分为疏松状态和密实状态密实状态疏松状态§2.2土结构和结构3131/34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。当悬液介质发生改变时，土粒表面弱结合水厚度减薄，粘粒相互靠近，凝聚成絮状物下沉，形成孔