土的物质组成.ppt

1、第一章 土的物质组成与结构构造,一、土和土体的概念,二、土的粒度成分(土的颗粒级配),三、土中矿物成分,四、土中的水和气体,五、土的结构与构造,第一章 土的物质组成与结构构造,一、土和土体的概念 1. 土：分布在地壳表层。是岩石在漫长的地质作用过程中形成的，具有一定的矿物成分的松散物质。 2.土层：由于沉积间断，使土呈层状分布，这层状分布的土，叫土层。 3.土体：是指由性质各异、厚度不等的若干土层组成的，并与建筑物的稳定、变形有关的土层组合体。也称建筑地基土体、工程土体。,土,岩石,风化、剥蚀、搬运、沉积,胶结、地质成岩作用,土中气体 气相 次要作用,固体颗粒 固相 构成土体骨架 起决定作用,

2、土中水 液相 重要影响,土体的三相构成,粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 界限粒径（关键点）,d (mm),砾粒,砂粒,粉粒,粘粒,60,2,0.075,0.005,0.25,0.5,5,20,粗,中,细,粗,中,细,0.075,粗粒,细粒,粗粒土：以砾石和砂砾为主要组成的土，也称无粘性土。 细粒土：以粉粒、粘粒为主要组成的土，也称粘性土。,巨粒,60,二、土的粒度成分（土的颗粒级配）,粒度成分（颗粒级配） ：各粒组的相对含量，用质量百分数来表示（各粒组占土粒总质量的百分数） 分析方法颗粒分析： 筛分法：适用于粗粒土 孔径大小不同的筛子 静水沉降法：适用于细粒土 常采用密度计法 表述

3、方法: 累积曲线,2、粒度成分（颗粒级配）的分析方法及表示法,1.2 土的三相组成 固体颗粒,孔径 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075),200g土,筛余 0 10 16 18 24 22 38 72,小于某粒径之土质量百分数P（）,粒径(mm),P 100 95 87 78 66 55 36,土的累积曲线,静水沉降法,筛分法,d60,d50,d10,d30,特征粒径:,斜率: 某粒径范围内颗 粒的含量 陡-相应粒组含量多 缓-相应粒组含量少 平台-相应粒组缺乏,d50 : 平均粒径 d60 : 控制粒径 d10 : 有效粒径 d30,土的粗细度：用d50 表

4、示 土的不均匀程度：用不均匀系数： Cu = d60 / d10 表示，Cu 5，称为不均匀土，反之称为均匀土 连续程度: 用曲率系数 Cc = d302 / (d60 d10 ) 度量, Cc=13为连续级配, 3或1为不连续级配,小于某粒径之土质量百分数（）,粒径(mm),土的累积曲线,d60,d50,d10,d30,粒组含量用于土的分类定名； 不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度： Cu 5为不均匀土； Cu 5为 均匀土 曲率系数Cc用于判定土的连续程度： Cc =13为级配连续土；Cc3 或 Cc3 或Cc1为 级配 不良的土,3.土的粒度成分分类 分类国标有两类： 1、土的分类标准

5、 2、岩土工程勘察规范中的分类标准,1)土的分类标准中的方法： 1990年12月颁布GBJ145-90。 主要包括以下几部分： 粒组划分方案； 土的分类； 土的简易鉴定、描述、分类等等。,粒组划分（表1-1),土的分类 首先根据巨、粗、细三大粒组的含量分为四大类，即： 1）巨粒土： 巨粒组(d60mm)含量50%的土为巨粒土。又细分 为漂石、卵石、混合土漂石、混合土卵石四类；表1-3 2）巨粒混合土： 巨粒组含量为15%-50%的土为巨粒混合土。又细分为 漂石混合土、卵石混合土二类；表1-3,3）粗粒土： 粗粒组d=0.075-60mm含量50%的土为粗粒土。 砾类土分为3类；表1-4 砂类土

6、分为3类；表1-5,4）细粒土： 细粒组d0.005含量50%的土为细粒土。 又分为细粒土和含粗粒的细粒土两类 另外，土中含部分有机质的称为有机质土。,2)岩土工程勘察规范中的分类标准,首先粒度成分将土分为四大类， 即：碎石土、砂土、粉土和粘性土 然后在大类下再细分,1、碎石土: 为粒径d2mm的土粒含量50%的土。 再按下表细分：,2、砂土: 为粒径d2mm的土粒含量0.075mm的土粒含量50%的土。 再按下表细分：,亲水性强，强度低,固体成分,原生矿物 - 石英、长石、云母等 次生矿物,矿物质 有机质,可溶盐 无定形氧化物胶体 粘土矿物,具有和原生矿物很不相同的特性 对粘土性质的影响很大

7、,三、土中矿物成分,2.矿物成分与粒组的关系 两者的关系与土的成因有关,3.粘土矿物的结构及对工程性质的影响,粘 土 矿 物,粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和蒙特石三种类型。,硅片 铝片,粘 土 矿 物,粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和蒙特石三种类型。,硅片 铝片,晶层间通过氢键联结，联结力强，晶格不能自由活动，水难以进入晶格间 能组叠很多晶层，多达百个以上，成为一个颗粒。颗粒长宽约0.3-3，厚约0.03-1。 主要特征：颗粒较粗，不容易吸水膨胀和失

8、水收缩，或者说亲水能力差。,粘 土 矿 物,依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：,高岭石 蒙特石 伊利石,晶层间是O2-对O2-的连结，联结力很弱，水很容易进入晶层之间。 每一颗粒能组叠的晶层数较少。颗粒大小约为0.1-1 ，厚约0.001-0.01。 主要特征：颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲水能力强。,粘 土 矿 物,依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：,高岭石 蒙特石 伊利石,粘 土 矿 物,是云母在碱性介质中风化的产物。 与蒙特石相似，由两层硅片夹一层铝片所形成的三层结构，但晶层之间有钾离子连结。 主要特征：连结强度弱于高岭石而高于蒙特石，

9、其特征也介于两者之间。,依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：,高岭石 蒙特石 伊利石,四、土中的水和气体,1.土中的水 土中的水是一种水溶液，不是纯水。而且可以以固、液、气态的形式存在于土中。对土的工程性质影响很大，特别是液态水中的结合水和非结合水。 根据土中水的活动能力和存在形式，可分如下类型：,土 中 水,结合水 吸附在土颗粒表面的水 毛细水 保持在毛细孔隙中的水 重力水 重力作用下能自由运动的水 土中冰 由自由水冻成，冻胀融沉 水蒸气 存在孔隙空气中,孔隙中的水,矿物成分水 矿物内部的水,- 强结合水： 排列致密，密度1g/cm3 冰点处于零下几十度 完全不能移动，具有固体的

10、特性 温度略高于100C时可蒸发 - 弱结合水： 受电场引力作用，为粘滞水膜 外力作用下可以移动 不因重力而流动，有粘滞性,粘土 颗粒,引力,d,水分子,阳离子,强结合水,弱结合水,自由水,土中水 结合水,结合水：受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水,毛细水：由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用 重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动,土中水 自由水,自由水：不受颗粒电场引力作用的孔隙水,hc,毛细水,重力水,气相 - 土中气,自由气体：与大气连通连通的气体对土的性质影响不大 封闭气体：被土颗粒和水封闭的气体其体积与压力有关。会增加土的弹性；阻塞渗流通道，降低渗透性 溶解在水中的气体 吸附于土颗粒表面的气体,土体有三个组成部分：固相、液相和气相,小 结,