1 土的组成

③、絮状结构
粒径小于0.005mm的粘土颗 粒，在水中长期悬浮并在水中 运动时，形成小链环状的土集 粒而下沉。这种小链环碰到另 一小链环被吸引，形成大链环 状的絮状结构。 特点：不稳定的，随溶液性质 的改变或受到震荡后可重新分 散。 图1-19 土的絮凝结构
• 2 土的构造（了解）
同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部 分之间的相互关系的特征。 土层在空间的赋存状态。 土的构造最主要的特征是成层性，即层理构造。常 见的有水平层里结构和交错层里结构。 土的构造另一个特征是土的裂隙性。裂隙的存在降 低了土的稳定性，增加了透水性，对工程不利。
颗分筛
筛分法（d>0.075mm的土）
图1 振动筛
例1-1：取风干的天然土样500g，进行筛分法和密度计 法测量其粒组含量。 粗粒部分筛分试验结果
筛孔粒径/mm 各层筛子上土 粒质量/g 各层筛子上土 粒的相对含量% 10 5 2.0 45 9 78 1.0 60 12 66 0.5 55 11 55 0.25 95 19 36 0.15 50 10 26
图1-6 土的矿物成分与粒组的关系
1.5土的结构和构造
•1 土的结构（了解）
土的结构是指土粒的原位集合体特征，是由土粒单元 的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综 合特征。 ①、单粒结构
粗颗粒土在水中或空气 中下沉而成的。为碎石土 和砂类土的结构特征。 特点：土粒间的分子吸 引力很小，颗粒几乎没有 联结。
0.075～0.05
25 5 16(<0.05)
0.05～0.01
50 10 6(<0.01)
合计
105g 21% 累计百 分含量
粒组的百分 含量%
小于粒组的 百分含量% 粒组名称
粉粒
粘粒
3、颗粒级配累计曲线
用单对数纸表示颗粒级配曲线 横坐标(按对数比例尺)：表示某一粒径（d）； 纵坐标：表示小于某一粒径的土粒百分含量（%）。
粗粒组：粒径在60mm—0.075mm之间
细粒组：粒径<0.075mm
表1-1 土粒粒组的划分
2 颗粒分析试验
a. 筛分法：适用于粒径在60mm--0.075mm之间的粗颗粒土。
b. 密度计法：适用于粒径小于0.075mm的细颗粒土。
c. 综合分析: 筛分法和密度计法结合
筛分法： 适用于粒径大于0.075mm的 土
表1-2
0.075 25 5 21 <0.075 105 21 21 合计 500g 100% 累计百 分含量
25 40 5 8
小于各层筛孔 直径的土粒含 量%
粒组名称
95 87 砾粒
砂粒
细粒组
细粒部分密度计试验结果
粒组
粒组的含量g
表1-3
0.01～0.005
30 6 0(<0.005) 〈 0.005 0 0
4 土的组成;
土是由颗粒（固相）、水（液相）和气（气相）
三相组成。
5 土的特性：
散体性、多相性、自然变异性。
§1.2 土中固体颗粒
1.2.1 土粒粒度分析方法
土粒的大小称为粒度，以粒径表示，mm； 界于一定粒度范围的土粒称为粒组；
划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
1 粒组划分 根据《土的分类标准》（GBJ145-90)，粒组划分为 巨粒组：粒径>60mm
图1-17 土的单粒结构
②、蜂窝结构
当土颗粒较细，在水 中单个下沉，碰到已沉积 的土粒，由于土粒之间的 分子吸力大于颗粒自重 ， 则土粒被吸引不再下沉 ， 逐渐形成土粒链，土粒链 组成弓架结构，形成很大 孔隙的蜂窝状结构。
特点：孔隙大，高水平荷 载作用Hale Waihona Puke ，结构破坏，易 导致严重的地基沉降。
图1-18 土的蜂窝结构
d30（中值粒径）—小于该粒径的含量占总量的30%
该指标考虑了中间粒径的
影响； Cc大于3，曲率变化快， 土均匀； Cc小于1，曲率变化平缓， 中间颗粒少；
4 土级配优劣的标准
a、级配良好土：曲线光滑连续，不存在平台段，坡
度平缓，满足Cu>5及Cc=1-3两个条件，如B曲线
图2-2 土的颗粒级配曲线
1.2.2 土粒的矿物成分
无机矿物 颗粒
原生矿物颗粒： 原岩经物理风化（机械破 碎过程）形成的。如石英、 云母、长石等。 原岩经化学风化（成分改 次生矿物颗粒： 变过程）形成的。如粘土 矿物、氧化物胶体和盐类 等
土粒
有机物：微生物参与风化过程，土中产生了有机质成
分。如淤泥或淤泥质土等。
粗大土粒是原生矿物颗粒； 细小土粒是次生矿物颗粒或有机物的介入。
两个指标表示大小、均匀程度及其级配情况
d 60 不均匀系数： Cu d10
d60（限制粒径）—小于该粒径的含量占总量的60% d10（有效粒径）—小于该粒径的含量占总量的10%
该指标考虑了大颗粒和小颗
粒含量的差异； Cu愈大，颗粒愈不均匀；
曲率系数：
2 d 30 Cc d 60 d10

• 化学风化

特征: 风化后的产物改变其矿物的化学成分，形 成新的矿物。 生成产物: 属于次生矿物颗粒,易生成细粒土，最 主要的是粘土颗粒及大量的可溶性盐。 产生化学风化的原因 ①、水解作用 ②、水化作用


③、氧化作用
④、溶解作用
3 不同形成条件下土的特点
• 残积土
特点: 颗粒表面粗 糙、多棱角、粗 细不均匀、无层 理。
图1-3 洪积土（物、层）断面
图 l-4
冲积土
作用力： 河流流水 特点: 由于经过较 长时间的搬运， 浑圆度和分选性 更为明显，常形 成砂土层和粘性 土层交叠的地层。
图1-6 山区河谷断面示例
湖泊沼泽沉积土——缓慢的水流或静水条件
这种土的特征，除了含有细微的颗粒外，常伴有生物 化学作用所形成的有机物的存在，成为具有特殊性质的淤 泥或淤泥质土，工程性质都很一般。 海相沉积土——海水 特点: 颗粒细，表层土质松软，工程性质较差。 风积土——风力 特点: 沙丘在风力的推动下随时改变形状和位置； 黄土具有湿陷性。 冰积土——冰川或冰水 特点: 颗粒粗细变化也较大，土质不均匀 。
第一章 土的组成
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 概述 土中固体颗粒 土水、气 粘土颗粒与水的作用 土的结构和构造
§1.1 概述
1 土的定义： 土是由岩石风化形成的大小悬殊的 颗粒， 经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的 沉积物，地质学上称为第四纪沉积物。
风化作用
岩石
沉积过程
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
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。
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。不少坚硬和硬塑状态的粘性土具有此 种构造。黄土具有特殊的柱状裂隙。裂隙破坏土的整体性， 增大透水性，对工程不利。
图1-1 残积土
坡积土 作用力： 重力、雨 水或雪水。
图1-2 坡积土（物、层）断面
特点: 搬运距离 短；土中组成 物的尺寸相差 很大，性质很 不均匀 。
洪积土
作用力： 暴雨或山洪 特点: 有一定的分选性， 搬运距离近的沉积物 颗粒较粗，力学性质 较好；搬运距离远的 沉积物颗粒较细，力 学性质较差。洪积土 还常呈现不规则交错 的层理构造。
b、级配不良土：级配曲线坡度陡峭，粗细颗粒均匀；
级配曲线存在平台段，即存在不连续粒径。 不
能同时满足Cu>5及Cc=1-3两个条件，如C、A曲线
图2-2 土的颗粒级配曲线
5 土级配的工程应用
1 作为建筑地基，级配良好的土强度和稳定性好。 2 作为填方建筑材料，级配良好的土可以获得较 大的密实度。 3 混凝土也采用大小相连的级配方式，如大石、 小石、中砂、粉煤灰和水泥。 4 但级配不好的土，或称为均匀的土应用也很广， 如反滤料，一般要求Cu<5。
土
2 风化作用
在阳光、大气、水等因素的作用下岩石崩解、 破碎的过程，分为物理风化和化学风化。
• 物理风 化 特征:

风化后的产物仅由大变小，化学成分不变， 物理化学性状较稳定。
生成产物: 属于原生矿物颗粒,易生成巨粒土、粗 粒土，如漂石、砾类土、砂类土等. 产生物理风化的原因 ①、地质构造力 ②、温差 ③、冰胀 ④、碰撞