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1、第一章第一章土的物质组成与结构第一节第一节 土的粒度成分土的粒度成分n n一、粒度成分n n1.1.粒径（粒径（d d）土颗粒的直径（）土颗粒的直径（mmmm）n n2.2.粒组土颗粒按大小相近、性质相似合成的粒组土颗粒按大小相近、性质相似合成的组叫粒组（粒级）。组叫粒组（粒级）。n n 表1-1 土的粒组划分方案粒组统称粒组统称粒组名称粒组名称粒径粒径d d范围（范围（mmmm）巨巨 粒粒漂石（块石）粒漂石（块石）粒d200d200卵石（碎石）粒卵石（碎石）粒60d20060d200粗粒粗粒砾粒砾粒粗砾粗砾20d6020d60细砾细砾 2d20 2d20 砂粒砂粒 粗砂粗砂 0.5d20.5
2、d2中砂中砂0.25d0.50.25d0.5细砂细砂0.075d0.250.075d0.25细粒细粒粉粒粉粒0.005d0.0750.0055Cu 5时，称为不均粒土；时，称为不均粒土；n nCu 10Cu 10的土属级配良好。的土属级配良好。n n2).2).经验证明，当级配连续时，经验证明，当级配连续时，CuCu的范围约为的范围约为1 13 3；因；因此当此当Cc 1Cc 3Cc 3时，均表示级配线不连续。时，均表示级配线不连续。n n从工程上看：从工程上看：n n Cu 5 Cu 5且且CcCc1 13 3的土，称为级配良好的土；的土，称为级配良好的土；n n不能同时满足上述两个要求的土
3、，称为级配不良的土。不能同时满足上述两个要求的土，称为级配不良的土。n n粒度分类土按粒度成分的分类n n巨粒土和含巨粒的土：巨粒土和含巨粒的土：n n巨粒组质量多于总质量巨粒组质量多于总质量15%15%n n砾类土砾类土n n砾粒组质量多于总质量砾粒组质量多于总质量50%50%n n砂类土砂类土n n砾粒组质量少于或等于总质量砾粒组质量少于或等于总质量50%50%n n细粒土细粒土n n细粒组质量多于或等于总质量的细粒组质量多于或等于总质量的50%50%的土的土三、土按粒度成分的分类三、土按粒度成分的分类第二节第二节 土的矿物成分土的矿物成分n n土中矿物类型n n土的固体相部分是由各种矿物
4、颗粒或矿物集合土的固体相部分是由各种矿物颗粒或矿物集合体组成的，不同矿物成分的性质是有差别的，体组成的，不同矿物成分的性质是有差别的，因此由不同矿物组成的土的性质也是不同的。因此由不同矿物组成的土的性质也是不同的。土中矿物成分类型可分为：土中矿物成分类型可分为：n n原生矿物原生矿物n n次生矿物次生矿物n n有机质有机质一、原生矿物一、原生矿物n n原生矿物是岩石经物理风化破碎但成分没有发生变化的矿物碎屑。常见的原生矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、石榴石等。n n特点：n n颗粒粗大、亲水性弱、化学性质稳定、抗水、颗粒粗大、亲水性弱、化学性质稳定、抗水、抗风化能力强主要存在它们
5、主要存在于卵、砾、抗风化能力强主要存在它们主要存在于卵、砾、砂、粉各粒组中，。是组成粗粒土的主要矿物砂、粉各粒组中，。是组成粗粒土的主要矿物成分。成分。二、次生矿物二、次生矿物n n次生矿物是原生矿物经过化学风化作用，使其进一步分解，形成一些颗粒更细小的新矿物。n n次生矿物又可分为两种类型：次生矿物又可分为两种类型：n n一种是原生矿物中部分可溶物质被水溶滤并携带到一种是原生矿物中部分可溶物质被水溶滤并携带到其他地方沉淀下来所形成的其他地方沉淀下来所形成的“可溶性次生矿物可溶性次生矿物”；n n另一种是原生矿物中的可溶部分被溶滤后的残余物，另一种是原生矿物中的可溶部分被溶滤后的残余物，它改变
6、了原来矿物的成分和结构，形成了它改变了原来矿物的成分和结构，形成了“不可溶不可溶的次生矿物的次生矿物”。三、有机质三、有机质n n有机质是土中动植物残骸在微生物作用下分解形成的产物。n n它可分为两类：它可分为两类：n n类是分解不完全的植物及各种生物有机体的残骸；类是分解不完全的植物及各种生物有机体的残骸；泥炭、淤泥泥炭、淤泥n n另一类是分解完全的腐殖质。另一类是分解完全的腐殖质。n n特点：特点：n n有机质亲水性强，当土中有机质含量增多时，土的有机质亲水性强，当土中有机质含量增多时，土的可塑性和压缩性增大，强度降低，对工程建筑不利。可塑性和压缩性增大，强度降低，对工程建筑不利。是有害成
7、分！是有害成分！矿物成分与粒度成分的关系矿物成分与粒度成分的关系矿物成分与粒度成分的关系矿物成分与粒度成分的关系第三节第三节 土中的水土中的水n n一、土中水的基本类型与特征一、土中水的基本类型与特征n n水是土的基本组成部分之一，它在土中以不同水是土的基本组成部分之一，它在土中以不同形式和不同状态存在，不同的水对土的工程地形式和不同状态存在，不同的水对土的工程地质性质影响是不同的。质性质影响是不同的。土中水的分类土中水的分类（一）矿物（一）矿物矿物中的结合水矿物中的结合水n n结构水：n n以以H H、OH OH离子存在，数量、位置固定离子存在，数量、位置固定n n结晶水：n n以以H H2
8、 2OO存在，数量、位置固定存在，数量、位置固定n n沸石水：n n以以H H2 2OO存在，数量不定、晶胞之间存在，数量不定、晶胞之间 （二）孔隙中的液态水（二）孔隙中的液态水n n结合水：结合水：n n在土粒静电引力范围内，被吸附在土粒周围的水就叫在土粒静电引力范围内，被吸附在土粒周围的水就叫结合水。结合水。结合水。结合水。它不受重力影响，密度大，不能传递静水压它不受重力影响，密度大，不能传递静水压力，冰点低，有粘滞性和一定的抗剪强度。力，冰点低，有粘滞性和一定的抗剪强度。n n非结合水非结合水非结合水非结合水n n毛细水毛细水毛细水毛细水是由于毛细作用保持在土的毛细孔隙中的地下是由于毛细
9、作用保持在土的毛细孔隙中的地下水。水。n n重力水重力水重力水重力水又叫自由水，是不受颗粒吸附和毛细力作用控又叫自由水，是不受颗粒吸附和毛细力作用控制，在重力作用下能自由运动的地下水。它是普通的制，在重力作用下能自由运动的地下水。它是普通的液态水液态水 n n固态水冰固态水冰1.结合水结合水n n特点：n n不受重力作用不受重力作用n n密度大密度大n n不能传递静水压力不能传递静水压力n n冰点低冰点低n n具有一定抗剪强度（有抵抗外力的能力）具有一定抗剪强度（有抵抗外力的能力）2.毛细水毛细水vv分分分分布布布布在在在在结结结结合合合合水水水水外外外外围围围围，水水水水分分分分子子子子虽虽
10、虽虽然然然然不不不不能能能能被被被被土土土土粒粒粒粒表表表表面面面面直直直直接接接接吸吸吸吸引引引引住住住住，但但但但仍仍仍仍受受受受土土土土粒粒粒粒表表表表面面面面的的的的静静静静电电电电影影影影响响响响，特特特特别别别别是是是是在在在在固固固固、液液液液、气气气气三三三三相相相相交交交交界界界界的的的的弯弯弯弯液液液液面面面面附附附附近近近近，这这这这种种种种影影影影响响响响尤尤尤尤其其其其；同同同同时时时时，它它它它又又又又受受受受重重重重力力力力作作作作用用用用的的的的控控控控制制制制。所所所所以以以以毛毛毛毛细细细细水水水水是是是是存存存存在在在在于于于于土土土土中中中中细细细细小小
11、小小的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙中中中中、因因因因与与与与土土土土颗颗颗颗粒粒粒粒的的的的分分分分子子子子引引引引力力力力和和和和水水水水与与与与空空空空气气气气界界界界面面面面的的的的表表表表面面面面张张张张力力力力共共共共同同同同作作作作用用用用构构构构成成成成的的的的毛毛毛毛细细细细作作作作用用用用而而而而与与与与土土土土颗颗颗颗粒粒粒粒结结结结合合合合，存存存存在在在在于于于于一一一一种种种种过过过过渡渡渡渡类类类类型型型型水水水水。毛毛毛毛细细细细水水水水的的的的性性性性质质质质一一一一方方方方面面面面与与与与结结结结合合合合水水水水相相相相似似似似，另另另另一一一一方方方方面面面面与与
12、与与重重重重力力力力水水水水相相相相仿，所以说是结合水与重力水之间的过渡类型。仿，所以说是结合水与重力水之间的过渡类型。仿，所以说是结合水与重力水之间的过渡类型。仿，所以说是结合水与重力水之间的过渡类型。vv毛毛毛毛细细细细水水水水受受受受土土土土粒粒粒粒表表表表面面面面静静静静电电电电引引引引力力力力的的的的影影影影响响响响紧紧紧紧密密密密一一一一些些些些，因因因因此此此此它它它它的的的的冰冰冰冰点点点点比比比比重重重重力力力力水水水水低低低低(在在在在摄摄摄摄氏氏氏氏零零零零度度度度以以以以下下下下)，并并并并有有有有极极极极微微微微弱弱弱弱的的的的抗抗抗抗剪剪剪剪强强强强度度度度，也也也
13、也能能能能传传传传递递递递静静静静水水水水压压压压力力力力。在在在在外外外外力力力力较较较较小小小小的的的的情情情情况况况况下下下下，它它它它不不不不同同同同于于于于结结结结合合合合水水水水，而而而而和和和和重重重重力力力力水水水水一一一一样样样样，立立立立即即即即发发发发生生生生显显显显著著著著的的的的流流流流动动动动，并并并并作作作作层层层层流流流流运运运运动。动。动。动。n n毛细水类型：n n（1 1）上升毛细水）上升毛细水n n（2 2）悬挂毛细水）悬挂毛细水n n（3 3）孔角毛细水）孔角毛细水n n毛细水的存在范围毛细水的存在范围n n主要存在于砂土的毛细孔隙主要存在于砂土的毛细
14、孔隙主要存在于砂土的毛细孔隙主要存在于砂土的毛细孔隙(孔径为孔径为孔径为孔径为0.50.5一一一一0.002mm)0.002mm)中。中。中。中。孔隙更细小者孔隙更细小者孔隙更细小者孔隙更细小者，土粒周围的结合，土粒周围的结合，土粒周围的结合，土粒周围的结合水膜有可能充满孔隙而不能再有毛细水。水膜有可能充满孔隙而不能再有毛细水。水膜有可能充满孔隙而不能再有毛细水。水膜有可能充满孔隙而不能再有毛细水。粗大粗大粗大粗大的孔隙的孔隙的孔隙的孔隙，毛细力极弱，难以形成毛细水。，毛细力极弱，难以形成毛细水。，毛细力极弱，难以形成毛细水。，毛细力极弱，难以形成毛细水。vvv在在在在在在非非非非非非饱饱饱饱
15、饱饱和和和和和和土土土土土土中中中中中中局局局局局局部部部部部部存存存存存存在在在在在在毛毛毛毛毛毛细细细细细细水水水水水水时时时时时时，产产产产产产生生生生生生毛毛毛毛毛毛细细细细细细内内内内内内聚聚聚聚聚聚力力力力力力或或或或或或假假假假假假内内内内内内聚聚聚聚聚聚力力力力力力，使使使使使使土土土土土土粒粒粒粒粒粒间间间间间间的的的的的的有有有有有有效效效效效效应应应应应应力力力力力力增增增增增增高高高高高高而而而而而而增增增增增增加加加加加加土土土土土土的的的的的的强强强强强强度度度度度度。但但但但但但当当当当当当土土土土土土体体体体体体浸浸浸浸浸浸水水水水水水饱饱饱饱饱饱和和和和和和或
16、或或或或或失失失失失失水水水水水水干干干干干干燥燥燥燥燥燥时时时时时时，这这这这这这种种种种种种内内内内内内聚聚聚聚聚聚力力力力力力消消消消消消失失失失失失。在在在在在在工工工工工工程程程程程程上上上上上上为为为为为为安安安安安安全全全全全全考考考考考考虑虑虑虑虑虑，不不不不不不考考考考考考虑虑虑虑虑虑毛毛毛毛毛毛细细细细细细水水水水水水在在在在在在某某某某某某些些些些些些情情情情情情况况况况况况下下下下下下引引引引引引起起起起起起的的的的的的有有有有有有利利利利利利因因因因因因素素素素素素，反反反反反反而而而而而而考考考考考考虑虑虑虑虑虑毛毛毛毛毛毛细细细细细细水水水水水水上上上上上上升升升
17、升升升使使使使使使土土土土土土层层层层层层含含含含含含水水水水水水量量量量量量增增增增增增大大大大大大，从从从从从从而而而而而而降降降降降降低低低低低低土土土土土土的的的的的的强强强强强强度度度度度度和和和和和和增增增增增增大大大大大大土土土土土土的的的的的的压压压压压压缩缩缩缩缩缩性性性性性性等不利影响等不利影响等不利影响等不利影响等不利影响等不利影响。vvv当当当当当当毛毛毛毛毛毛细细细细细细水水水水水水上上上上上上升升升升升升接接接接接接近近近近近近建建建建建建筑筑筑筑筑筑物物物物物物基基基基基基础础础础础础底底底底底底面面面面面面时时时时时时，毛毛毛毛毛毛细细细细细细压压压压压压力力力
18、力力力作作作作作作为为为为为为基基基基基基底底底底底底附附附附附附加压力的增值，加压力的增值，加压力的增值，加压力的增值，加压力的增值，加压力的增值，可能加大建筑物沉降量可能加大建筑物沉降量可能加大建筑物沉降量可能加大建筑物沉降量可能加大建筑物沉降量可能加大建筑物沉降量。vvv当当当当当当毛毛毛毛毛毛细细细细细细水水水水水水上上上上上上升升升升升升至至至至至至近近近近近近地地地地地地表表表表表表时时时时时时，不不不不不不仅仅仅仅仅仅能能能能能能引引引引引引起起起起起起沼沼沼沼沼沼泽泽泽泽泽泽化化化化化化、盐盐盐盐盐盐渍渍渍渍渍渍化化化化化化，而而而而而而且也使地基、路基土浸湿，且也使地基、路基
19、土浸湿，且也使地基、路基土浸湿，且也使地基、路基土浸湿，且也使地基、路基土浸湿，且也使地基、路基土浸湿，降低土的力学强度降低土的力学强度降低土的力学强度降低土的力学强度降低土的力学强度降低土的力学强度；vvv在寒冷地区，还将在寒冷地区，还将在寒冷地区，还将在寒冷地区，还将在寒冷地区，还将在寒冷地区，还将加剧冻胀作用加剧冻胀作用加剧冻胀作用加剧冻胀作用加剧冻胀作用加剧冻胀作用。vvv浸浸浸浸浸浸润润润润润润基基基基基基础础础础础础或或或或或或管管管管管管道道道道道道时时时时时时，水水水水水水中中中中中中盐盐盐盐盐盐分分分分分分对对对对对对混混混混混混凝凝凝凝凝凝土土土土土土和和和和和和金金金金金
20、金属属属属属属材材材材材材料料料料料料常常常常常常具具具具具具有有有有有有腐腐腐腐腐腐蚀作用蚀作用蚀作用蚀作用蚀作用蚀作用。毛细水对土工程性质及建筑工程的影响毛细水对土工程性质及建筑工程的影响3.重力水重力水n n分布在毛细水层以外，存在于较粗大的孔分布在毛细水层以外，存在于较粗大的孔隙中。水分子不受土粒表面静电引力的影隙中。水分子不受土粒表面静电引力的影响，具有自由活动的能力，只受重力的控响，具有自由活动的能力，只受重力的控制，能传递静水压力。制，能传递静水压力。n n机械潜蚀作用：水在流动时产生动水压力，机械潜蚀作用：水在流动时产生动水压力，冲刷带走土中的细小颗粒的作用。冲刷带走土中的细小
21、颗粒的作用。n n化学潜蚀作用：溶解矿物颗粒的能力。化学潜蚀作用：溶解矿物颗粒的能力。n n潜蚀作用的结果使土体中的孔隙增大，压潜蚀作用的结果使土体中的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。缩性提高，抗剪强度降低。第四节 土的结构n n土的结构是指组成土的土粒大小、形状、表面特征、土粒间的连结关系和土粒的排列情况。n n一、土粒间的连结关系n n组成土的土粒间的连接、结合关系组成土的土粒间的连接、结合关系n n主要连接形式：主要连接形式：n n结合水连结：通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的连结结合水连结：通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的连结形式。形式。n n毛细水连结：相邻土粒由毛细压力作用形成的连结。毛细水连结：相邻土粒由毛细压力作用形成的连结。n n胶结连结：由于土中某些盐类的结晶将土粒胶结起来的连胶结连结：由于土中某些盐类的结晶将土粒胶结起来的连结。结。土的结构类型土的结构类型n n粗粒土 单粒结构n n细粒土 团聚结构