土的物質組成與結構課件

第一章土（體）的物理性質與工程分類地質工程專業(yè)第一節(jié)土（體）的分布與成因第二節(jié)土的粒度成分與分析第三節(jié)土的物理性質指標及其換算第四節(jié)粘性土的界限含水量第五節(jié)土的工程分類第一章土（體）的物理性質與工程分類地質工程專業(yè)第一節(jié)1第一節(jié)土（土體）的分布與成因一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律二、土（土體）成因分類與特征第一節(jié)土（土體）的分布與成因一、從工程地質成因演化論看我2一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成因演化論我國地貌輪廓的基本特征氣候分區(qū)及其形成因素地殼表層沉積物的變化松散層水文地質條件的區(qū)域性特征一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成3工程地質成因演化論成因演化論是地質學的基本理論工程地質學在研究人類活動與地質環(huán)境的相互作用時，十分重視地質體的成因演化，它是解決許多重大工程地質問題的鑰匙典型范例：黃土、紅土、膨脹土、凍土、軟土、鹽漬土因成因不同而工程地質性質迥異斜坡變形破壞是斜坡與所處的環(huán)境條件相互作用、長期演變而造成的。工程地質成因演化論成因演化論是地質學的基本理論4工程地質成因演化論的基本概念工程地質條件是長期自然地質歷史發(fā)展演化塑造而成的，自然地質歷史發(fā)展演化區(qū)域性規(guī)律和自然地理環(huán)境的分帶性規(guī)律控制著工程地質條件及其空間分布與組合規(guī)律性，促使工程地質條件的形成、發(fā)展演化的是內外動力地質作用;它們相互依存而又相互制約，基本控制著工程地質條件的形成。工程地質成因演化論的基本概念工程地質條件是長期自然地質歷史發(fā)5工程地質成因演化論的要點工程地質條件的形成是內外動力作用綜合作用的結果，并隨著內外動力地質作用的演化而演變著。大地構造環(huán)境控制著內動力地質作用的性質和強度，巖性與結構。作用于巖石圈表層的風化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用和固結成巖作用等外動力地質作用受自然地理環(huán)境的制約。外動力地質作用造成了地形地貌分異、表層沉積與水文地質條件的差異以及物理地質現象和地質條件因素的組合。由此可見，外動力地質作用在工程地質中有著舉足輕重的意義和作用。綜合內外動力地質作用的集成要素，它們控制著工程地質條件的復雜程度、優(yōu)劣以及與其對應的關鍵工程地質問題。工程地質成因演化論的要點工程地質條件的形成是內外動力作用綜合6【現代地表運動矢量圖（GPS結果）（WangQetal.，2001）】【現代地表運動矢量圖（GPS結果）（WangQeta7新生代兩大陸碰撞引發(fā)大規(guī)模地殼擠壓縮短，巖石圈增厚和高原抬升西部：東部：出現地幔隆起，大規(guī)模陸內伸展，巖石圈減薄，地殼沉降，盆地充填新生代兩大陸碰撞引發(fā)大規(guī)模地殼擠壓縮短，巖石圈增厚和高原抬升8一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成因演化論我國地貌輪廓的基本特征氣候分區(qū)及其形成因素地殼表層沉積物的變化松散層水文地質條件的區(qū)域性特征一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成9我國地貌輪廓基本特征西高東低，三級階梯一級階梯：青藏高原，柴達木盆地，平均海拔4500m。二級階梯：青藏高原東緣至大興安嶺－太行山－巫山－雪風山之間，高山、高原和大盆地，海拔一般1000－2000m。盆地部分低于500m。塔里木盆地、準噶爾盆地、四川盆地、內蒙古

高原、黃土高原、云貴高原。三級階梯：大興安嶺－太行山－巫山－雪風山以東至濱海之間寬廣的平原和丘陵。東北平原、華北平原、長江中下游平原、東南丘陵。海拔500m以下。我國地貌輪廓基本特征西高東低，三級階梯10一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成因演化論我國地貌輪廓的基本特征氣候分區(qū)及其形成因素地殼表層沉積物的變化松散層水文地質條件的區(qū)域性特征一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成11氣候分區(qū)及其形成因素特點：類型多樣按溫度分6個熱量帶:赤道帶、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒帶按水分條件：濕潤、半濕潤、半干旱、干旱氣候分區(qū)及其形成因素特點：類型多樣12一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成因演化論我國地貌輪廓的基本特征氣候分區(qū)及其形成因素地殼表層沉積物的變化松散層水文地質條件的區(qū)域性特征一、從工程地質成因演化論看我國松散層分布規(guī)律什么是工程地質成13地殼表層沉積物的變化自北向南有規(guī)律變化：沙漠黃土膨脹土紅土淤泥質土地殼表層沉積物的變化自北向南有規(guī)律變化：14工程地質成因演化論看地殼表層沉積物的變化在內外動力作用下，由于地貌、氣候環(huán)境的分區(qū)特征，地殼表層的沉積物自北向南呈現有規(guī)律的變化：由沙漠、黃土、膨脹土、紅土到東南沿海的淤泥質軟土。工程地質成因演化論看地殼表層沉積物的變化在內外動力作用下，由15塔克拉瑪干沙漠（占國土面積的13%）塔克拉瑪干沙漠（占國土面積的13%）16

黃土高原位于北緯34°～41°、東經103°～114°之間，北界長城，南抵渭河盆地北緣，東起呂梁山西麓，西迄隴西盆地西緣，包括隴西、寧南、隴東、陜北、晉西等地，呈近東西向展布，地勢西北高、東南低，總面積約23萬平方公里。

黃土高原位于北緯34°～41°、東17甘肅董志塬

甘肅皋蘭黃土峁狀丘陵

陜西富縣黃土樹狀沖溝

陜西延安黃土梁峁

黃土高原一級地貌形態(tài)主要有塬、梁、峁甘肅董志塬甘肅皋蘭黃土峁狀丘陵陜西富縣黃土樹狀沖溝陜西18黃土高原地區(qū)黃土厚度分布不一，從西往東厚度變薄，蘭州九州臺剖面黃土厚度達318m；隴東地區(qū)厚度170m左右；陜北130m左右。中國黃土土壤地層對比1－紅粘土；2－砂礫石；3－古土壤；4－黃土；5－湖相粘土、粉砂

黃土高原地區(qū)黃土厚度分布不一，從西往東厚度變薄，蘭州九州19工程地質成因演化論看地殼表層沉積物的變化在內外動力作用下，由于地貌、氣候環(huán)境的分區(qū)特征，地殼表層的沉積物自北向南呈現有規(guī)律的變化：由沙漠、黃土、膨脹土、紅土到東南沿海的淤泥質軟土。工程地質成因演化論看地殼表層沉積物的變化在內外動力作用下，由20松散層水文地質條件的區(qū)域性特征東部沖積平原和沉降平原水文地質條件西北部干旱半干旱區(qū)水文地質條件多年凍土區(qū)的水文地質條件松散層水文地質條件的區(qū)域性特征東部沖積平原和沉降平原水文地質21二、土（土體）成因分類與特征形成過程：無機土來自巖石的物理風化和化學風化,有機土中的有機物來自植物、小動物的骨骼和外殼。形成過程中仍殘留原地的稱為殘積土。由風、水、波浪、冰川或重力搬運而形成的沉積物稱為運積土。二、土（土體）成因分類與特征形成過程：無機土來自巖石的物理風22細砂巖的球形風化（湖北崇陽）

葉俊林攝細砂巖的球形風化（湖北崇陽）

葉俊林攝23因寒冷風化破裂的巖石因寒冷風化破裂的巖石24森林火災造成的巖石破裂森林火災造成的巖石破裂25植物根劈作用（北京房山）

葉俊林攝植物根劈作用（北京房山）

葉俊林攝26花崗巖風化形成的石蛋地貌

李英章攝花崗巖風化形成的石蛋地貌

李英章攝27風化形成的倒石堆（吉林長白山天池）風化形成的倒石堆（吉林長白山天池）28土的物質組成與結構課件29戈壁（新疆吐魯番火焰山）戈壁（新疆吐魯番火焰山）30風蝕穴（寧夏賀蘭山）風蝕穴（寧夏賀蘭山）31風蝕蘑菇

（河北承德）風蝕蘑菇

（河北承德）32大連金石灘大連金石灘33連島沙堤（遼寧錦縣大筆架山）連島沙堤（遼寧錦縣大筆架山）34海蝕蘑菇（廣西北海）海蝕蘑菇（廣西北海）35礫灘（海南島峨蔓）礫灘（海南島峨蔓）36珠穆朗瑪峰（冰川作用形成的角峰）珠穆朗瑪峰（冰川作用形成的角峰）37U型谷U型谷38冰蘑菇西藏北部大陸性冰川表面消融區(qū)冰蘑菇西藏北部大陸性冰川表面消融區(qū)39冰川漂礫（四川甘孜海子山）冰川漂礫（四川甘孜海子山）40土的物質組成與結構課件41土的物質組成與結構課件42土的物質組成與結構課件43沙灘（河北北戴河）沙灘（河北北戴河）44黃河河漫灘及江心洲黃河河漫灘及江心洲45泥石流造成的礫石堆積（西藏）泥石流造成的礫石堆積（西藏）46崩塌形成的倒石堆崩塌形成的倒石堆47二、土（土體）的成因分類與特征風化殘積：殘積物重力堆積：墜積物、崩塌堆積物、滑坡堆積物、土溜堆積物大陸流水堆積：坡積物、洪積物、沖積物、湖積物、沼澤沉積物、三角洲（河－湖、河－海）堆積物海水堆積：濱海堆積物、淺海堆積物、深海堆積物地下水堆積：泉水堆積物、洞穴堆積物冰川堆積：冰積堆積物、冰水堆積物、冰積湖堆積物風力堆積：風積物火山堆積：火山巖及火山碎屑巖其它：人工堆積二、土（土體）的成因分類與特征風化殘積：殘積物48第一章土（體）的物理性質與工程分類地質工程專業(yè)第一節(jié)土（體）的分布與成因第二節(jié)土的粒度成分與分析第三節(jié)土的物理性質指標及其換算第四節(jié)粘性土的界限含水量第五節(jié)土的工程分類第一章土（體）的物理性質與工程分類地質工程專業(yè)第一節(jié)49土的物質組成與結構課件50土的物質組成與結構課件51第二節(jié)土的粒度成分與分析一、土的粒組（復習）二、土的粒度成分及其表示方法三、土的粒度成分分析原理四、粗粒土按粒度成分分類（建筑地基基礎設計規(guī)范GBJ7-89）第二節(jié)土的粒度成分與分析一、土的粒組（復習）52一、土的粒組（復習）粒度（Granularity,grainess)粒組（fraction）一、土的粒組（復習）粒度（Granularity,grain53巨大的礫石—漂石巨大的礫石—漂石54土的物質組成與結構課件55土的物質組成與結構課件56掃描電鏡掃描電鏡57描述土的粒度的方法－粒組粗粒組：礫粒組、砂粒組細粒組：粉粒組、粘粒組

描述土的粒度的方法－粒組58二、土的粒度成分及其表示方法（復習與練習）粒度成分(grainsizecomposition):土中各種不同粒組的相對含量，亦稱顆粒級配。以干土質量的百分比表示。式中x——某粒組的質量百分數,%Wa——干土中某粒組的質量,gWb——干土總質量,g二、土的粒度成分及其表示方法（復習與練習）粒度成分(grai59粒度成分的表示方法1.表格法2.累積(累計)曲線法(grainsizeaccumulationcurve)3.三角坐標法粒度成分的表示方法1.表格法60土的物質組成與結構課件61土的物質組成與結構課件62土的物質組成與結構課件63累積曲線分析與應用(1)判斷各粒組的分布情況曲線陡,粒度變化范圍窄,顆粒均勻,級配不好曲線緩,粒度變化范圍寬,顆粒不均勻,級配良好(2)求任一累積百分含量Xd對應的粒徑dX有效粒徑d10中間粒徑d30平均粒徑d50界限粒徑d60累積曲線分析與應用(1)判斷各粒組的分布情況64特征粒徑舉例（土樣1）有效粒徑d10=0.10,〈0.10mm的顆粒占總質量的10%中間粒徑d30=0.22,〈0.22mm的顆粒占總質量的30%平均粒徑d50=0.33,〈0.33mm的顆粒占總質量的50%界限粒徑d60=0.39,〈0.39mm的顆粒占總質量的60%特征粒徑舉例（土樣1）有效粒徑d10=0.10,〈0.1065特征粒徑的應用(1)用d10估算非均質砂的滲透系數k=d102

k——cm/sd10——mm(2)不均勻系數Cu=d60/d10

曲率系數Cc=d302/（d10?d60）特征粒徑的應用(1)用d10估算非均質砂的滲透系數66用Cu和Cc表示土的級配Cu<5,級配不良Cu>5,Cc=1-3,同時滿足,級配良好不同時滿足,級配不良用Cu和Cc表示土的級配Cu<5,級配不良673.三角坐標法

(triangularchart)三角坐標為一等腰三角形，可以表示三種粒組的含量，一般為砂粒組、粉粒組、粘粒3.三角坐標法

(triangularchart)三角坐標68三角坐標三角坐標69三角坐標三角坐標70三、土的粒度成分分析原理1.篩分析法(粒度大于0.075mm的土)2.沉降分析法(粒度小于0.075mm的土）測量原理：首先制備懸液，體積為V，土與水充分混合，土中存在各種粒徑的顆粒，假設（1）顆粒是球形的。任一顆粒的沉降不受其他顆粒的影響；（2）水在廣度上是無限的；（3）顆粒比重均勻。同一顆粒作均勻下沉。懸液中土的質量為ms，水的質量為mw，土顆粒的比重為Gs，顆粒體積為Vs=ms/Gs，水體積Vw，Vw=V-Vs三、土的粒度成分分析原理1.篩分析法(粒度大于0.075mm71土的物質組成與結構課件72土的物質組成與結構課件73土的物質組成與結構課件74四、粗粒土按粒度成分的分類

中國國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范

（ＧＢＪ７－