1、第一章 土的物理性质及工程分类,1.1 土的组成与结构构造,主讲：朱永,1.1 土的组成与结构构造,能力目标,掌握土的成因、组成,根据土的级配判断土的好坏,了解土的结构、构造,1.1 土的组成与结构构造,1,土的成因,2,土的组成,3,土的结构,风化,搬运、沉积,土中贯穿着孔隙，孔隙当中存在水和空气,物理风化,化学风化,生物风化,无粘性土,粘性土,有 机 质,土的成因,土的组成,土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称为三相系。固相:土的颗粒，构成土的骨架；液相:土体孔隙中的水及其溶解物；气相:孔隙中的空气,土粒,气体,孔隙水,物理状态力学特性,土粒的大小,土粒的形状,矿物成分,组成情况,1.1.
2、1 土中固体颗粒,1.1.1.1 土的颗粒级配,颗粒大小,粒组：按粗细进行分组，即按粒径大小和性质相近的原则划分。,界限粒径：划分粒组的分界尺寸。,圆砾,卵石,漂石,d(mm),0.005,60,200,0.075,2,砂粒,粉粒,黏粒,粘性土,无粘性土,1.1.1.1 土的颗粒级配,颗粒大小,土的性质,颗粒级配,1.1.1.1 土的颗粒级配,定义,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，通常用土中各粒组质量占土粒总质量的百分数来表示，称为土的颗粒级配。,筛分法,比重计法,粗粒土(0.075mmd60mm),确定方法,4,块石、卵石(d60mm),表
3、述方法：土的颗粒级配曲线,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：列表法,1.1.1.1 土的颗粒级配,筛分法,用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。,比重计法,单击此处添加段落文字内容单击此处添加段落文字内容单击此处添加段落文字内容,1,比重计法,利用不同大小的土粒在水中的沉降速度与粒径的理论关系测得颗粒级配。,1.1.1.1 土的颗粒级配,土的颗粒级配曲线,文字内容,文字内容,特征粒径：,有效粒径,文字内容,连续粒径,限定粒径,1.1.1
4、.1 土的颗粒级配,小于某粒径的土的质量占总土质量的60%,小于某粒径的土的质量占总土质量的10%,小于某粒径的土的质量占总土质量的30%,级配指标-评价土的级配优劣,工程上常用不均匀系数Cu描述粒径分布的均匀程度。,曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况。,1.1.1.1 土的颗粒级配,曲线较陡，级配不良曲线平缓，级配良好,定量,不均匀系数Cu曲率系数Cc,定性,评价方法,1.1.1.1 土的颗粒级配,粒径级配累积曲线及指标的用途：,1）可直接求得各粒组的颗粒含量及粒径分布的均匀程度；,2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：Cu 5,不均匀土；Cu 5,均匀土,3）
5、曲率系数Cc用于判定土的连续程度：C c=1 3,级配连续土；Cc 3 或 Cc 1,级配不连续土,4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：如果 Cu 5且 C c=1 3，级配良好的土；如果 Cu 3 或 Cc 1,级配不良的土。,1.1.1.2 土粒的矿物成分,物理风化,化学风化,量变,无粘性土,原生矿物,质变,粘性土,次生矿物,仅大小、形状发生了变化，成分与母岩相同，化学成分并没有变化，性质比较稳定。,化学风化不仅使大小、形状发生了变化，同时形成了新的矿物，成分与母岩完全不同。,1.1.1.2 土粒的矿物成分,原生矿物：石英、长石、云母次生矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石,特征
6、：无粘性、透水性较大、压缩性较低。,特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨胀。,云母,高岭石,蒙脱石,伊利石,1.1.2 土中水,土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体颗粒的晶格内部外,存在于土中的液态水分为结合水和自由水。,1.1.2 土中水,强结合水,弱结合水,结合水,紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体,紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱。,结合水,1.1.2 土中水,重力水,毛细水,在重力作用下可在土中自由流动，存在于地下水位以下的透水层中，对
7、土粒有浮力作用。,存在于地下水位以上的透水层中，在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动。,自由水,自由水,1.1.3 土中气体,土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，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。,1.1.3 土中气体,非封闭气体,封闭气体,受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大。,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，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时。,1.1.4 土的结构,土的结构：是指土颗粒本身的特点和颗粒间相互关系的综合特征，具体来说是指：（1）土颗粒本身的特点：土颗粒大
8、小、形状和摩圆度及表面性质（粗糙度）等。（2）土颗粒之间的相互关系特点：粒间排列及其连结性质。,1.1.4 土的结构,单粒结构,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，全部由砂粒及更粗土粒组成。根据形成条件不同，可分为疏松状态和紧密状态。,蜂窝结构,主要由粉粒（0.0750.005mm)组成的土的结构。颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成土粒链,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构。,单粒结构,密实状态,疏松状态,蜂窝结构,蜂窝结构,1.1.4 土的结构,絮状结构,由黏粒集合体组成的结构形式。黏粒能够在水中长期悬浮，不因自重而下沉。当这些悬浮在水中的黏粒被带到电解质浓度较大的环境中，黏粒凝聚成絮状的集粒而下沉，并相继和已沉积的絮状集粒接触，而形成类似蜂窝而孔隙很大的絮状结构。,絮状结构,絮状结构,谢谢大家！,
