河海土力学第一章

（二）土的结构 单粒结构
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-3 土的结构
（二）土的结构 蜂窝状结构
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-3 土的结构
（二）土的结构 絮状结构：角、边与面接触时净引力最大，因此絮状结构 的特征是土粒之间以角、边与面的接触或边与边的搭接形 式为主。这种结构的土粒呈任意排列，具有较大的孔隙， 其强度低，压缩性高，对扰动比较敏感。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
（二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物： 蒙脱石：伊利石进一步风化， 2：1型晶格，晶层没有钾 离子连接，而是有水分子进入；连接弱。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
（三）土粒的大小和土的级配 粒组：把工程性质相近的土粒合并为一组；某粒组的土 粒含量定义为该粒组的土粒质量与干土总质量之比。
残积土 河流冲积土 风积土 土 运积土 冰碛土 沼泽土 残积土 冲积土 无机土运积土风积土 土 冰碛土 有机土(沼泽土)
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-1

土的形成
土力学
河海大学岩土工程科学研究所
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-1

土的形成
土是松散颗粒的堆积物，是岩石风化的产物（人工破碎： 堆石坝的坝壳料；相当于物理风化）。 土是指覆盖在地表的没有胶结或弱胶结的颗粒堆积物。


根据来源分：有机土和无机土
粘 土
粘 土
碎 石
碎石
细 砂 粗 砂
卵石
第一章 土的物理性质指标与 工程分类

次生矿物：由原生矿物经化学风化作用而形成的矿物。 颗粒较细，一般为粘土矿物，形成粘性土。高岭石、伊 利石、蒙脱石；片状、极细；吸水力强、活泼、有塑性。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
（二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物：由各种硅酸盐矿物分解形成的水铝硅酸盐矿 物。 其结构可分为晶体和非晶体，以晶体矿物为主。
mi X 100 m

式中：mi，m－分别为小于某粒径的土粒质量及试样总质 量
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
（四）颗粒大小分析试验 筛分法
颗分筛
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一、土的固相
（四）颗粒大小分析试验 密度计法：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的方法。 通过密度计测定土水悬浊液的密度来确定。
残积土：岩石风化后仍留在原地的堆积物。
特点： 湿热地带，粘土，深厚，松软，易变； 寒冷地带，岩块或砂，物理风化，稳定。
黄河峡谷－那西瓦水电站坝基施工
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1-1

土的形成
运积土：岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等 搬运离开生成地点后再沉积下来的堆积物。又分为冲积 土、风积土、冰碛土和沼泽土等。
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一、土的固相
（二）粘土矿物的晶体结构 硅片：基本单元是硅－氧四面体，底面每个氧离子为2个 相邻单元的硅原子共有组成六边形孔硅片；
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一、土的固相
（二）粘土矿物的晶体结构 铝片：铝（镁）－氢氧（氧）八面体，每个氢氧离子为2 个相邻单元的铝原子共有组成铝片；
1-1

土的形成
岩石风化分为物理风化和化学风化。 物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪 的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀 等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的 过程。

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1-1

土的形成
化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等 各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳 化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化， 分解位极细颗粒的过程。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-3 土的结构
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-4 土的物理性质指标
可分为两类： 一类是必须通过试验测定的，如含 水率、密度和土粒比重，称为直接 指标； 另一类是根据直接指标换算的，如 孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为 间接指标。
三、土的气相

存在土中的气体分为两种基本类型： 一种是与大气连通的气体； 另一种是与大气不连通的以气泡形式存在的封闭气体。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-3 土的结构
（一）土粒间的相互作用 当粘粒在溶液中沉淀时，粒间引力主要 是范得华力（分子键），还有吸着水层 中异性电荷引起的静电引力。 引力：范得华力总是在极性颗粒之间产 生引力，但它是一种短程力，约随粒间 间距的六次方递减，而与溶液的性质无 关。

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1-2 土的组成
根据土的粘性分： 粘性土：颗粒很细； 无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚至堆石 （直径几十cm甚至1m）
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一、土的固相
（一）成土矿物 原生矿物：由物理风化生成的土粒；颗粒较粗，一般为 无粘性土；石英、长石、云母等；圆形、板状、块状； 吸水力弱、稳定、无塑性；砂多为石英。
二、土的液相ห้องสมุดไป่ตู้
（一）吸着水 强吸着水性质接近于固体，冰点很低，沸点较高，且不能 传递压力。

弱吸着水也称为薄膜水，不能传递压力，也不能在孔隙水 中自由流动，但它可以因电场引力的作用从水膜厚的地方 向水膜薄的地方转移。由于它的存在，使土具有塑性、粘 性、影响土的压缩性和强度，并使土的透水性变小。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
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1-1

土的形成
冲积土：由水流冲积而成；颗粒分选、浑圆光滑 风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来 的堆积物；没有层理、细砂或粉粒；黄土 冰碛土：由冰川剥落、搬运形成的堆积物；不成层、从 漂石到粘粒； 沼泽土：在沼泽地的沉积物；含有机质、压缩性高、强 度低；
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一、土的固相

土的级配的连续性也可用粒 组频率曲线来反映。双峰， 谷点<3％，不连续； 规范：纯净砾、砂，Cu>=5， 且Cc=1~3时，级配良好，否 则，不良。

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二、土的液相
（一）吸着水 由土颗粒表面电分子力吸附在土粒表面的一层水。

筛分法：粒径>0.075mm 密度计法：粒径<0.075mm 联合测定：既有粒径>0.075mm，又有粒径>0.075mm
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一、土的固相
（四）颗粒大小分析试验 筛分法：利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取 得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上 充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，按下式计 算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X（％）
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1-3 土的结构
（一）土粒间的相互作用 斥力：在两个土粒互相靠近， 使颗粒表面吸着水层相搭接 时，吸着水层中的阳离子不 足以平衡土粒上的净负电荷 就发生粒间斥力。大小取决 于溶液的性质，并随粒间间 距的指数函数递减。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
1-3 土的结构
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
(五)颗粒分析试验曲线的主要用途 根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均匀系 数Cu和曲率系数Cc，它们的定义为： 2 d 60 d30 Cu Cc d10 d10 d 60 式中：d10，d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土 粒含量分别为10％，30％和60％时所对应的粒径。d10称 为有效粒径；d60称为限制粒径。
密度计
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一、土的固相
（四）颗粒大小分析试验 土的级配曲线 粒径分布曲线 粒组频率曲线
粒径分布曲线
粒组频率曲线
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
(五)颗粒分析试验曲线的主要用途 按粒径分布曲线可求得： 土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评估土 的工程性质； 某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
（二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物： 高岭石：长石风化产物，1：1型晶格，一个硅片＋一个 铝片＝一个晶层，晶层靠氢键连接，一个颗粒多达近百 个晶层。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
一、土的固相
（二）粘土矿物的晶体结构 粘土矿物： 伊利石：云母在碱性介质中风 化产物， 2：1型晶格，二个硅 片＋一个铝片＝一个晶层，晶 层靠钾离子连接，比较稳定， 但不如氢键；
二、土的液相
（一）吸着水 吸着水厚度影响因素： 成土矿物； 阳离子浓度及化学性质：阳离子价低，厚；阳离子浓度 高，薄.
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
二、土的液相
(二）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 自由移动的水称为自由水。 分为毛细管水和重力水
第一章 土的物理性质指标与 工程分类

吸着水可分为强吸着水和弱吸着水。
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
二、土的液相
第一章 土的物理性质指标与 工程分类
二、土的液相
（一）吸着水 大多数粘粒表面带有净的负电荷 原子替代; 断键; 氢氧离子中的氢离子被离解;