土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1、第一篇第一篇 巖土工程地質(zhì)性質(zhì)研究巖土工程地質(zhì)性質(zhì)研究第一章 土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造第二章 土的物理性質(zhì)第三章 土的力學性質(zhì)第四章 各類土的工程地質(zhì)特征第五章 土體的工程地質(zhì)研究第六章 巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)第一章 土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造第一節(jié) 土的粒度成分 第二節(jié) 土的礦物成分第三節(jié) 土中的水和氣體 第四節(jié) 土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造第一節(jié)第一節(jié) 土的粒度成分土的粒度成分土的形成巖石巖石地球風化剝蝕搬運、沉積搬運、沉積土土地球第一節(jié)第一節(jié) 土的粒度成分土的粒度成分土的演化土土( (土體土體) )巖石巖石(三大巖三大巖)土的形成土的形成風化物理風化物理風化原生礦物原生礦物化學風化化學風化次生礦物次生礦物生

2、物風化生物風化動植物活動有有 機機 質(zhì)質(zhì)母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)母巖表面和碎散的顆粒受環(huán)境因素的作用而改變其礦物境因素的作用而改變其礦物的化學成分，形成新的礦物的化學成分，形成新的礦物巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的巖石和土的粗顆粒受各種氣候因素的影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫影響產(chǎn)生脹縮而發(fā)生裂縫,或在運動或在運動過程中因碰撞和摩擦而破碎過程中因碰撞和摩擦而破碎土的形成土的形成沉積與搬運殘積土無搬運母巖表層經(jīng)風化作用破碎母巖表層經(jīng)風化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，成巖屑或細小顆粒后，未經(jīng)搬運殘留在原地的未經(jīng)搬運殘留在原地的堆積物堆積物運積土有搬運風化所形成的土顆粒，風化所形成的土顆粒，受自然力的作用搬

3、運到受自然力的作用搬運到遠近不同的地點所沉積遠近不同的地點所沉積的堆積物的堆積物土的形成土的形成土的基本特征及主要成因類型 土的基本特征 土是自然歷史的產(chǎn)物土是相系組合體 土是分散體系 土是多礦物組合體 土的形成土的形成土的主要成因類型土的主要成因類型殘積土(體)坡積土(體)洪積土(體)湖積土(體)沖積土(體)冰積土(體)崩積土(體)風積土(體)海洋沉積土(體)火山沉積土(體) 一、粒徑和粒組劃分 1、粒徑粒徑：土顆粒的大小以其直徑表示，單位一般采用毫米。 2、粒組粒組（粒級）：粒徑在一定區(qū)段內(nèi)，成分及性質(zhì)相似的土粒組別。 顆粒大小粒組 按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細進行分組，將粒

4、徑接近的歸成一類界限粒徑dmm卵石卵石礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒 粘粒粘粒 膠粒膠粒60602 20.050.05 0.0050.005 0.0020.0020.250.5520粗 中 細 粗 中 細 極細0.10.1粗粒土粗粒土細粒土細粒土3、粒組劃分方案：2007年頒布的國家標準土的工程分類標準中的粒組劃分表 。粒組粒組顆粒名稱顆粒名稱粒徑粒徑d d范圍（范圍（mmmm）分析方分析方法法主主 要要 特特 征征巨粒巨粒漂石（塊石）漂石（塊石）d200d200直接測直接測定定 透水性很大，壓縮性極透水性很大，壓縮性極小，顆粒間無粘結(jié)，無毛小，顆粒間無粘結(jié)，無毛細性。細性。卵石（碎石）卵石（碎石）

5、60d20060d200篩篩分分法法粗粒粗粒礫粒礫粒粗礫粗礫20d6020d60中礫中礫5d205d20細礫細礫2d52d5砂粒砂粒粗砂粗砂0.5d20.5d2 透水性大，壓縮性小，透水性大，壓縮性小，無粘性，有一定毛細性。無粘性，有一定毛細性。中砂中砂0.25d0.50.25d0.5細砂細砂0.075d0.250.075d0.25細粒細粒粉粒粉粒0.005d0.0750.00522-0.50.5-0.250.25-0.0750.075-0.005220.50.250.0750.0051287262472717 圖解法：累積曲線法、分布曲線法和三角圖法 累積曲線圖累積曲線圖：以土粒直徑為橫坐標

6、，以粒組的累積百分含量(小于某粒徑的所有土粒的百分含量)為縱坐標，在直角坐標中所設(shè)點子的連線(光滑的曲線)。 累積曲線圖的用途累積曲線圖的用途：根據(jù)累積曲線圖的形態(tài)，可以看出各粒組的分布規(guī)律，可以大致判斷土的均勻程度與分選性。土的累積曲線圖土的累積曲線圖顆粒級配的描述顆粒級配的描述工程上常用不均勻系數(shù)工程上常用不均勻系數(shù)Cu描述描述顆粒級配的不均勻程度顆粒級配的不均勻程度 曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc描述顆粒級配曲線整描述顆粒級配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況況 1060ddCu6010230dddCcd10、d30、d60小于某粒徑的小于某粒徑的土粒含量為土粒含量為

7、10%、 30%和和60%時所對應(yīng)的粒徑時所對應(yīng)的粒徑Cu愈大，表示土粒愈不均勻。工愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把程上把Cu5的土視為級配不良的土視為級配不良的土；的土； Cu5的土視為級配良好的土視為級配良好的土的土 對于礫類土或砂類土，同時滿足對于礫類土或砂類土，同時滿足Cu5和和Cc= =13時，定名為良好級時，定名為良好級配砂或良好級配礫配砂或良好級配礫 粒徑級配粒徑級配累積曲線及指標的用途粒徑級配累積曲線及指標的用途：1）粒組含量用于土的分類定名粒組含量用于土的分類定名；2）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu用于判定土的不均勻程度：用于判定土的不均勻程度： Cu 5, 不均勻土不均勻土； C

8、u 3 或 Cc 1, 級配不連續(xù)土級配不連續(xù)土;4）不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu和和曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc用于判定土的級用于判定土的級 配優(yōu)劣：配優(yōu)劣： 如果如果 Cu 5且且 C c = 1 3 ， 級配級配 良好的土良好的土； 如果如果 Cu 3 或或 Cc 75%漂石粒50%漂 石漂石粒50%卵 石混合巨粒土巨粒含量50%，75%漂石粒50%混合土漂石漂石粒50%混合土卵石巨粒混合土巨粒含量 15% 50%漂石卵石漂石混合土漂石卵石卵石混合土表1-4 巨粒土和含巨粒土的分類2、粗粒土：粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的50%的土稱為 粗粒土 根據(jù)礫粒組的含量粗粒土又可分為礫類土和砂類土。礫類土：礫粒組質(zhì)

9、量多于總質(zhì)量的50%的土稱為礫類土，又可細分為礫、含細粒土礫和細粒土質(zhì)礫。砂類土：礫粒組質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量的50%的土稱為砂類土，又可細分為砂、含細粒土砂和細粒土質(zhì)砂。表1-5 礫類土的分類 土 類礫含細粒土礫細粒土質(zhì)礫細粒組含量5%5%,15% 15%，50% 表1-6 砂類土的分類 土 類砂含細粒土砂細粒土質(zhì)砂細粒組含量5%5%,15% 15%，60）占總質(zhì)量的15%巨粒土巨粒土（巨粒巨粒含量含量75%）漂石漂石 漂石粒（d200）50%卵石卵石 漂石粒（d200）50%混合巨粒土混合巨粒土（巨粒含量50%，75%）混合土漂石混合土漂石 漂石粒（d200）50%混合土卵石混合土卵石 漂石

10、粒（d200）50%巨?；旌贤辆蘖；旌贤粒ň蘖：?5%50%）漂石混合土漂石混合土 漂石卵石卵石混合土卵石混合土 漂石卵石粗粒土粗粒土 粗 粒 組粗 粒 組 （0.07550%礫類土礫類土礫粒組礫粒組（250%礫礫 細粒組（d0.075）含量5%含細粒土礫含細粒土礫 細粒組（d0.075）含量5%,15%細粒土質(zhì)礫細粒土質(zhì)礫 細粒組（d0.075）含量15%，50%砂類土砂類土礫粒組（2d60）占總質(zhì)量50%砂砂 細粒組（d0.075）含量5%含細粒土砂含細粒土砂 細粒組（d0.075）含量5%,15%細粒土質(zhì)砂細粒土質(zhì)砂 細粒組（d0.075）含量15%，50%細粒土細粒土 細 粒 組細

11、粒 組 （d0.075）質(zhì)量50%細粒土細粒土粗粒組粗粒組（0.075d60）占總質(zhì)量25% 含粗粒的細粒土含粗粒的細粒土粗粒組（0.07525%,50%含礫細粒土含礫細粒土 礫類（2d60）占優(yōu)勢含砂細粒土含砂細粒土 砂類（0.07522-0.50.5-0.250.25-0.0750.075-0.0051g/cm1g/cm3 3 冰點處于零下幾十度冰點處于零下幾十度 具有固體的的特性具有固體的的特性 溫度高于溫度高于100100C C時可蒸發(fā)時可蒸發(fā)弱結(jié)合水弱結(jié)合水 位于強結(jié)合水之外，電場引位于強結(jié)合水之外，電場引 力作用范圍之內(nèi)力作用范圍之內(nèi) 外力作用下可以移動外力作用下可以移動 不因重力

12、而移動，有粘滯性不因重力而移動，有粘滯性結(jié)合水分布在土粒內(nèi)部相互貫通分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連不一、直徑互異、彼此連通的毛細管通的毛細管毛細水毛細水土中毛細現(xiàn)象土中毛細現(xiàn)象分析對象分析對象: 水柱水柱r2hcw=2rTcos 上升高度上升高度:rThccos2毛細升高與孔徑成反比毛細升高與孔徑成反比粘土粘土粉土粉土砂土砂土礫石礫石土中的氣體土中氣體氣體來源氣體分類(1)空氣 (2)生物化學作用 (3)化學反應(yīng) (1)吸附氣體(2)溶解氣體 (3)密閉氣體 (4)自由氣體 土的結(jié)構(gòu)：指組成土的土粒大小、形狀、表面特征、土粒間的連結(jié)關(guān)系

13、和土粒的排列情況。 土的粒度成分反映了土粒大小及其組合特征，也是說明土結(jié)構(gòu)特征的主要指標，對土的工程地質(zhì)性質(zhì)影響顯著。例如，巨粒土、粗粒土、細粒土的工程地質(zhì)性質(zhì)差別很大。土粒形狀及表面特征對巨粒土和粗粒土的工程地質(zhì)性質(zhì)影響很大，主要影響土粒排列的緊密程度；對粘粒來說，相同粒徑不同形狀的土粒比表面積不同，這不僅影響粘粒在土中的活動程度，也影響細粒土中顆粒的排列特征。 第四節(jié) 土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 土粒間的連結(jié)關(guān)系 土中顆粒與顆粒的連結(jié)，一般是由于孔隙中的水對土粒起著某種連結(jié)作用，因此常按水的類型將連結(jié)作用分為： 結(jié)合水連結(jié)、毛細水連結(jié)、膠結(jié)連結(jié)和冰連結(jié)。土的結(jié)構(gòu)類型1、巨粒土和粗粒土的結(jié)構(gòu)類型 單粒結(jié)

14、構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)是土粒在水中或空氣中由于重力作用堆積而形成的。 2、細粒土的結(jié)構(gòu)類型 細粒土顆粒細小，具膠體特性，在水中一般不能以單個顆粒沉積，而凝聚成較復(fù)雜的集合體進行沉積，形成細粒土特有的團聚結(jié)構(gòu)（海綿狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)）。細粒土的團聚結(jié)構(gòu)按土粒均勻與否分為均粒和非均粒兩種類型。土的結(jié)構(gòu)土顆粒之間的相互排列和連續(xù)形式，稱為土的結(jié)構(gòu)。 單粒結(jié)構(gòu) 蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu) 粗顆粒土，如卵石、砂等.密實的單粒結(jié)構(gòu)土的工程性質(zhì)最好 蜂窩狀土工程性質(zhì)較好 絮狀結(jié)構(gòu)土工程性質(zhì)最差 粗粒土：單粒結(jié)構(gòu)粉 土：蜂窩結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)：單粒結(jié)構(gòu)：粗礦物顆粒在水或空氣中粗礦物顆粒在水或空氣中在自重作用下沉落形成的單粒結(jié)構(gòu)，在自重

15、作用下沉落形成的單粒結(jié)構(gòu)，其特點其特點是土粒間存在點與點的接觸。是土粒間存在點與點的接觸。根據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)根據(jù)形成條件不同，可分為疏松狀態(tài)和密實狀態(tài)和密實狀態(tài) 蜂窩結(jié)構(gòu)：蜂窩結(jié)構(gòu)：顆粒間點與點接觸，由于彼此之顆粒間點與點接觸，由于彼此之間引力大于重力，接觸后，不再繼續(xù)下沉，間引力大于重力，接觸后，不再繼續(xù)下沉，形成鏈環(huán)單位形成鏈環(huán)單位, ,很多鏈環(huán)聯(lián)結(jié)起來，形成孔隙很多鏈環(huán)聯(lián)結(jié)起來，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu)較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu) 絮狀結(jié)構(gòu)：海水絮狀結(jié)構(gòu)：絮狀結(jié)構(gòu)：細微粘粒大都呈針狀或片狀，質(zhì)量細微粘粒大都呈針狀或片狀，質(zhì)量極輕，在水中處于懸浮狀態(tài)。當懸液介質(zhì)發(fā)生極輕，在水中處于懸浮狀態(tài)。當懸液介質(zhì)發(fā)生變化時，土粒表面的弱結(jié)合水厚度減薄，粘粒變化時，土粒表面的弱結(jié)合水厚度減薄，粘粒互相接近，凝聚成絮狀物下沉，形成孔隙較大互相接近，凝聚成絮狀物下沉，形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu)的絮狀結(jié)構(gòu) 土的構(gòu)造 土的構(gòu)造：在一定土體中，結(jié)構(gòu)相對均一的土層單元體的形態(tài)和組合特征。 土的構(gòu)造同樣也包括土層單元體的大小、形狀、排列和相互關(guān)系等方面。單元體的分界面稱結(jié)構(gòu)面或?qū)用?。單元體的形狀多為層狀、條帶狀和透鏡狀，界面形態(tài)有平直的，也有波狀起伏的。單元體的大小通常用厚度和延伸長度來表示。 土的構(gòu)造是土在形成及變化過程中，與各種因素發(fā)生復(fù)雜作用而形成的，所以每一種成因類型的土，大都有其特