第一章土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1、第一章第一章 土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造土的粒度成分土的粒度成分1.11.1土的礦物成分土的礦物成分1.21.2土中的水和氣體土中的水和氣體1.31.3土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.41.4n一一土的定義（土的形成）土的定義（土的形成）風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積作用風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積作用土，土體土，土體巖石，巖體巖石，巖體概概 述述搬運(yùn)、堆積搬運(yùn)、堆積土土地球巖石巖石地球風(fēng)化風(fēng)化土的定義土的定義土是由各種不同成因類型的巖土是由各種不同成因類型的巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積而成的石經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)、堆積而成的疏松沉積物疏松沉積物，它，它們通常是由相互作用著的們通常是由相互作用著的固、液、氣體固、液

2、、氣體三個(gè)部三個(gè)部分組成的分組成的多相體系多相體系。AAAAWW注意： a. 砂土，卵石土，漂石（塊石）土等，砂土，卵石土，漂石（塊石）土等，均叫均叫“土土”； b. “土土” 與與“土壤土壤” 不同。不同。土壤土壤第四紀(jì)松散物質(zhì)沉積成土后，再在一第四紀(jì)松散物質(zhì)沉積成土后，再在一個(gè)相當(dāng)長的穩(wěn)定環(huán)境中經(jīng)受物理化學(xué)及生物化個(gè)相當(dāng)長的穩(wěn)定環(huán)境中經(jīng)受物理化學(xué)及生物化學(xué)的學(xué)的成壤作用成壤作用 所形成的土體，統(tǒng)稱為土壤。所形成的土體，統(tǒng)稱為土壤。峨眉黃灣階地峨眉黃灣階地羅壩羅壩級堆積階地級堆積階地廟兒崗洪積扇廟兒崗洪積扇泥石流形成區(qū)泥石流形成區(qū)流流 通通 區(qū)區(qū)堆堆 積積 區(qū)區(qū)土的成因類型：土的成因類型：等

3、等湖相沉積湖相沉積風(fēng)積土風(fēng)積土冰積土冰積土n二二土的基本組成土的基本組成土土固相固相礦物顆粒或巖屑礦物顆?；驇r屑液相液相主要是水主要是水氣相氣相主要是空氣、水蒸氣主要是空氣、水蒸氣 土的三相組成不是絕對不變的，其中土的三相組成不是絕對不變的，其中固固相部分相部分隨時(shí)間、自然環(huán)境的變化較??；而土隨時(shí)間、自然環(huán)境的變化較??；而土中的中的水水和和空氣空氣對客觀環(huán)境的變化非常敏感。對客觀環(huán)境的變化非常敏感。 土的工程地質(zhì)性質(zhì)主要取決于固相土的工程地質(zhì)性質(zhì)主要取決于固相，特別，特別是土粒的是土粒的大小大小和和礦物類型礦物類型。自然界中的土顆粒。自然界中的土顆粒大小相差極為懸殊（幾十厘米以上小于大小相差極

4、為懸殊（幾十厘米以上小于1 1微微米），由它們組成的土的性質(zhì)也必然存在很大米），由它們組成的土的性質(zhì)也必然存在很大的差異。因此，研究土的工程地質(zhì)性質(zhì)首先應(yīng)的差異。因此，研究土的工程地質(zhì)性質(zhì)首先應(yīng)研究組成土的土顆粒的大小。研究組成土的土顆粒的大小。土的粒度成分土的粒度成分1.11.1一一粒徑和粒組粒徑和粒組（P6）1.粒徑粒徑土顆粒的大小，通常以其直徑土顆粒的大小，通常以其直徑(d)來表來表示，單位一般采用毫米示，單位一般采用毫米(mm)。 注：注：土顆粒并非理想的球體，應(yīng)理解為土粒的等效直徑。土顆粒并非理想的球體，應(yīng)理解為土粒的等效直徑。 當(dāng)土的粒徑在某一范圍內(nèi)變化時(shí)，土的工程地質(zhì)性當(dāng)土的粒徑

5、在某一范圍內(nèi)變化時(shí)，土的工程地質(zhì)性質(zhì)差別不大。為了便于研究質(zhì)差別不大。為了便于研究粒徑粒徑與與土的工程地質(zhì)性土的工程地質(zhì)性質(zhì)質(zhì)的關(guān)系，將自然界中土顆粒的粒徑變化范圍劃分的關(guān)系，將自然界中土顆粒的粒徑變化范圍劃分為幾個(gè)為幾個(gè)區(qū)段區(qū)段，每個(gè)區(qū)段中包括的土粒成分相近，性，每個(gè)區(qū)段中包括的土粒成分相近，性質(zhì)相似。質(zhì)相似。2.粒組粒組按粒徑劃分的顆粒組別，同一粒組的按粒徑劃分的顆粒組別，同一粒組的土顆粒成分及性質(zhì)相似。土顆粒成分及性質(zhì)相似。 劃分原則如下：劃分原則如下： （P7） a.能反映粒徑對土的工程地質(zhì)性質(zhì)的影響；能反映粒徑對土的工程地質(zhì)性質(zhì)的影響； b. 與目前所采用的研究方法，技術(shù)水平相適應(yīng)，

6、與目前所采用的研究方法，技術(shù)水平相適應(yīng)，且使用方便。且使用方便。3.粒組劃分粒組劃分目前，國內(nèi)外土的粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)并目前，國內(nèi)外土的粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)并不完全一致，我國普遍采用不完全一致，我國普遍采用“六大粒組六大粒組”劃分方案。劃分方案。粒徑粒徑d（mm）粒組名稱粒組名稱0.0050.075260200粘粒粘粒粉粒粉粒砂粒砂粒礫粒礫粒卵石粒卵石粒（碎石粒）（碎石粒）漂石粒漂石粒（塊石粒）（塊石粒）一般規(guī)律：顆粒越細(xì)（粒徑一般規(guī)律：顆粒越細(xì)（粒徑d越?。杆栽饺?，受外力時(shí)越小），透水性越弱，受外力時(shí)越易變形，強(qiáng)度越小。越易變形，強(qiáng)度越小。（P7表表1-1）細(xì)粒細(xì)粒 （d 0.075mm）、粗粒（粗

7、粒（0.075-60mm）、巨粒（巨粒（d 60mm ）二二粒度成分的測定及其表示方法粒度成分的測定及其表示方法1.粒度成分粒度成分的定義的定義又叫又叫“顆粒組成顆粒組成”、“顆粒級顆粒級配配 ” ，指土中不同粒組的顆粒的百分含量，通常用各粒，指土中不同粒組的顆粒的百分含量，通常用各粒組顆粒的質(zhì)量占該土土顆粒總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示。是組顆粒的質(zhì)量占該土土顆粒總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示。是決決定土的工程地質(zhì)性質(zhì)的重要結(jié)構(gòu)特征定土的工程地質(zhì)性質(zhì)的重要結(jié)構(gòu)特征之一。之一。2.粒度成分粒度成分的測定方法的測定方法顆粒分析試驗(yàn)顆粒分析試驗(yàn)（簡稱（簡稱“顆分顆分”） 篩分法（篩分法（d大于大于0.075mm） （

8、P302） 密度計(jì)法（密度計(jì)法（d小于小于0.075mm） （P303） 生產(chǎn)實(shí)踐中常用生產(chǎn)實(shí)踐中常用 篩分法篩分法篩分法（篩分法（d0.075mm的土）的土）密度計(jì)法密度計(jì)法3.粒度成分的表示方法粒度成分的表示方法（1）表格法（表）表格法（表1-2）（2）圖解法（包括）圖解法（包括累積曲線法累積曲線法， 分布曲線法）分布曲線法）根據(jù)顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果求出各粒組的質(zhì)量占全部土粒質(zhì)量的根據(jù)顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果求出各粒組的質(zhì)量占全部土粒質(zhì)量的百分比，然后按小顆粒至大顆粒計(jì)算百分比，然后按小顆粒至大顆粒計(jì)算累積累積百分含量，用百分含量，用半對半對數(shù)坐標(biāo)數(shù)坐標(biāo)繪制成顆粒組成（級配）累積曲線。繪制成顆粒組成（

9、級配）累積曲線。 土的顆粒組成累積曲線土的顆粒組成累積曲線（半對數(shù)坐標(biāo)系）（半對數(shù)坐標(biāo)系）小于小于某粒徑的某粒徑的累計(jì)百分含量累計(jì)百分含量0 020204040606080801001000.0010.0010.010.010.10.11 1101010010010001000土粒粒徑（mm）土粒粒徑（mm）(%)(1) 曲線的形態(tài)反映土粒的均勻程度曲線的形態(tài)反映土粒的均勻程度 曲線左曲線左陡，陡，表示土顆粒大小相差不多，土粒表示土顆粒大小相差不多，土粒較均勻較均勻，級配不好；級配不好； 曲線右曲線右緩，緩，表示土顆粒大小懸殊，土粒表示土顆粒大小懸殊，土粒不均勻，不均勻，即即級配良好。級配良好

10、。注：作為填方工程（山區(qū)機(jī)場，高速公路均有填方，挖方）的土料，級注：作為填方工程（山區(qū)機(jī)場，高速公路均有填方，挖方）的土料，級配好則容易獲得較小的孔隙比，較大的密實(shí)度，較好的工程地質(zhì)性質(zhì)配好則容易獲得較小的孔隙比，較大的密實(shí)度，較好的工程地質(zhì)性質(zhì)（高強(qiáng)度及低變形性）。（高強(qiáng)度及低變形性）。 P171 P171 滲透變形類型判定滲透變形類型判定 (2) 可獲得幾個(gè)粒徑指標(biāo)及反映土均勻程度的指標(biāo)可獲得幾個(gè)粒徑指標(biāo)及反映土均勻程度的指標(biāo) 有效粒徑有效粒徑d10 限制粒徑限制粒徑d60和和 d30 平均粒徑平均粒徑d50不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Cu d60/ d10 曲率系數(shù)曲率系數(shù)Cc d30* d30

11、 / （ d10* d60）累積曲線的用途累積曲線的用途注：注：當(dāng)當(dāng)Cu5且且Cc13時(shí)，土的級配是時(shí)，土的級配是良好良好的，的， 如如不能同時(shí)滿足不能同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，則級配是上述兩個(gè)條件，則級配是不良不良的。的。小于某粒徑的小于某粒徑的累計(jì)累計(jì)百分含量百分含量(%)0 020204040606080801001000.0010.0010.010.010.10.11 1101010010010001000土粒粒徑（mm）土粒粒徑（mm）課后練習(xí)課后練習(xí)土的顆粒組成累計(jì)曲線土的顆粒組成累計(jì)曲線 （用（用Excel電子表格軟件）電子表格軟件）自己給出數(shù)據(jù)，自己給出數(shù)據(jù)，參照：參照：P302標(biāo)

12、準(zhǔn)篩孔徑標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑要求要求 繪出累計(jì)曲線 給出d60、 d50、 d30、 d10 計(jì)算不均勻系數(shù)Cu曲率系數(shù)Cc 評價(jià)土的級配好壞三三土按顆粒組成的分類土按顆粒組成的分類 1.巨粒土和含巨粒的土、粗粒土、細(xì)粒土的劃分巨粒土和含巨粒的土、粗粒土、細(xì)粒土的劃分： 巨粒土和含巨粒的土巨粒土和含巨粒的土d60mm的顆粒含量超過的顆粒含量超過15的土的土 粗粒土粗粒土d0.075mm的顆粒含量超過的顆粒含量超過50的土的土 細(xì)粒土細(xì)粒土d0.075mm的顆粒含量超過的顆粒含量超過50的土的土 2.各類土的進(jìn)一步細(xì)分各類土的進(jìn)一步細(xì)分：（P9）粗粒土（礫類土、砂類土）粗粒土（礫類土、砂類土）細(xì)粒土（粉土

13、、粉質(zhì)粘土、粘土細(xì)粒土（粉土、粉質(zhì)粘土、粘土 ）P39 表表4-1 一般類型土一般類型土的工程地質(zhì)的工程地質(zhì)特征比較特征比較n一一土的礦物成分的基本類型土的礦物成分的基本類型土的礦物成分土的礦物成分1.21.2土中礦物顆粒的成分取決于土中礦物顆粒的成分取決于巖石巖石大小不同大小不同的巖石碎的巖石碎塊或顆粒塊或顆粒 物理物理進(jìn)一步風(fēng)化進(jìn)一步風(fēng)化顆粒減小，化學(xué)顆粒減小，化學(xué)成分發(fā)生變化，成分發(fā)生變化，形成形成新礦物新礦物母巖的成分母巖的成分風(fēng)化程度風(fēng)化程度風(fēng)化風(fēng)化物理、化學(xué)風(fēng)化物理、化學(xué)風(fēng)化 土的礦物成分土的礦物成分無機(jī)礦物無機(jī)礦物有機(jī)礦物有機(jī)礦物原生礦物原生礦物簡單鹽類簡單鹽類次生粘土礦物次生粘

14、土礦物 生物殘骸生物殘骸 腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)n原生礦物原生礦物巖漿中直接生成的礦物，巖漿中直接生成的礦物，是巖石經(jīng)物理風(fēng)化破碎但成分沒有發(fā)生變化是巖石經(jīng)物理風(fēng)化破碎但成分沒有發(fā)生變化的礦物碎屑。如石英、長石、云母、方解石、的礦物碎屑。如石英、長石、云母、方解石、角閃石、輝石等；角閃石、輝石等；n次生粘土礦物次生粘土礦物是原生礦物經(jīng)過化學(xué)是原生礦物經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化作用，形成的一些顆粒更細(xì)小的新礦物。風(fēng)化作用，形成的一些顆粒更細(xì)小的新礦物。粘土礦物對土的工程地質(zhì)性質(zhì)具有極為重要的意粘土礦物對土的工程地質(zhì)性質(zhì)具有極為重要的意義，即使當(dāng)其在土中的含量并不占優(yōu)勢時(shí)，也能義，即使當(dāng)其在土中的含量并不占優(yōu)勢時(shí)，也能表

15、現(xiàn)出明顯的表現(xiàn)出明顯的控制作用控制作用，從而賦予，從而賦予粘性土粘性土以獨(dú)特以獨(dú)特的的“粘土特性粘土特性”。n二礦物成分與粒度成分的關(guān)系二礦物成分與粒度成分的關(guān)系（ P10 ）（自學(xué)）（自學(xué)）n三三粘土礦物的類型及基本特征粘土礦物的類型及基本特征（ P11）粘土礦物對土的工程地質(zhì)性質(zhì)的控制作用，粘土礦物對土的工程地質(zhì)性質(zhì)的控制作用，及其原因及其原因: 獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)（層狀，鏈狀晶體結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)（層狀，鏈狀晶體結(jié)構(gòu)，易變形）；易變形）； 顆粒細(xì)小，比表面積大，顆粒細(xì)小，比表面積大，具有一系列表面特性。具有一系列表面特性。1. 粘土礦物粘土礦物(clay minerals)的定義的定義 粘

16、土礦物是由原生硅酸鹽類礦物經(jīng)粘土礦物是由原生硅酸鹽類礦物經(jīng)水解作用水解作用而形成的，具層狀或鏈狀晶體結(jié)構(gòu)的，高分而形成的，具層狀或鏈狀晶體結(jié)構(gòu)的，高分散性，含水的次生硅酸鹽礦物散性，含水的次生硅酸鹽礦物。（ P11）水解作用水解作用存在于水介質(zhì)中的原生硅酸鹽礦物，存在于水介質(zhì)中的原生硅酸鹽礦物，其中的某些金屬離子被由水分子離解而成的其中的某些金屬離子被由水分子離解而成的H+所置所置換，形成了含有換，形成了含有OH的新礦物。的新礦物。KOHSiOOHOSiAlOHOKAlSi4864281044283T、O的不同組合結(jié)果，即形成不同的粘土礦物類型的不同組合結(jié)果，即形成不同的粘土礦物類型（ 最常見

17、的三種最常見的三種高嶺石，蒙脫石，伊利石）高嶺石，蒙脫石，伊利石） 2. 粘土礦物粘土礦物(clay minerals)的類型的類型絕大多數(shù)粘土礦物是晶絕大多數(shù)粘土礦物是晶質(zhì)的，其晶胞的基本構(gòu)成單元是質(zhì)的，其晶胞的基本構(gòu)成單元是硅氧四硅氧四面體層（面體層（T）和和鋁氫氧八面體層（鋁氫氧八面體層（O）。TONoncrystalline clay -allophaneMitchell, 1993高嶺石高嶺石 埃洛石埃洛石 葉蠟石葉蠟石 蒙脫石蒙脫石 蛭石蛭石 伊利石伊利石 綠泥石綠泥石電荷電荷硅氧四面體層硅氧四面體層 T鋁氫氧八面體層鋁氫氧八面體層 Basal spacing is 7.2 Si4

18、Al4O10(OH)8. Platy shapeThe bonding between layers are van der Waals forces and hydrogen bonds (strong bonding).There is no interlayer swellinglayerTrovey, 1971 ( from Mitchell, 1993)17 mTO晶胞晶胞厚度厚度OH-O， 氫鍵聯(lián)結(jié)氫鍵聯(lián)結(jié)較為牢固較為牢固nH2O+cations5 mSi8Al4O20(OH)4nH2O (Theoretical unsubstituted). Film-like shape.Th

19、ere is extensive isomorphous substitution for silicon and aluminum by other cations, which results in charge deficiencies of clay particles.nH2O and cations exist between unit layers, and the basal spacing is from 9.6 to (after swelling).The interlayer bonding is by van der Waals forces and by catio

20、ns which balance charge deficiencies (weak bonding). There exists interlayer swelling, which is very important to engineering practice (expansive clay).(Holtz and Kovacs, 1981)晶胞晶胞厚度厚度陽離子陽離子膨脹性粘土膨脹性粘土O-O， 分子鍵聯(lián)結(jié)，分子鍵聯(lián)結(jié)，很不牢固很不牢固potassiumSi8(Al,Mg, Fe)46O20(OH)4(K,H2O)2. Flaky shape.The basic structure

21、is very similar to the mica, so it is sometimes referred to as hydrous mica. Illite is the chief constituent in many shales. Some of the Si4+ in the tetrahedral sheet are replaced by the Al3+, and some of the Al3+ in the octahedral sheet are substituted by the Mg2+ or Fe3+. Those are the origins of

22、charge deficiencies.The charge deficiency is balanced by the potassium ion between layers. Note that the potassium atom can exactly fit into the hexagonal hole in the tetrahedral sheet and form a strong interlayer bonding.The basal spacing is fixed at 10 in the presence of polar liquids (no interlay

23、er swelling).7.5 mTrovey, 1971 ( from Mitchell, 1993)K鉀鉀云母云母水云母水云母晶胞厚度晶胞厚度主要是主要是 K+， 離子鍵離子鍵3. 粘土礦物粘土礦物(clay minerals)的基本特征的基本特征 三種常見粘土礦物特征對比見下表：三種常見粘土礦物特征對比見下表：三種常見粘土礦物特征對比表三種常見粘土礦物特征對比表 本節(jié)只講土中水的基本類型，而水對土的物本節(jié)只講土中水的基本類型，而水對土的物理、力學(xué)性質(zhì)的影響以后理、力學(xué)性質(zhì)的影響以后2、3章穿插講述。章穿插講述。 土通常是三相體系，但在特殊情況下為土通常是三相體系，但在特殊情況下為兩相：

24、兩相：飽水土飽水土土中的全部孔隙完全被水充滿；土中的全部孔隙完全被水充滿；干土干土土中的全部孔隙完全被空氣充滿。土中的全部孔隙完全被空氣充滿。土中的水和氣體土中的水和氣體（ P12 ）1.31.3n一土中水的基本類型一土中水的基本類型 礦物晶格中的結(jié)構(gòu)水，結(jié)晶水礦物晶格中的結(jié)構(gòu)水，結(jié)晶水結(jié)合水結(jié)合水固態(tài)水固態(tài)水液態(tài)水液態(tài)水毛細(xì)水（毛管水）毛細(xì)水（毛管水） 土中的水土中的水氣態(tài)水（水汽）氣態(tài)水（水汽）礦物顆粒間的冰礦物顆粒間的冰重力水（自由水）重力水（自由水）強(qiáng)結(jié)合水（吸著水）強(qiáng)結(jié)合水（吸著水）弱結(jié)合水（薄膜水）弱結(jié)合水（薄膜水）v1.結(jié)構(gòu)水，結(jié)晶水結(jié)構(gòu)水，結(jié)晶水 只有在只有在140170的高溫

25、下的高溫下才能轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水與土粒分離，本身不能對土的工程地質(zhì)性質(zhì)才能轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水與土粒分離，本身不能對土的工程地質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生直接影響，只能通過礦物來起作用。產(chǎn)生直接影響，只能通過礦物來起作用。v2.冰冰 水的相態(tài)變化（體積，密度隨之變化）對水的相態(tài)變化（體積，密度隨之變化）對土的性質(zhì)有很大影響，特別是在高海拔，低氣溫地區(qū)存在凍土土的性質(zhì)有很大影響，特別是在高海拔，低氣溫地區(qū)存在凍土問題。凍土中的冰將土粒膠結(jié)起來，從而在一定程度上提高土問題。凍土中的冰將土粒膠結(jié)起來，從而在一定程度上提高土的強(qiáng)度，但解凍后土的強(qiáng)度會降低。的強(qiáng)度，但解凍后土的強(qiáng)度會降低。例如例如青藏鐵路青藏鐵路(550公里公里常常年

26、凍土地帶年凍土地帶 /格爾木格爾木拉薩拉薩1142公里公里)，我國北方大部分地區(qū)我國北方大部分地區(qū)都都存在凍土問題，應(yīng)注意基礎(chǔ)埋置深度。存在凍土問題，應(yīng)注意基礎(chǔ)埋置深度。v3.結(jié)合水結(jié)合水 在礦物顆粒表面作用力（靜電引力，在礦物顆粒表面作用力（靜電引力，分子力）的直接影響下而形成于顆粒表面的水。按其形成機(jī)制分子力）的直接影響下而形成于顆粒表面的水。按其形成機(jī)制和與顆粒表面結(jié)合的牢固程度，可分為和與顆粒表面結(jié)合的牢固程度，可分為強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水和和弱結(jié)合水弱結(jié)合水。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+粘土顆粒粘土顆粒水分子水分子陽離子陽離子結(jié)合

27、水結(jié)合水 排列致密、定向性強(qiáng)排列致密、定向性強(qiáng) 密度密度1.2-2.4g/cm1.2-2.4g/cm3 3 冰點(diǎn)冰點(diǎn)-78 -78 極大的粘滯性、彈性和極大的粘滯性、彈性和 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 常溫下不能移動常溫下不能移動強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水 位于強(qiáng)結(jié)合水之外，電場引位于強(qiáng)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) 冰點(diǎn)低于零度冰點(diǎn)低于零度(-1.5 (-1.5 ) ) 密度密度1.3-1.741.3-1.74g/cm/cm3 3 可以從厚處緩慢向薄處移動可以從厚處緩慢向薄處移動 不因重力而移動，有粘滯性不因重力而移動，有粘滯性弱結(jié)合水（薄膜水）弱結(jié)合水（薄膜水）注意：注意：在結(jié)合水的總量中，

28、強(qiáng)結(jié)合水占少數(shù)，在結(jié)合水的總量中，強(qiáng)結(jié)合水占少數(shù)，主要是弱結(jié)主要是弱結(jié)合水合水。土，尤其是土，尤其是粘性土粘性土的狀態(tài)和性質(zhì)與弱結(jié)合水的含量有非的狀態(tài)和性質(zhì)與弱結(jié)合水的含量有非常密切的關(guān)系。常密切的關(guān)系。弱結(jié)合水弱結(jié)合水是粘性土所特有的是粘性土所特有的“粘土特性粘土特性”的物質(zhì)基礎(chǔ)。的物質(zhì)基礎(chǔ)。v4.毛細(xì)水毛細(xì)水 地下水受土粒間孔隙的毛細(xì)作用上地下水受土粒間孔隙的毛細(xì)作用上升的水分。主要存在于砂土和粉土中。升的水分。主要存在于砂土和粉土中。 自學(xué)內(nèi)容，可參考自學(xué)內(nèi)容，可參考水文地質(zhì)學(xué)水文地質(zhì)學(xué)v5.重力水（自由水）重力水（自由水） 是是水文地質(zhì)學(xué)水文地質(zhì)學(xué)研究的主要對象。是指存在于較粗大孔隙中

29、，具有自由活動能研究的主要對象。是指存在于較粗大孔隙中，具有自由活動能力，在重力作用下會發(fā)生運(yùn)動的水。它對土的工程地質(zhì)性質(zhì)的力，在重力作用下會發(fā)生運(yùn)動的水。它對土的工程地質(zhì)性質(zhì)的影響有影響有2個(gè)方面：個(gè)方面： 機(jī)械潛蝕機(jī)械潛蝕流動時(shí)沖刷帶走土中的細(xì)小顆粒流動時(shí)沖刷帶走土中的細(xì)小顆粒 化學(xué)溶蝕化學(xué)溶蝕溶解土中礦物，改變土的礦物組成，結(jié)構(gòu)溶解土中礦物，改變土的礦物組成，結(jié)構(gòu)和孔隙水溶液的成分和濃度。和孔隙水溶液的成分和濃度。結(jié)果結(jié)果兩種作用都使土中的孔隙增多，加大，兩種作用都使土中的孔隙增多，加大， 可壓縮性增大，強(qiáng)度降低?？蓧嚎s性增大，強(qiáng)度降低。v6.氣態(tài)水氣態(tài)水 水蒸汽是水的氣態(tài)形式。水蒸汽是

30、水的氣態(tài)形式。它在土中的含量甚少，一般不超過土的總質(zhì)量它在土中的含量甚少，一般不超過土的總質(zhì)量的的0.001。但是，不能低估水蒸汽的作用，因。但是，不能低估水蒸汽的作用，因?yàn)樗窃谕恋暮屎艿蜁r(shí)，水的唯一能移動為它是在土的含水率很低時(shí)，水的唯一能移動的形態(tài)，它在顆粒表面凝結(jié)，將形成其它形態(tài)的形態(tài)，它在顆粒表面凝結(jié)，將形成其它形態(tài)的水，包括結(jié)合水。的水，包括結(jié)合水。 n二土中的氣體二土中的氣體 主要為空氣和氣態(tài)水，有時(shí)可能含有較多的主要為空氣和氣態(tài)水，有時(shí)可能含有較多的CO2、CH4、H2S等?？煞譃榈??？煞譃?種：種：游離氣體游離氣體與大氣相通，對土的性質(zhì)影響較小。與大氣相通，對土的性質(zhì)影響

31、較小。 密閉氣體密閉氣體與大氣隔絕，對土的性質(zhì)影響較大，與大氣隔絕，對土的性質(zhì)影響較大，使土不易被壓實(shí)，透水性降低。一旦與大氣連通，沉使土不易被壓實(shí)，透水性降低。一旦與大氣連通，沉陷大，危害大；或因溫度，壓力的改變，溶于水造成陷大，危害大；或因溫度，壓力的改變，溶于水造成體積減小，導(dǎo)致地面發(fā)生沉陷。體積減小，導(dǎo)致地面發(fā)生沉陷。 研究意義研究意義即使土的物質(zhì)成分相同即使土的物質(zhì)成分相同（相近），但如果土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征不同，（相近），但如果土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征不同，其工程地質(zhì)性質(zhì)也會有明顯的差異。其工程地質(zhì)性質(zhì)也會有明顯的差異。 例如同是粒徑接近的土顆粒組成的砂土，例如同是粒徑接近的土顆粒組成的砂

32、土，如砂粒排列的如砂粒排列的緊密程度緊密程度不同，則透水性、壓縮不同，則透水性、壓縮性、強(qiáng)度就有差別。性、強(qiáng)度就有差別。土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（ P13 ）1.41.4n一一土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu) 1.定義定義組成土的顆粒（土粒）的形組成土的顆粒（土粒）的形態(tài)及組合特征，包括顆粒的大小、形狀和態(tài)及組合特征，包括顆粒的大小、形狀和表面特征，顆粒的排列組合情況和數(shù)量關(guān)表面特征，顆粒的排列組合情況和數(shù)量關(guān)系，以及粒間的聯(lián)結(jié)特征和孔隙特征（孔系，以及粒間的聯(lián)結(jié)特征和孔隙特征（孔隙的大小，多少）。隙的大小，多少）。 土的結(jié)構(gòu)是在成土過程中逐漸形成的，它土的結(jié)構(gòu)是在成土過程中逐漸形成的，它與礦物成分、顆粒

33、形狀、沉積條件相關(guān)。與礦物成分、顆粒形狀、沉積條件相關(guān)。土土 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)u顆粒的大小顆粒的大小粒徑粒徑u形狀形狀磨圓度磨圓度u表面特征表面特征粗糙程度粗糙程度u顆粒的排列組合情況和數(shù)量關(guān)系顆粒的排列組合情況和數(shù)量關(guān)系疏密疏密程度和定向性程度和定向性，例如，例如河床相扁平狀礫石的定向排列。河床相扁平狀礫石的定向排列。u粒間的聯(lián)結(jié)特征粒間的聯(lián)結(jié)特征結(jié)合水聯(lián)接、毛細(xì)水聯(lián)接、膠結(jié)聯(lián)接、冰結(jié)合水聯(lián)接、毛細(xì)水聯(lián)接、膠結(jié)聯(lián)接、冰聯(lián)接。聯(lián)接。u孔隙特征孔隙特征土中孔隙的大小，多少土中孔隙的大小，多少與搬運(yùn)介質(zhì)和搬運(yùn)距離有關(guān)與搬運(yùn)介質(zhì)和搬運(yùn)距離有關(guān)2.土的結(jié)構(gòu)類型的劃分土的結(jié)構(gòu)類型的劃分（P14 P15）v 單粒（散粒）結(jié)構(gòu)單粒（散粒）結(jié)構(gòu)是巨粒土、粗粒土（主是巨粒土、粗粒土（主要指卵礫土和砂土）的基本結(jié)構(gòu)形式要指卵礫土和砂土）的基本結(jié)構(gòu)形式 。單粒結(jié)構(gòu)對土的工程地。單粒結(jié)構(gòu)對土的工程地質(zhì)性質(zhì)的影響主要在于其質(zhì)性質(zhì)的影響