工程岩土学精品课件

1、工程岩土学第1页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成一.粒级及其划分1.粒径：土粒大小用其直径来表示。单位：毫米2.粒组：把粒径大小相近，性质相似的土合并分组3.粒组划分的原则： a. 分界点的粒径是土的性质从量变到质变的分界点b. 与测试技术相适应c.符合一定的数学规律，便于记忆2.土的粒度成分第2页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成4.我国粒组的划分 我国划分六大粒组砂 粒 组：2-0.075mm粉 粒 组：mm粘 粒 组：0.075mm粗粒筛分析； 22-0.50.5-0.250.25-0.120.50.250

2、.112第4页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成土壤筛比重计第5页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成2.累积曲线表示法半对数累积曲线应用： a. 从曲线上可查出任意粒径的累积含量 b. 求任意粒径区段的百分含量：两分界粒径点的累积百分含量之差 c. 从曲线中查出d10,d30,d60,计算Cu,Cc,评价土的均一性 第6页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成 d10,d30,d60分别是累积含量为10，30，60时的粒径大小。Cu为不均匀系数。Cc为曲率系数。 Cu越大，曲线越

3、缓，说明土良好级配，土不均匀。Cu越小，则曲线越陡，土不良级配，均匀。当Cu5，Cc13时，为不均匀土。不同时满足以上条件为均匀土。颗分累积曲线第7页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成四土的粒度成分分类 粒度分类：土按粒度成分进行的分类叫粒度分类地矿部82年土的粒度分类根据2mm和2mm的颗粒50%，粘粒不定 砂类土：2mm的颗粒50%，粘粒2mm的颗粒6%2.卵砾类土可分为： 漂石（块石）土：200mm的 50% 卵石（碎石）土：20mm的50% 砾石土：2mm的50%3.砂类土：根据0.075mm的砾、砂和(0.0750.005mm)的粉粒分为第8页

4、，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成砾砂组粗砂组中砂组细砂组粉砂组粉粒组粘粒2mm2-0.5mm0.5-0.25mm0.25-0.1mm0.1-0.075mm0.075-0.005mm0.005mm152018725105第9页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成累积百分含量百分含量定名2mm0.075mm2mm2-0.075mm0.075-0.005mm0.005mm1006521.503543.521.54.粘性土粉质重亚粘土第10页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三3. 土的矿物成分第一章土

5、的物质组成. 土中矿物类型(一)原生矿物母岩经物理风化作用形成碎块，它保留了原岩的矿物成份。原生矿物特点：颗粒粗大，亲水性差，毛细性、压实性差；抗风化能力和抗水性较强，性质较稳定。是组成卵砾类土和砂类土的主要矿物。第11页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成（二）次生矿物定义：原生矿物（母岩）在一定气候条件下，经化学风化后分解形成的颗粒更细的新矿物。可溶性次生矿物：（硅酸盐或长石矿物）母岩经化学风化后，可溶性物质被溶液带走，又沉淀出来成为土粒的组成部分。起胶结作用，充填孔隙，提高土强度的作用。可溶盐是土中的不稳定因素。 第12页，共25页，2022年，5月

6、20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成次生SiO2：从硅酸盐矿物结晶格架上游离出的SiO2碎片颗粒细小，化学稳定性较强，在水中呈凝胶状，形成粘粒质矿物。（带结晶水：SiO2nH2O）倍半氧化物：（R2O3nH2O）三价Fe、Al与O、OH、H2O结合游离氧化物，颗粒细 小，在土中起胶结作用，强度较高胶粒（0.002mm）粘土矿物：（三）动植物残骸经微生物分解成颗粒细小的矿物亲水性强，1%有机质相当于1.5%粘粒 第13页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成土中石英土中有机质矿物第14页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土

7、的物质组成粘土矿物：是由原生矿物经过化学风化作用后形成的具有片状或链状结晶格架的颗粒细小，亲水性强，具有胶体特性的铝硅酸盐矿物。二.粘土矿物主要类型及基本特征粘土矿物主要由SiO四面体和AlO八面体按不同的比例组合而成。硅氧四面体由一个Si和四个O组成，两个四面体共用一个O，总体呈-1价。代号 铝氧八面体由一个Al和六个OH组成。三个八面体共用一个OH。总电价为+1价，第15页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成2.高岭石组（类）K 1：1型，由一个SiO四面体和一个AlO八面体组成晶胞。连结力：氢键力很强。高岭石组形成的粘粒较粗大，甚至可形成粉粒，与水作

8、用时可吸附极性水分子，形成水化膜，具有较大的可塑性。晶体形状：六方片形，书本状，蠕虫状。形成环境：温热的环境（亚热带、热带）风化后期形成第16页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成高岭石土中高岭石第17页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成3. 蒙脱石类：M2：1型，由两个SiO四面体和一个AlO氧八面体组成。层间由静电引力连结，层间可由大量水分子进出。颗粒细小。水多蒙脱石层间距大膨胀；水少蒙脱石层间距变小收缩。特点：颗粒细小，亲水性强，吸水膨胀，失水收缩，压实性差，干时强度高。半干旱时形成，风化初期产物。蒙脱石晶体形

9、状：翘起的薄片状第18页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成4.伊利石（水云母）2：1型，由两个SiO四面体和一个AlO氧八面体组成，层间有K+，连结力为离子静电引力。颗粒小于高岭石，大于蒙脱石；亲水性大于高岭石，小于蒙脱石。形成环境：富K+环境。伊利石晶体形状：片状，发丝状第19页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三总结：K：相邻晶胞间具有较强的氢键连结，结合牢固，形成较粗的粘粒，比表面积小，亲水性弱，压缩性较低，抗剪强度较大。M：相邻晶胞间间距大，连结较弱，水分子易渗入，形成较细的粘粒，比表面积较大，亲水性较强，膨胀性显著，压缩性高

10、，抗剪强度低。I：工程地质性质介于两者之间。三.矿物成分与粒组间关系卵砾组以原生矿物为主（Q、f）；砂粒组以原生矿物为主（Q、f、云母）；粉粒组主要石英、难溶盐、高岭石；粘粒主要是次生矿物、有机质。第一章土的物质组成第20页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三第一章土的物质组成4.土中的水.土中水的类型第21页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三二.矿物内部结合水结构水：以H+和OH-存在结晶格架固定位置上，数量一定。与结晶格架结合 牢固，是固体颗粒的一部分。加热到450oC500oC时析出成水，形成新矿物。2. 结晶水：以水分子的形式存在于结晶格架固定

11、位置，与结晶格架结合较牢固， 数量一定。加热到400oC时析出，形成新矿物。石膏CaSO42H2O，苏达 Na2CO310H2O3. 沸石水：以水分子形式存在于相邻晶胞之间，与矿物结合较弱，加热到80oC 120oC时析出（数量不定），不形成新矿物。第一章土的物质组成三.土粒表面结合水指土中细小颗粒与水作用后，由于静电引力或其它物理化学作用使水被吸附于颗粒表面，形成一层水膜，这部分水通常称为土粒表面结合水，简称结合水。第22页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三土粒表面结合水的形成第一章土的物质组成土粒表面电荷对极性水分子的吸附作用水分子：偶极性由O2-和H+靠极性键结合，氧端有过剩负电荷，氢端有过剩正电荷 具有极性。 氢键连结作用交换阳离子的水化作用渗透吸附作用及范德华力作用。第23页，共25页，2022年，5月20日，19点59分，星期三2. 土粒表面结合水的性质根据分子被吸引的牢固程度和水分子活动能力强结合水；弱结合水。强结合水：被牢固的吸附在土粒表面的极薄的水层。也称吸着水弱结合水：又称薄膜水结合水对土性质的影响：第一章土的物质组成四.非结合水毛细水：土的细小孔隙（毛细孔0.5-0.002mm）中，在固相、液相、气相 三相交界处的水分子由于毛细作用而与土粒结合，存在于地下水 面以上的过渡类型水。研究意义：第24页，共25页，20