ch土的物理性质与工程分类实用

会计学1ch土的物理性质与工程分类实用2§1.1土的生成地壳表岩地球风化作用搬运、沉积土地球土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物形成过程形成条件物理力学性质影响第1页/共41页3生物风化物理风化化学风化量变无粘性土原生矿物质变粘性土次生矿物动植物的活动有机质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎。母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物。风化作用种类第2页/共41页4物理风化第3页/共41页5化学风化第4页/共41页6搬运和沉积搬运：由风力、水流、重力等完成。沉积：残积、坡积、冲积等。残积土无搬运土质较好颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物第5页/共41页7搬运和沉积运积土有搬运风化所形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物第6页/共41页8运积土有搬运风：风积土重力:

坡积土

流水:洪积土冲积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物冰川:

冰积土土粒粗细不同，性质不均匀有分选性，近粗远细浑圆度分选性明显，土层交迭含有机物淤泥，土性差颗粒细，表层松软，土性差土粒粗细变化较大，性质不均匀颗粒均匀，层厚而不具层理搬运和沉积第7页/共41页9§1.2土的概念与基本特征土是岩石经风化、搬运、沉积所形成的产物.本学科强调土的工程性质（土的物理力学性质）土的基本特征

☆土是自然历史的产物☆土是相系组合体☆土是分散体系☆土是多矿物组合体

第8页/共41页10§1.3土的组成土是由固相，液相，气相组成的三相分散系。固相——包括多种矿物成分组成土的骨架，骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空隙是相互连通的形成多孔介质。液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)。气相——主要是空气，水蒸气，有时还有沼气等。第9页/共41页11§1.3.1土的固相构成土骨架，起决定作用矿物成分颗粒形状粒径级配固相第10页/共41页121、土粒的矿物组成土是岩石风化的产物。因此土粒的矿物组成将取决于成土母岩的矿物组成及其后的风化作用。矿物成分原生矿物有机质次生矿物第11页/共41页13由岩石经物理风化生成的颗粒通常是由一种或几种原生矿物所组成。成分与母岩的相同，常见的有石英，长石和云母。颗粒一般较粗，多呈浑圆形，块状或板状。吸附水的能力弱，性质比较稳定，无塑性。原生矿物第12页/共41页14次生矿物由原生矿物经化学风化生成的新矿物，它的成分成分与母岩的完全不同。次生矿物主要是粘土矿物，即高岭石，伊利石和蒙脱石。颗粒极细，且多呈片状。性质活泼，有较强的吸附水能力（尤其是由蒙脱石组成的颗粒），具塑性。第13页/共41页15动植物分解后的残骸，分解彻底的称为腐殖质/腐殖质的颗粒极细，粒径小于0.1μm，呈凝胶状，带有电荷，具有极强的吸附性。≥3%~5%,不宜做填筑材料。有机质第14页/共41页162、土的颗粒级配土是由大小不同的土粒组成的。土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应地发生变化。土的颗粒级配——土中各粒组的相对百分含量。通常用各粒组占土粒总质量（干土质量）的百分数表示。粒组——人为的把大小相近的土粒合并为组。第15页/共41页17颗粒级配的测定筛分法（适用于砾石类和砂土类，d>0.075mm）它是利用一套孔径大小不同的筛子，将事先称过重量的烘干土样过筛，称留在各筛上的重量，然后计算相应的百分数。第16页/共41页18颗粒级配的测定比重计法适用于粉土和粘性土

d<0.075mm利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量第17页/共41页19颗粒级配试验结果分析表格式筛分法比重计法2002020.50.250.075200g10161824723822P%958778663011第18页/共41页20105.02.01.00.50.250.1200g101618242238721009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)P%958778665536土的粒径级配累积曲线比重计法粒径(mm)0.050.010.005百分数P(%)2613.510颗粒级配试验结果分析-表格法第19页/共41页211009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线d60d10d30特征粒径:

d60:限制粒径d10

:有效粒径d30

：中值粒径颗粒级配试验结果分析-颗粒级配曲线纵坐标：小于某粒径的土质量含量%横坐标：土的粒径lgd(对数表示)通过有限点，用光滑曲线连接第20页/共41页22颗粒级配曲线曲线陡缓（直观反映）曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。曲线愈陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配不良1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径(mm)土的粒径级配累积曲线d60d10d30第21页/共41页23颗粒级配曲线定量分析（指标反映）不均匀系数Cud10、d30、d60小于某粒径的土粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径。Cu愈大，表示土粒愈不均匀工程上把Cu＜5的土视为均匀土Cu＞=5的土视为不均匀土第22页/共41页24颗粒级配曲线曲率系数Cc用于判定土的连续程度Cc

=1~3，级配连续性好

Cc

>3或Cc

<1，级配不连续表明土中缺少中间粒组第23页/共41页25土的颗粒级配判定Cu≥5Cc=1～3级配良好的土第24页/共41页26§1.3.2土的液相结合水土中水液态水固态水：矿物晶体内的结合水（结晶水），矿物的一部分，呈固态，只有在高温（>105C）下，才能从矿物中吸出。自由水强结合水：紧靠土颗粒表面弱结合水：紧靠强结合水外围重力水：能形成水压力并能在土中流动的水，位于地下水位以下毛细水：受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水，存在于地下水位以上的透水层中。气态水：土中气的一部分由于电分子引力作用而紧密吸附于土粒表面的水第25页/共41页27强结合水

排列致密、定向性强密度1.2-2.4g/cm3

冰点处于-78摄氏度具有固体的的特性温度高于100°C时可蒸发弱结合水

位于强结合水之外，电场引力作用范围之内外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性结合水第26页/共41页28

对于细粒土，当粘粒含量很高，特别是当粘粒由粘土矿物组成时，由于它们多呈片状，比表面很大，结合水往往占有很大的孔隙体积，故细粒土的性质将受结合水的重大影响。

对于粗粒土，由于颗粒在三个方向的尺寸属同一数量级，比表面较小，因此，在孔隙水的体积中结合水的体积可忽略不计。故粗粒土的性质主要取决于土粒的形状、级配和排列。结合水对土的工程性质的影响第27页/共41页29自由水自由水：离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水。hc毛细水重力水自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动

存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动第28页/共41页30§1.3.3土的气相分类:1.吸附于土颗粒表面的气体

2.溶解于水中的气体

3.四周为颗粒和水所封闭的气体以及自由气体特点:

通常认为自由气体与大气连通，对土的性质无大影响。密闭气体的体积与压力有关，压力增加，则体积缩小，压力减小，则体积胀大。因此，密闭气体的存在增加了土的弹性，同时还可阻塞土中的渗流通道，减小土的渗透性。第29页/共41页31§1.3.4土的结构和构造1、土的结构土颗粒之间的相互排列和连续形式，称为土的结构。粗粒土：单粒结构单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态。

第30页/共41页32土的结构粉土：蜂窝结构蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构。

絮状结构：海水絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构。

第31页/共41页332、土的构造同一土层中，土颗粒或颗粒集合体相互间的分布特征，称为土的构造。土层由不同颜色，不同粒径的土组成层理，平原地区的层理通常为水平层理。层状构造是细粒土的一个重要特征。

土的构造层状构造

裂隙构造

土体中有很多不连续的小裂隙，降低土体的强度和稳定性，增大透水性。

分散构造

土层中土粒分布均匀，性质相近，如砂，卵石层为分散构造。

第32页/共41页34

层状构造：土粒在沉积过程中，由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同，沿竖向呈层状特征。淤泥夹粘土透镜体粘土尖灭砂土夹粘土层水平层理交错层理层状构造:第33页/共41页35分散构造：土层中各部分的土粒无明显差别，分布均匀，各部分性质亦接近。如砂、砾石、卵石等沉积厚度较大时，无明显层次，都属于分散构造。

具有分散构造的土可作为各向同性体看待。分散构造:第34页/共41页36

裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割，在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物。裂隙破坏土的整体性，增大透水性，对工程不利。裂隙构造:第35页/共41页37土的工程特性压缩性高。钢材E=2.1×105MPa；C20混凝土的弹性模量约为2.6×104MPa；饱和细砂E=8～16MPa。饱和细砂的压缩性是混凝土压缩性的数千倍，证明土的压缩性极高。软塑或流塑状态的粘性土往往比饱和细砂的压缩性还要高很多。强度低。土的强度是指其抗剪强度，而非抗压强度或抗拉强度。无粘性土的强度来源于土粒表面滑动的摩擦和颗粒间的咬合摩擦；粘性土的强度除摩擦力外，还有粘聚力。无论摩擦力还是粘聚力，均远远小于其他建筑材料（如钢材、混凝土等）本身的强度。透水性大。由于土体中固体矿物颗粒之间具有很多透水的孔隙，因此土的透水性比木材、混凝土都大，尤其是粗颗粒的卵石或砂土，其透水性更大。土的工程特性与土木工程设计和施工密切相关，需引起高度重视。第36页/共41页381）风化2）搬运与沉积1.土的生成2.土的结构：单粒结构；蜂窝结构；絮状结构。3.土的构造：层状构造；分散构造；裂隙构造。4.土的工程特性:

1）压缩性高；2）强度低；3）透水性大5.土的三相组成:气相+液相+固相本次课小结:第37页/共41页39Cu=d