土的物理性質-土的形成和組成（地基與基礎工程）

項目一

土的物理性質及工程分類

任務一

土的形成和組成√任務二土的物理性質指標任務三土的物理狀態(tài)指標任務四地基土的工程分類21.土的結構土的結構：單粒結構（砂土）蜂窩結構（粒徑0.075~0.005mm）（粉土）絮狀結構（粒徑<0.005）（粘土）單粒結構蜂窩結構絮狀結構（1）單粒結構特點：

土粒間存在點與點的接觸，隨著它的形成條件的不同，可形成密實的或者疏松的狀態(tài)。單粒結構——密實狀態(tài)密實狀態(tài)：

比較穩(wěn)定，力學性質好，粗砂土如砂土、礫石等土類的結構特征緊密狀態(tài)單粒結構——疏松狀態(tài)疏松狀態(tài)：

在荷載作用下，特別是在震動荷載作用下會使土粒移向更穩(wěn)定的位置而更加密實，同時產(chǎn)生較大的變形疏松狀態(tài)6土的結構變化砂土的振動密實和液化1964年6月16日日本新瀉7.5級地震

（2）蜂窩結構

土粒下沉過程中，接觸點

引力大于下沉土粒重量形

成鏈環(huán)狀單元，很多這樣

的鏈環(huán)狀單元聯(lián)接起來，

便形成孔隙較大的蜂窩狀

結構，蜂窩狀結構常在粉

土、粘土類中遇到蜂窩結構（3）絮狀結構

微小的粘粒，重量極輕，靠其自重

在水中下沉，極為緩慢，土粒表面

常帶有同號電荷，因而懸浮在水中

作分子熱運動，不能相互碰撞結成

粒團下沉。特點：孔隙很大，強度低、壓縮性高、對擾動比較敏感，土粒間的聯(lián)接強度會由于壓密和膠結作用而逐漸得到加強絮狀結構——特點粒團任意排列粒團內的土粒任意排列土體完全各向同性粒團任意排列粒團內的土粒定向排列土體主體各向同性絮狀結構——特點粒團定向排列粒團內的土粒任意排列土體主體各向異性粒團定向排列粒團內的土粒定向排列土體完全各向異性11分散構造裂隙構造2.土的構造

土的構造分為層理構造、分散構造和裂隙構造。土層分布示意項目一

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土的形成和組成√任務二土的物理性質指標任務三土的物理狀態(tài)指標任務四地基土的工程分類土是指：地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長期的風化作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒有膠結或膠結很弱的顆粒堆積物。風化巖石地球顆粒堆積物地球什么是土？土的形成土根據(jù)來源可分為

無機土：巖石風化天然土土是巖石風化的產(chǎn)物

有機土：腐殖土，

由植物完全或部分分解的堆積物具有高壓縮性、低強度，為不良建筑物地基風化：

物理風化：溫度應力巖石開裂

水的凍脹裂縫張開巖石開裂

波浪沖擊

地震

風沙礫沖擊巖石破裂

化學風化：巖石與空氣、水和各種溶液相接觸經(jīng)

氧化

炭化作用：分解成細小的顆粒致使巖石的礦物成分發(fā)生變化

水化

生物風化：生物活動對巖石產(chǎn)生的破壞。

穴居動物的活動，植物根系等。

在自然界，物理、化學和生物風化是同時或交替進行的，所以任何一種天然土通常既是物理風化的產(chǎn)物，又是化學風化的產(chǎn)物。

工程上遇到的土大多數(shù)是第四紀沉積物，是土力學研究的主要對象。１．地質年代16把地史劃分為5個代，代以下再分紀、世等；與地質時代單位相應的地層單位稱界、系、統(tǒng)等。地質時代單位有代、紀、世、期、時。2.第四紀沉積物“沉積土”基本上是在離我們最近的新生代第四紀（Q）形成的（距今約160萬年），因此把土稱為“第四紀沉積物”。由于沉積歷史不長，尚未膠結巖化，通常是松散軟弱的多孔體，與巖石的性質有較大的差別。殘積土el巖石風化后殘留在原地形成的土。

洪積土pl由暫時性洪流，將山區(qū)高地的碎屑物質攜帶至溝口或平緩地帶堆積形成的土。

坡積土dl位于山坡上方的碎屑物質，在流水或重力作用下運移到斜坡下方或坡麓處堆積形成的土。沖積土al碎屑物質經(jīng)水流搬運，在谷地、平原及河口地帶堆積形成的土。淤積土在靜水或緩慢流水中堆積而形成的土。冰積土碎屑物質或塊石在冰川作用的搬運下，在谷地或溝口堆積所形成的土。風積土巖石風化碎屑物質經(jīng)風力搬運作用至異地降落，堆積所形成的土。如黃土海積土mQ碎石、卵石土、砂土分布于沿岸濱海地帶。粘性土在沿海河口，岸灘廣泛分布17項目一

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土的形成和組成√任務二土的物理性質指標任務三土的物理狀態(tài)指標任務四地基土的工程分類固體礦物顆粒（固相）土中氣體（氣相）

土中水（液相）土的三相組成20

物理風化產(chǎn)物，石英、長石、云母等。顆粒粗，為砂、礫組主要成分。（1）原生礦物化學風化產(chǎn)物，顆粒細，為粘粒組的主要成分。（2）次生礦物化學性質穩(wěn)定，水穩(wěn)性強。顆粒細，比表面積大，活性大，親水性強。1.土的三相組成土的固體顆?！恋牡V物成分21a.粘土礦物復合的鋁－硅酸鹽晶體，片狀。高嶺石：伊利石：蒙脫石：親水性：蒙脫石>伊利石>高嶺石b.倍半氧化物及次生二氧化硅c.可溶性次生礦物（3）有機質蒙脫石

粉粒的礦物成分是多樣性的，主要是石英和MgCO3、CaCO3等難溶鹽的顆粒；22土顆粒的大小和形狀

在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒組成的，土的粒徑由粗到細逐漸變化時,土的性質相應地發(fā)生變化。因此可將大小相近，性質相似的顆粒劃歸為一組，稱為粒組，劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分為六大粒組:漂石(塊石)顆粒、卵石(碎石)顆粒、圓礫（角礫）顆粒、砂粒、粉粒及粘粒。見下表。

粘土的礦物成分主要有粘土礦物、氧化物、氫氧化物和各種難溶鹽類，它們都是次生礦物。2320200.075~0.010.1~0.07524

土的顆粒級配（粒徑級配）

土粒大小及其組成情況，通常以土中各個粒組的相對含量（各粒組占土?？偭康陌俜謹?shù)）來表示，稱為土的顆粒級配。用途：這是決定無粘性土工程性質的主要因素。用它作為確定土的名稱和選用建筑材料的重要依據(jù)。粒徑分析方法顆分試驗：（1）篩分法：粒徑>0.075mm。（2）比重計法或移液管法：粒徑<0.075mm。顆分曲線：根據(jù)顆分試驗成果，可以繪制顆粒級配曲線。如下圖。篩分法：

適用于粒徑大于0.075mm的土密度計法：

適用于粒徑小于0.075mm的土顆粒級配的表示方法表示方法：表格法、顆粒累計級配曲線法1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數(shù)（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線d60d10d30特征粒徑:

d60:限制粒徑d10

:有效粒徑d30

:中值粒徑不均勻程度：Cu=d60/d10連續(xù)程度:

Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數(shù)—不均勻系數(shù)29

級配良好的判別：由曲線的坡度大致可判別土的均勻程度，如曲線較陡，則表示粒徑大小相差不多，土粒較均勻；反之，曲線平緩，則表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，即級配良好。

利用不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc定量判別：Cu<5級配不良；Cu>5級配良好。

Cc反應曲線的整體形狀，過大或過小都表示缺乏中間粒徑。對砂類土，當同時滿足3~15=cuCC和時，級配良好。>60102301060/dddCddCcu==.項目一

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土的形成和組成√任務二土的物理性質指標任務三土的物理狀態(tài)指標任務四地基土的工程分類31土中的水固態(tài)自由水氣態(tài)液態(tài)結合水重力水毛細水強結合水弱結合水土的三相組成——土中的水和氣體粘性土的性質基本概念：32（一）土中水：1.結晶水

存在于礦物結晶中的水，只有在高溫（>105C）下，才能從礦物中吸出，故可把它視作礦物本身的一部分。2.結合水

受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛細水重力水自由水弱結合水強結合水與土粒表面結合的水結合水土粒礦物內部的水-結晶水土中水33105oO-2H+H+粘土顆粒水分子極性34強結合水弱結合水自由水（1）強結合水：沒有溶解鹽類的能力，不能傳遞靜水壓力，牢固地吸附于土粒表面，其性質接近于固體，具有極大的粘滯度、彈性和抗剪強度。（2）弱結合水：厚度較強結合水大，