第三章+土的結構和土體結構

土的結構：微觀結構（光學顯微鏡）和宏觀結構（肉眼或放大鏡）土的粒度成分是土的重要結構指標，反映土粒的大小和含量；土的結構:指土顆?；蚣象w的大小和形狀、表面特征、排列形式以及它們之間的連接特征(微觀結構)。土體結構:指土層的層理、裂隙和大孔隙等宏觀特征,亦稱宏觀結構。土的結構對土的工程性質(zhì)影響很大，特別是粘性土，如某些靈敏性粘土在原狀結構時具有一定的強度，當結構擾動或重塑時，強度就降低很多，甚至不能再成型。3.1土的結構連結分類

土的結構連結:指組成土的顆粒之間的連結，組合關系，簡稱連結。是土的重要結構特征，也是決定土的性質(zhì)的重要因素。

3.1.1按連結物質(zhì)性質(zhì)的分類

①結合水連結:通過粒間的結合水膜而使鄰近土顆粒連結起來的連結形式。細粒土特有的連結形式；連結力的強弱取決于結合水膜的厚?。虎谀z結連結：土粒由某些物質(zhì)膠結起來形成的連結，在較長的地質(zhì)年代中形成的，膠結力很強。③毛細水連結：砂土在潮濕時，砂粒，粉粒間有毛細水彎液面力（或稱毛細壓力）作用于土粒，將土粒暫時地連結在一起。④

冰連結：含冰凍土的一種暫時性連結。⑤

無連結：粒間呈無連接狀態(tài)。3.1.2按連結力的性質(zhì)分類

(1)化學連結：是由原子的外圍電子，即價電子來實現(xiàn)的連結?；瘜W連結包括：共價鍵連結、離子鍵連結、金屬鍵連結，具有化學連結的土，強度高，壓縮性低；

(2)靜電連結：電性不同的兩種粘粒直接吸引。

(3)離子—靜電連結:帶負電荷的粘粒被介于其間的陽離子靜電吸引而成。

(4)毛細力連結：存在于土的三相交界面上，在毛細管內(nèi)的水形成彎液面力使土?？拷B結。

(5)分子連結：是由分子力或范德華力來實現(xiàn)的。

(6)磁性連結：粘粒表面存在著厚度約為0.05—0.5ūm的磁鐵質(zhì)薄膜引起的。磁性連結一般很弱。按物質(zhì)性質(zhì)分類僅反映連結形式，按連結力的特性分類才揭示了實質(zhì)。3.2土的排列方式與孔隙類型

排列方式：指土顆粒排列的松緊程度。

3.2.1粗粒土的排列方式與孔隙類型

(1)粗粒土的排列方式：①松散:顆粒與顆粒相互接觸，土處于最松散狀態(tài)，孔隙比max：0.91②緊密:顆粒處于其它顆粒的凹陷處，處于緊密排列，孔隙比min:0.35(2)結論:①土粒表面越光滑,越不易保持“松散排列”,而易成為“緊密排列”。②單粒排列的易變性，與土的粒度成分、顆粒形狀、礦物成分、粒間連結、土中含水情況有關。3.2.2細粒土的排列方式

(1)按孔隙比的大小分：松散排列的土：孔隙比>1.0

中密排列的土：0.7<孔隙比<1.0

緊密排列的土：孔隙比<0.73.2.3細粒土的孔隙特征(1)孔隙特征：主要是指孔隙大小、形狀、分布及連通情況。(2)細粒土孔隙類型：粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、溶蝕孔隙、大孔隙。

3.3土的結構類型及研究方法3.3.1粗粒土的微觀結構類型

(1)粗粒土的結構主要為單粒結構組成砂、礫等粗粒土的基本結構類型，顆粒較粗大，比表面積小，顆粒之間是點接觸，幾乎沒有連結，粒間相互作用的影響較之重力作用的影響可忽略不計，是重力場作用下堆積而成的?？紫洞螅杆畯?，土粒間一般沒有內(nèi)聚力，但土粒相互依靠支撐，內(nèi)摩擦力較大，受壓力時土體積變化較小。

粒間作用力：重力起決定性的作用。在非飽和土中，還受到毛細力的作用排列形式：點與點點與面(2)根據(jù)單粒間的排列接觸關系：松散結構、緊密結構單粒結構土的工程性質(zhì)，除與密實程度有關外，還與顆粒大小、級配、土粒的表面形狀及礦物成分類型有關。3.3.2細粒土的微觀結構類型

最早研究的是汰沙基，60年代，把微觀結構的研究與土的工程地質(zhì)性質(zhì)、土的成因、后生變化聯(lián)系在一起；土中細顆粒，比表面積大，重量輕，重力不起重要的作用，其他粒間力起主導作用：根據(jù)不同成因、不同物質(zhì)組成和不同形態(tài)特征，分為:

骨架狀結構、絮凝狀結構、團粒狀結構、疊片狀結構、凝塊狀結構、蜂窩狀結構、海綿狀結構、磁疇狀結構、基質(zhì)狀結構等。

片架結構：粘粒在絮凝狀態(tài)下形成的，亦稱絮凝結構。其特點是粘土片以邊－面或邊－邊連結為主，顆粒呈隨機排列，性質(zhì)較均勻，但孔隙較大．對擾動比較敏感。具有觸變性的土多后于此類結構。片堆結構：粘粒是在分散狀態(tài)下沉積而形成的，亦稱分散結構。其特點是以面－面連結為主，粘土片呈定向排列，密度較大，具有明顯的各向異性的力學性質(zhì)。天然通常不是單一結構，可能是呈多種類型的綜合結構。往往先形成團粒3.3.3研究土結構的方法

粗粒土——粒度分析（篩析法），雙目放大鏡或顯微鏡進行觀察；研究形狀與表面特征；細粒土——聚乙二醇膠結，觀察其微結構及微層理；X射線能譜和波譜分析法，研究顆粒的排列方向特征；壓汞法，定量測定土中孔隙的大小和多少；電子顯微鏡，觀察細粒土的微觀結構；3.4土體結構（構造）土體結構：土層組合和被節(jié)理、裂隙等切割后形成的土塊在土體內(nèi)排列、組合方式；土的構造：在土體之中組合單元體的特點。物質(zhì)組成存在基礎結構構造存在形式(1)土體結構：原生結構：是在土體形成時具有的一定的結構特征。重要標志是層理；流水形成的層理風積形成的均質(zhì)結構殘積、洪積、冰積等形成的無序狀結構。次生結構：是在土體形成后經(jīng)地質(zhì)作用改造后形成的。塊狀結構、碎裂狀結構、團粒狀結、柱狀結構、割裂狀結構、片狀結構等。相同含水量、密度粘性土的靈敏度—St

=原狀土結構性相同含水量密度、組成粉碎重塑重塑土強度降低St11-22-44-88-16>16粘性土不靈敏低靈敏中等靈敏靈敏很靈敏流動原狀土的無側限抗壓強度重塑土的無側限抗壓強度3.5反映粘性土結構性指標一.土粒間的作用力

—土顆粒的自重形成的方向向下的力—土中毛細作用形成的力—土粒間的膠體物質(zhì)形成的作用力—粘性土—庫侖力：—范德華力：顆粒表面的靜電引力或斥力顆粒接觸點處的分子間引力三.細粒土的結構粒間作用力形成環(huán)境排列形式礦物成分表面力、膠結力（斥力減小引力增加）片架結構(凝聚結構)片堆結構(分散結構)示意圖表面