土的结构和构造-贵大.ppt

,1,第3章 土的结构和构造,廖义玲,,2,3.1概述,土的结构一般包含了两种概念； 一是借助于光学显微镜来研究的结构，称为微观结构。土的微观结构是指组成土的基本单元体（单粒）和结构单元体(集粒)的大小、形状、表面特征、定量比例关系、各结构单元体在空间的排列状况及其结构连结特征和孔隙特征的总称。土的微观结构，习惯称为土的结构。 二是借助于肉眼或放大镜可以看到的结构，在一般学科通常称为宏观结构，以往习惯称为土的构造，目前常称为土体结构。 土体结构系指土体形成时期伴随形成的相的特征，以及后期改造过程中产生的节理、裂隙等不连续面在土块内的排列、组合特征。如层理、节理、裂隙等，它影响着土体的稳定、沉降、渗流等工程地质特性。,,3,组成土的颗粒之间的连结、组合关系通常称为结构连结，简称连结。,一、按连结物质性质的分类,3.2 土的结构连结,,4,二、按连结力的性质分类,,5,排列是指土的结构单元体(单粒和集粒)的排列方式，即指土颗粒间排列组合关系。通俗地说，就是指土颗粒排列的松紧程度。土的排列方式直接影响到土中孔隙大小和孔隙类型、数量的多少，因而影响土的水理性质和力学性质。,3.3 土的排列方式与孔隙类型,,6,一、粗粒土的排列方式与孔隙类型 砾粒、砂粒、粉粒，由于其颗粒较粗大，比表面积小，土粒自重远远大于颗粒间的分子引力，所以粒间几乎没有连结，或者具有微弱的连结，形成单粒结构。因而常称粗粒土为“无凝聚性土”或“无粘性土”。 粗粒土的排列有松散的和紧密的两种排列方。,,7,二、细粒土的排列方式,通常认为，片状粘土矿物是以单个薄片形式存在于土中，片状矿物的晶面上往往带负电荷，而其边缘表面有时带正电荷，有时带负电荷，分子吸引及静电引力使这些颗粒相互接触。按单个片状结构单元体(粘土矿物)相互间的接触方式可分为边面与边面、边面与晶面、晶面与晶面三种类型。,,8,细粒土的排列，可以根据孔隙比的大小来判断其排列的紧密程度。 通常我们按照孔隙比的大小将土的结构单元体的排列分为： 孔隙比大于1.0的土称为“松散排列的土”； 孔隙比小于0.7的土称为“紧密排列的土”； 孔隙比为1.00.7的土称为“中密排列的土”。 一般情况下，呈紧密排列的土中结构单元体基本上以镶嵌接触方式为主，而呈松散排列的土中结构单元体基本上以架空的接触或远凝聚型的接触方式为主要类型。,,9,三、细粒土的孔隙特征,土中的孔隙大体上可以分为以下四种孔隙：,,10,一、粗粒土的微观结构类型 分为松散结构和紧密结构。 松散砂土，由于其孔隙较大，土粒位置不固定，在较大压力，特别是动荷作用下变形时，颗粒滑动或滚动到紧密状态，孔隙比随之减小；而紧密砂土在外力作用下孔隙比增大。这种结构的变化影响到土层或土坡的稳定性。,3.4 土的结构类型及研究方法,,11,在自然界中，砂粒表面并不完全是光滑的或粗糙的。它们往往为粘粒或其它氧化物、有机质所覆裹，砂砾不能直接接触(图36a)。当粘粒含量少时，仅在砂粒接触处有少量粘粒，起着接触连结作用(图36b)。这样使得砂土的性质复杂化了，表现出粘性土的某些特征。,,12,二、细粒土的微观结构类型,关于土的微观类型，在不同的研究时代，人们曾提出了很多的意见和想法。目前，根据不同成因、不同物质组成和不同的形态特征提出了骨架状结构、絮凝状结构、团聚状结构、团粒状结构、叠片状结构、凝块状结构、蜂窝状结构、海绵状结构、磁畴状结构及基质状结构等结构类型。 骨架状结构主要以粉粒为骨架，构成松散而均匀的较大孔隙的结构类型，粘粒呈不均匀地分布在其中，有时粘粒呈薄膜状或者星点状覆盖在单粒表面，有时则位于粉粒的接触点上起着连结作用。,,13,絮凝状结构类型是以粘粒为主的絮凝体集粒为基本结构单元体，有少量的粗颗粒分布于其中，集粒内粘土矿物片多呈边面、边边和少量面面的方式排列，孔隙具有较好的连通性，粘土矿物的定向性较差，因而土的工程地质性质较均匀。 蜂窝状结构是在连续沉积作用下堆积而成的，粘土矿物片大多以边面彼此排列，形成类似蜂窝状的链状体。从断面上看小孔密集，貌似蜂窝。,,14,海绵状结构与蜂窝状结构类似，主要是由粘土矿物片以面边排列的方式存在的，它们构成类似海绵的一种连续、细而多孔的网状结构。它们形成的单个孔隙比蜂窝状结构的要小。这种结构疏松、工程地质性质无各向异性。 叠片状结构是粘土矿物以面面的方式，有时呈面边的方式排列的。孔隙常沿粘土片的长轴方向呈延长状，有的呈裂隙状或楔状。由于集粒的高度定向，导致土的工程地质性质具有各向异性。,,15,基质状结构是以连续分布的无定向性的粘土矿物片为主体，其中含有一些分布不规则、互不接触的粉粒和砂粒。粘土矿物片以面面、边面、边边三种方式排列，孔隙分布均匀，无定向性，所以土的工程地质性质也无各向异性。 凝块状结构是胶结物(主要以游离氧化物为主)将结构单元体(单粒和集铰)覆盖在其内，表面无法看清集粒内的结构状态，外表似整体团块状，集粒内的孔隙多呈封闭状态。每个单独凝块体之间的粒间连结力主要为游离物质、粘土质、结合水和化学连结力起作用。此集粒(凝块体)具有一定的抗变形能力，所以土的工程地质性质较好。,,16,团聚状结构是团聚状的集粒主要靠颗粒间连结力和起胶结作用的粘土质及游离氧化物把单粒和集粒聚合在一起，反映了颗粒主要以粉、粘粒为主，游离氧化物较少，土的强度不高，分散性较大。 磁畴状结构,,17,三、研究土结构特征的方法简介,粗粒土-双目放大镜或显微镜 细粒土-显微镜、x射线能谐和波谱分析、压汞法、电子显微镜,-14,x射线能谐,,18,3.5 土体结构,土体结构是指土层组合和被节理、裂隙等切割后形成的土块在土体内排列、组合方式。土体是经过搬运、堆积而形成的地质体，它具有一定的结构特征，我们称其为土体原生结构。,,19,由于土体中存在着大量的节理，水沿节理面渗入，冲刷节理面两侧的土，极易形成大量的冲沟。如在极易被潜蚀的黄土中，冲沟发育，并且冲沟的分布与节理的分布非常一致，冲