工程岩土与测试：土的液相讲稿

1、土的液相大家好，今天我们接着讲第一章土的物理组成及结构，首先我们回忆一下上节课讲过的内容，1.土的粒度成分，大家要记住一个关 键的粒径0.075mm , 一般情况下，大于0.075mm的称为粗颗粒，小于0.075mm 的称为细颗粒；2.测定粒度成分的方法，正因为有了粗细之分，所以测定的方法 分别为筛析法和静水沉降法；3.粒度成分的表示方法：Cc和Cu,也就是不均匀 系数和曲率系数，大家要记住对应的公式，同时要知道土的级配好坏时Cc和Cu 满足的条件；4.土的矿物成分：土是由原生矿物、次生矿物和有机质组成的。今天我们同样围绕土的三相来讲-土的液相，也就是土中的水，大家可以思 考一下土中的水所存在

2、的形式和存在的状态分别是什么。在自然界中，土中的水可以分为矿物中的结合水（结晶水）和土孔隙中的水。 矿物中的水仅存在于土粒矿物结晶格架内部或参与矿物晶格构成的，它是矿物颗 粒的一局部，这一局部的水对我们的工程性质影响很小，今天我们的重点是研究 土孔隙中的水。关于孔隙中的水，一类是结合水，一类为非结合水，结合水又分为强结合水 即吸着水和弱结合水即薄膜水，非结合水就是我们常见的自由水，也就是毛细水 和重力水，它们存在的状态有液态、气态、固态。红色的内容就是我们今天要学 习的重点。首先我们讲一下结合水，结合水是由土颗粒外表电场作用吸引而包围在颗粒四 周，不传递静水压力，不能任意流动的水。分为强结合水

3、和弱结合水两种。这里 大家要注意了，土中的粗颗粒不会吸附孔隙中的水，而是细小的粘粒才会把孔隙 中的水牢牢的吸附在自己的周围形成一层一层的薄膜。关于强弱结合水，可以看看右边的图片，对应上下两个图片，我们可以看出， 土颗粒外表这一层，就是我们所说的强结合水，它定向排列得非常紧密，几乎完 全定向排列，它不同于液态水。强结合水外面这一层即为弱结合水，相比强结合 水，它也有一定的定向排列，但是定向程度弱于强结合水，弱结合水外面这一层 即为自由水，也就是重力水和毛细水。首先我们简单介绍一下强结合水，强结合 水是由土颗粒的相互吸弓I，被牢牢的吸附在土颗粒周围，它的性质不同于自由水, 它的密度大、类似固体、具

4、有极大的粘滞性、弹性、抗剪强度；不传递静水压力、 不能导电、没有溶解能力，冰点为-78.。弱结合水是距土粒外表较远处的结合水，由于其引力降低，弱结合水的水分 子排列就不如强结合水紧密，仍定向排列，但定向程度及与土粒外表联结的牢固 程度均不如强结合水，密度较强结合水小，但仍比普通水大；具有较高的粘滞性、 弹性、抗剪强度，这层水不能传递静水压力，不能导电，冰点低于0。由于这 种水的存在，使土具有可塑性（可塑性也是后面我们要讲到的砂土和粘性土的最 大区别）。非结合水，是指土粒孔隙中超出土粒外表静电引力作用范围的普通液态水。 主要受重力作用控制，能传压、导电，溶解盐分，在0结冰，其代表为重力水。 介于

5、重力水和结合水之间的过渡类型水为毛细水。重力水存在于较大孔隙（如中粗砂、碎石土孔隙）中，具有自由活动能力, 在重力作用下能自由流动。在重力或压力差作用下能渗流，对土颗粒和结构物都 具有浮力作用，在土力学计算中应考虑这种渗流及浮力的作用。重力水只受重 力控制，不受土粒外表吸引力的影响。我们重点讲解一下毛细水，毛细水是受水与空气交界面的张力作用而存在于细 小孔隙中的自由水。毛细水在重力和外表张力作用下，能沿着土的细孔隙从潜水面上升一定的 高度。其上升的高度和孔隙的大小有关。什么是外表张力了？左下角的图片我们可以看到水滴在树叶上呈现椭圆形， 这就是水与空气外表张力表现出来的效果。毛细水有非常重要的现象，就是毛细 现象。我们看这几张图，大家都非常熟悉，毛笔沁墨汁的时候，笔尖沁上墨汁，我 们发现墨汁会沿着笔毛尖慢慢的上升，这个过程就是毛细现象。毛细水主要存在于直径为0.0020.5mm的毛细孔隙中。在工程中毛细水主要 存在于粉砂、细砂、粉土和粉质粘土中。下面这张沙雕图片，大家都知道干燥的砂子不能捏成团，而含有很多水的时 候，砂子也不能成形，但是含有一局部水（一定含水量）的湿砂却可以捏成团， 就像土中的沙雕一样，这是为什么了？这是因为砂土颗粒中存在了毛细水，这局部毛细水存在毛细压力，所以我们 感觉这局部的砂土具有粘性，其实是毛细水的作用产生的一种假的粘性。最后我们总结一下这节课所