土力學(xué)第一章土的組成詳解演示文稿

土力學(xué)第一章土的組成詳解演示文稿1現(xiàn)在是1頁\一共有29頁\編輯于星期三優(yōu)選土力學(xué)第一章土的組成2現(xiàn)在是2頁\一共有29頁\編輯于星期三土是由固相、液相、氣相組成的三相分散系。固相——包括多種礦物成分組成土的骨架，骨架間的空隙為液相和氣相填滿，這些空隙是相互連通的，形成多孔介質(zhì)；液相——主要是水(溶解有少量的可溶鹽類)；氣相——主要是空氣、水蒸氣，有時還有沼氣等。3現(xiàn)在是3頁\一共有29頁\編輯于星期三土體三相比例不同，土的狀態(tài)和工程性質(zhì)也隨之各異，例如：固體+氣體（液體=0）為干土，此時粘土呈堅硬狀態(tài)，砂土呈松散狀態(tài)；固體+液體+氣體為濕土，此時粘土多為可塑狀態(tài)；固體+液體（氣體=0）為飽和土，此時粉細砂或粉土遇強烈地震，可能產(chǎn)生液化，而使工程遭受破壞；粘土地基受建筑物荷載作用發(fā)生沉降需幾十年才能穩(wěn)定。4現(xiàn)在是4頁\一共有29頁\編輯于星期三§2土中固體顆粒土粒1土粒的粒度成分氧化物膠體(Al2O3、Fe2O3）和鹽類（CaCO3、CaSO4、NaCl等）5現(xiàn)在是5頁\一共有29頁\編輯于星期三原生礦物由巖石經(jīng)物理風(fēng)化生成的，顆粒成分與母巖的相同，常見的有石英、長石和云母顆粒較粗，多呈渾圓形狀，吸附水的能力弱，無塑性。次生礦物由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化生成的新礦物它的成分成分與母巖的完全不同，有高嶺石、伊利石和蒙脫石粘土礦物顆粒極細，且多呈片狀，性質(zhì)活潑，吸附水能力強，具塑性

水溶鹽可溶性次生礦物。常見的有巖鹽、鉀鹽、石膏、方解石，硫酸鹽類還對金屬和混凝土有一定的腐蝕作用有機質(zhì)動植物分解后的殘骸，稱為腐殖質(zhì)。其顆粒極細，粒徑小于0.1m，呈凝膠狀，帶有電荷，具極強的吸附性。6現(xiàn)在是6頁\一共有29頁\編輯于星期三§1.1土的組成一、土的固相

土粒的大小、相關(guān)礦物成分以及大小搭配情況對土的物理力學(xué)性質(zhì)有明顯影響

粒組的劃分土粒的大小通常以粒徑表示，以mm為單位。土粒按粒徑大小分為若干組別，稱為粒組。粒組間的分界粒徑稱為界限粒徑。以土中各個粒組的相對含量來表示土體中土粒的大小及組成稱為土的顆粒級配或粒度成分粒組的劃分的原則每個粒組的成分與性質(zhì)相同或相似；不同大小的土?？刹捎貌煌姆椒ㄟM行分析；粒組界限值力求服從簡單的數(shù)學(xué)規(guī)律。7現(xiàn)在是7頁\一共有29頁\編輯于星期三粒組統(tǒng)稱粒組名稱粒徑范圍（mm）主要特征分析方法巨粒漂石（塊石）粒>200透水性很大，壓縮性極小，顆粒間無粘結(jié)，無毛細性。直接測定卵石（碎石）粒200～60粗粒圓（角）礫粗60～20透水性大，壓縮性小，無粘性，毛細性上升高度不超過粒徑篩

分

法中20～5細5～2砂粒粗2～0.5易透水,壓縮性增加,無粘性,遇水不膨脹,干時松散,毛細性上升高度不大中0.5～0.25細0.25～0.075細粒粉粒粗0.075～0.01透水性小，壓縮性中等，毛細上升高度較大，微粘性,易凍脹沉降分析法細0.01～0.005粘粒＜0.005透水性極弱，壓縮性變化大，具粘性和可塑性,遇水膨脹大

土粒粒組的劃分表1-1

8現(xiàn)在是8頁\一共有29頁\編輯于星期三總結(jié)粒組界于一定粒度范圍內(nèi)的土粒粒度土粒的大小以粒徑表示界限粒徑劃分粒組的分界尺寸粘粒粉粒砂粒園粒角粒卵石碎石漂石塊石0.0050.075260200dmm9現(xiàn)在是9頁\一共有29頁\編輯于星期三規(guī)律dmm卵石礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.050.0050.0020.250.5520粗中細粗中細極細0.075粗粒土細粒土1土的透水性與土的粒徑成反比。2土的粘性與土的粒徑成正比。10現(xiàn)在是10頁\一共有29頁\編輯于星期三3.土的顆粒級配工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍，劃分為若干粒組，為了表示土粒的大小及組成情況，通常以土中各個粒組的相對含量（即各粒組占土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)）來表示，稱為土的顆粒級配

試驗方法篩分法：適用于0.075mm≤d≤60mm比重計法:適用于d＜0.075mm11現(xiàn)在是11頁\一共有29頁\編輯于星期三篩分法用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱過質(zhì)量的烘干土樣過篩，稱出留在各篩上的土質(zhì)量，然后計算其占總土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)

12現(xiàn)在是12頁\一共有29頁\編輯于星期三比重計法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于某粒徑的土粒含量13現(xiàn)在是13頁\一共有29頁\編輯于星期三顆粒粒徑級配曲線

縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比,橫坐標(biāo)表示土粒的粒徑(對數(shù)坐標(biāo)）14現(xiàn)在是14頁\一共有29頁\編輯于星期三顆粒級配的描述工程上常用不均勻系數(shù)Cu描述顆粒級配的不均勻程度

d10、d30、d60小于某粒徑的土粒含量為10%、30%和60%時所對應(yīng)的粒徑Cu愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把Cu＜5的土視為級配不良的土；Cu＞10的土視為級配良好的土

曲率系數(shù)Cc描述顆粒級配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況

對于礫類土或砂類土，同時滿足Cu≥5和Cc=1～3時，定名為良好級配砂或良好級配礫15現(xiàn)在是15頁\一共有29頁\編輯于星期三16現(xiàn)在是16頁\一共有29頁\編輯于星期三同時滿足為級配良好Cu≥5

Cu＞10在工程中

Cc=1～3礫類土或砂類土同時滿足為良好級配砂（礫）

Cc=1～3

Cu<5勻粒土為級配不良

17現(xiàn)在是17頁\一共有29頁\編輯于星期三2.土粒的礦物成分礦物成分取決于母巖的礦物成分和風(fēng)化作用原生礦物：由巖石經(jīng)過物理風(fēng)化形成，其礦物成分與母巖相同次生礦物：巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后所形成的新的礦物，其成分與母巖不相同

例：石英、云母、長石等特征：礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定，由其組成的土具有無粘性、透水性較大、壓縮性較低的特點

例：粘土礦物有高嶺石、伊利石、蒙脫石等特征：性質(zhì)較不穩(wěn)定，具有較強的親水性，遇水易膨脹的特點18現(xiàn)在是18頁\一共有29頁\編輯于星期三二、土中的水

土中水的含量明顯地影響土的性質(zhì)(尤其是粘性土)。土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式吸附于固體顆粒的晶格內(nèi)部外，還存在結(jié)合水和自由水1.結(jié)合水強結(jié)合水：緊靠于顆粒表面、所受電場的作用力很大、幾乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體

弱結(jié)合水：緊靠強結(jié)合水的外圍形成的結(jié)合水膜，所受的電場作用力隨著與顆粒距離增大而減弱

2.自由水存在于土粒電場影響范圍以外，性質(zhì)和普通水無異，能傳遞水壓力，冰點為0℃，有溶解能力

以兩種形式存在：毛細水、重力水19現(xiàn)在是19頁\一共有29頁\編輯于星期三二、土中水和土中氣

土中水含量變化明顯影響土的性質(zhì)(尤其是粘性土)結(jié)合水強結(jié)合水(吸著水)

弱結(jié)合水(薄膜水)

自由水毛細水重力水土中水液態(tài)水氣態(tài)水固態(tài)水（凍結(jié)）1、土中水

20現(xiàn)在是20頁\一共有29頁\編輯于星期三薄膜水吸著水

吸離土粒距離電分子引力土粒

正電荷H+負(fù)電荷OH-

顆粒表面的負(fù)電荷

極化水分子

結(jié)合水

自由水

水化陽離子

21現(xiàn)在是21頁\一共有29頁\編輯于星期三（1）強結(jié)合水強結(jié)合水：緊靠于顆粒表面、受電場強大作用力、幾乎完全固定排列、喪失液體的特性而接近于固體

吸引力高達幾千至幾萬個大氣壓1個大氣壓=1kg/cm2=100kpa=100kN/m2相當(dāng)于10m的水柱高

22現(xiàn)在是22頁\一共有29頁\編輯于星期三特征不傳遞靜水壓力不受重力的影響沒有溶解鹽類的能力水分子定向排列冰點-78度(過冷現(xiàn)象)g/cm3具有極大粘滯性、彈性、抗剪強度陽離子濃度最大溫度>105度吸熱變蒸汽23現(xiàn)在是23頁\一共有29頁\編輯于星期三（2）弱結(jié)合水弱結(jié)合水：緊靠強結(jié)合水的外圍形成的結(jié)合水膜，所受的電場作用力隨著與顆粒距離增大而減弱

不傳遞靜水壓力g/cm3

具有較大粘滯性、彈性、抗剪強度特征較厚的水膜向較薄的水膜遷移24現(xiàn)在是24頁\一共有29頁\編輯于星期三自由水存在于土粒電場影響范圍以外，性質(zhì)和普通水無異能傳遞水壓力特征冰點為0℃有溶解能力

重力作用重力水毛細水毛細水上升高度飽和帶重力水毛細水25現(xiàn)在是25頁\一共有29頁\編輯于星期三薄膜水吸著水

吸離土粒距離電分子引力土粒

正電荷H+負(fù)電荷OH-

顆粒表面的負(fù)電荷

極化水分子

結(jié)合水

自由水

水化陽離子

26現(xiàn)在是26頁\一共有29頁\編輯于星期三（3）毛細水是存在于地下水位以上的透水層中孔隙的自由水毛細水受到水與空氣界面的表面張力作用

重力作用砂土、粉土、粉質(zhì)粘土中毛細水含量較大

mm孔隙中27現(xiàn)在是27頁\一共有29頁\編輯于星期三土的毛細現(xiàn)象對工程的影響◆建筑物地基凍害地基凍結(jié)