土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)

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1、精品課程《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》第一章第一章土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.土的生成學(xué)習(xí)要點(diǎn)簡要了解什么是土，它是怎樣生成的，從土的形式來看它有什么特點(diǎn)。2.土的三相組成學(xué)習(xí)土的固體顆粒、礦物成分、土粒形狀、土中水、土中氣等內(nèi)容，掌握土的額粒級(jí)配的含義及顆粒級(jí)配累積曲線的做法、用途，區(qū)分開三大類礦物成分(高嶺石、伊里石、蒙脫石)不同性質(zhì)，土中水的主要形態(tài)類型。3.土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造學(xué)習(xí)顆粒間的作用力、顆粒間的排列型式(結(jié)構(gòu)類型)、土的構(gòu)造、粘性土的靈敏度，掌握單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)、絮狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與不同，了解土的層狀構(gòu)造、分散構(gòu)造、結(jié)構(gòu)狀構(gòu)造、裂隙狀構(gòu)造，理解靈敏度

2、的含義與劃分。第一節(jié)土的形成一、土和土體的概念1．土(soil)地球表面30－80km厚的范圍是地殼。地殼中原來整體堅(jiān)硬的巖石，經(jīng)風(fēng)化、剝蝕搬運(yùn)、沉積，形成固體礦物、水和氣體的集合體稱為土。土是由固體相、液相、氣體三相物質(zhì)組成；或土是由固體相、液體相、氣體相和有機(jī)質(zhì)（腐殖質(zhì)）相四相物質(zhì)組成。不同的風(fēng)化作用，形成不同性質(zhì)的土。風(fēng)化作用有下列三種：物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化。2．“土體”(soilmass)土體不是一般土層的組合體，而是與工程建筑的穩(wěn)定、變形有關(guān)的土層的組合體。土體是由厚薄不等，性質(zhì)各異的若干土層，以特定的上、下次序組合在一起的。二、土和土

3、體的形成和演變地殼表面廣泛分布著的土體是完整堅(jiān)硬的巖石經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕等外力作用而瓦解的碎塊或礦物顆粒，再經(jīng)水流、風(fēng)力或重力作用、冰川作用搬運(yùn)在適當(dāng)?shù)臈l件下沉積成各種類型的土體。再搬運(yùn)過程中，由于形成土的母巖成分的差異、顆粒大小、形態(tài)，礦物成分又進(jìn)一步發(fā)生變化，并在搬運(yùn)及沉積過程中由于分選作用形成在成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和性質(zhì)上有規(guī)律的變化。土體沉積后：a.將經(jīng)過生物化學(xué)及物理化學(xué)變化，即成壤作用，形成土壤（1）靠近地表的土體b.未形成土壤的土，繼續(xù)受到風(fēng)化、剝蝕、侵蝕而再破碎、再搬運(yùn)、再沉積等地質(zhì)作用。（2）時(shí)代較老的土，在上覆沉積物的自重壓力及地下水的作用下

4、，經(jīng)受成巖作用，逐漸固結(jié)成巖，強(qiáng)度增高，成為“母巖”。11安徽理工大學(xué)精品課程《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》第一章總之，土體的形成和演化過程，就是土的性質(zhì)和變化過程，由于不同的作用處于不同的作用階段，土體就表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。三、土的基本特征及主要成因類型（一）土的基本特征從工程地質(zhì)觀點(diǎn)分析，土有以下共同的基本特征：1．土是自然歷史的產(chǎn)物土是由許多礦物自然結(jié)合而成的。它在一定的地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)，經(jīng)過各種復(fù)雜的自然因素作用后形成各類土的形成時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境以及方式不同，各種礦物在質(zhì)量、數(shù)量和空間排列上都有一定的差異，其工程地質(zhì)性質(zhì)也就有所不同。2．土是相系組合體土是由三相

5、（固、液、氣）或四相（固、液、氣、有機(jī)質(zhì)）所組成的體系。相系組成之間的變化,將導(dǎo)致土的性質(zhì)的改變。土的相系之間的質(zhì)和量的變化是鑒別其工程地質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)重要依據(jù)。它們存在著復(fù)雜的物理～化學(xué)作用。3．土是分散體系由二相或更多的相所構(gòu)成的體系，其一相或一些相分散在另一相中，謂之分散體系。根據(jù)固相土粒的大小程度(分散程度)，土可分為①粗分散體系（大于2μ），②細(xì)分散體系，（2～0.1μ），③膠體體系（0.1～0.01μ），④分子體系（小于0.01μ）。分散體系的性質(zhì)隨著分散程度的變化而改變。粗分散與細(xì)分散和膠體體系的差別很大。細(xì)分散體系與膠體具有許多共性，可將它

6、們合在一起看成是土的細(xì)分散部分。土的細(xì)分散部分具有特殊的礦物成分，具有很高的分散性和比表面積，因而具有較大的表面能。任何土類均儲(chǔ)備有一定的能量，在砂土和粘土類土中其總能量系由內(nèi)部儲(chǔ)量與表面能量之和構(gòu)成，即：E總＝E內(nèi)＋E表4．土是多礦物組合體在一般情況下，土將含有5～10種或更多的礦物，其中除原生礦物外，次生粘土礦物是主要成分。粘土礦物的粒徑很?。ㄐ∮?.002mm），遇水呈現(xiàn)出膠體化學(xué)特性。（二）土體的主要成因類型按形成土體的地質(zhì)營力和沉積條件（沉積環(huán)境），可將土體劃分為若干成因類型：如殘積、坡積、洪積……現(xiàn)就介紹幾種主要的成因類型、土體的性質(zhì)成分及其

7、工程地質(zhì)特征。1．殘積土體的工程地質(zhì)特征殘積土體是由基巖風(fēng)化而成，未經(jīng)搬運(yùn)留于原地的土體。它處于巖石風(fēng)化殼的上部，是風(fēng)化殼中劇風(fēng)化帶。殘積土一般形成剝蝕平原影響殘積土工程地質(zhì)特征因素主要是氣候條件和母巖的巖性：1）氣候因素氣候影響著風(fēng)化作用類型從而使得不同氣候條件不同地區(qū)的殘積土具有特定的粒度成分、礦物成分、化學(xué)成分。①干旱地區(qū)：以物理風(fēng)化為主，只能使巖石破碎成粗碎屑物和砂礫，缺乏粘土礦物，具有礫石類土和工程地質(zhì)特征。②11安徽理工大學(xué)精品課程《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》第一章半干旱地區(qū)：在物理風(fēng)化的基礎(chǔ)上發(fā)生化學(xué)變化，使原生的硅酸鹽礦物變成粘土礦物；但由于雨量稀

8、少，蒸汽量大，故土中常含有較多的可溶鹽類；如碳酸鈣、硫酸鈣等。③潮濕地區(qū)：a、在