第2章 土的性質(zhì)及工程分類

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1、第二章土的性質(zhì)及工程分類1概述2土的三相組成及土的結(jié)構(gòu)3土的物理性質(zhì)指標(biāo)4無粘性土的密實(shí)度5粘性土的物理特性6土的滲透及滲流8地基土（巖）的工程分類2.1概述地殼表面巖石圈基巖土巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖殘積土坡積土洪積土沖積土湖積土海積土風(fēng)積土冰積土風(fēng)化壓實(shí)、膠結(jié)運(yùn)搬沉積顆粒堆積物沒有膠結(jié)或弱膠結(jié)顆粒堆積物強(qiáng)膠結(jié)運(yùn)積土土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物在自然界，土的形成過程是十分復(fù)雜的，地殼表層的巖石在陽光、大氣、水和生物等因素影響下發(fā)生風(fēng)化作用，使巖石崩解、破碎，經(jīng)流水、風(fēng)、冰川等動力搬運(yùn)作用，在各種自然環(huán)境下沉積，形成土體，因此通常說土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。風(fēng)化過程包括物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化，他們經(jīng)常是同時(shí)進(jìn)行而且是

2、互相加劇發(fā)展的進(jìn)程。巖石的風(fēng)化土具有三個重要特點(diǎn)：（1）散體性（碎散性）：顆粒之間無粘結(jié)或弱粘結(jié)，存在大量孔隙，可以透水、透氣;（2）多相性：土往往是由固體顆粒、水和氣體組成的三相體系，三相之間質(zhì)和量的變化直接影響它的工程性質(zhì)；（3）自然變異性：土是在自然界漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期演化形成的多礦物組合體，性質(zhì)復(fù)雜，不均勻，各相異性且隨時(shí)間還在不斷變化。固體顆粒充于孔隙或附于顆粒表面的液態(tài)水充于顆粒之間的孔隙空氣2.2.1.1土的礦物成分2.2.1土中固體顆粒分2.2土的三相組成及土的結(jié)構(gòu)黏土礦物的種類、含量對黏性土的工程性質(zhì)影響很大，對一些特殊土（如膨脹土）往往起決定作用。黏土礦物實(shí)際上是一種鋁-硅

3、酸鹽晶體，由兩種晶片交互成層疊置的晶胞組成。晶片：硅氧晶片、鋁氫氧晶片。晶胞：二層型（一層硅氧晶片和一層鋁氫氧晶片）、三層型（二層硅氧晶片夾一層鋁氫氧晶片）三種主要的黏土礦物：高嶺石、伊利石、蒙脫石（1）高嶺石：長石風(fēng)化的產(chǎn)物。晶胞除有氧原子間的范德華力外，主要有氧原子與氫氧基間的氫鍵聯(lián)結(jié)。晶胞間聯(lián)結(jié)力強(qiáng)，水分子難以進(jìn)入晶胞間。高嶺石的親水性、膨脹性、收縮性最弱。范德華力氫鍵（2）伊利石：云母在堿性環(huán)境下風(fēng)化的產(chǎn)物。晶胞只有有氧原子間的范德華力，沒有氫鍵聯(lián)結(jié)。但形成時(shí)部分Si4+被Al3+、Fe3+取代，K+嵌入四面體表面。伊利石的親水性、膨脹性、收縮性介于高嶺石與蒙脫石之間。（3）蒙脫石：伊

4、利石進(jìn)一步風(fēng)化或火山灰風(fēng)化的產(chǎn)物。晶胞只有有氧原子間的范德華力，沒有氫鍵聯(lián)結(jié)。形成時(shí)部分Al3+被其它低價(jià)離子取代，晶胞間的多余負(fù)電荷吸引其它陽離子（如Na2+、K+）或其水化離子充填于晶胞間。蒙脫石晶胞活動性大、水分子可以進(jìn)入晶胞間，故其親水性、膨脹性、收縮性最大。蒙脫石2.2.1.2土粒粒組土粒的個體特征主要包括：土粒的大小和形狀。土粒形狀：粗大土粒呈塊狀或粒狀，細(xì)小土粒主要呈片狀。土粒大?。阂卜Q為粒度，以粒徑表示，。粒組：介于一定粒度范圍內(nèi)的土粒。天然土由無數(shù)大小不同的土粒組成，逐個研究它們的大小是不可能的，作法是將工程性質(zhì)相近的土粒合并成一組，稱為粒組。界限粒徑：劃分粒組的分界尺寸?！?/p>

5、土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145-90）采用的界限粒徑為：200、60、2、0.075、0.005mm，分成六大粒組?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）和《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)采用的界限粒徑則將60mm改為20mm，其余不變。土的粒度分析（顆粒級配）：用土中各粒組的相對含量來表示?！锻恋墓こ谭诸悩?biāo)準(zhǔn)》（GBJ145-90）的粒組劃分粒度成分分析試驗(yàn)土的粒度成分是通過土的顆粒分析試驗(yàn)測定的。最常用的顆分試驗(yàn)方法有篩分法和沉降分析法兩種。篩分法：適用于粒徑大于0.075mm的土。沉降分析法：適用于粒徑小于0.075mm的土。篩分法：適用于粒徑大于0.0

6、75mm的土利用一套孔徑由大到小的篩子，將事先稱過質(zhì)量的干試樣放入篩中，經(jīng)過充分震搖后，把留在各級篩上的土粒分別稱量，算出小于某粒徑的土粒含量，用以確定土中各粒組的土粒含量。篩的孔徑有：60,40,20,10,5,2,1.0,0.5,0.25,0.1,0.075mm干土質(zhì)量篩分試驗(yàn)篩分試驗(yàn)示意圖m1盤底m275μmm3106μmm4250μmm5425μmm6850μmm72mm篩孔孔徑沉降分析法（常用比重計(jì)法）：適用于粒徑小于0.075mm的土比重計(jì)法是利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來確定小于某粒徑的土粒含量。將一定質(zhì)量土浸入水中攪拌成懸液，攪拌停止后，土粒便開始下沉，懸液的濃度隨

7、之發(fā)生變化。利用特制的比重計(jì)，在不同時(shí)刻測懸液濃度的變化。即可換算出相應(yīng)的粒徑及小于該粒徑的土粒質(zhì)量，繪出級配曲線。顆粒分析的先進(jìn)方法－激光顆分采用粒徑累計(jì)曲線表示土的顆粒級配；繪制粒徑級配曲線時(shí)，以小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)；以粒徑（mm）為橫坐標(biāo)，由于粒徑的值域很寬，采用對數(shù)坐標(biāo)表示。粒度成分分布曲線小于某粒徑的土重含量（%）0.0010.010.111002040608