3 土的结构和土体结构
化学连结包括：共价键连结、离子键连结、金属键连结 具有化学连结的土，强度高，压缩性低； (2) 静电连结：电性不同的两种粘粒直接吸引。 (3) 离子—静电连结:带负电荷的粘粒被介于其间的阳离子静电吸引而
成。
(4) 毛细力连结：存在于土的三相交界面上，在毛细管内的水形成弯液 面力使土粒靠近而连结。 (5) 分子连结：是由分子力或范德华力来实现的。
3.土的结构和土体结构
1
土的结构：微观结构（光学显微镜）和宏观结构（肉眼或放大镜） 土的粒度成分是土的重要结构指标，反映土粒的大小和含量；
2.1 土的结构连结分类
土的结构连结:指组成土的颗粒之间的连结，组合关系，简称连结。土 的重要结构特征，也是决定土的性质的重要因素。
2.1.1 按连结物质性质的分类
重力，毛细力 点与点、点与面 原生矿物
§1 土的物性与分类
三.细粒土的结构
• 示意图
§1.4 土的结构
片堆结构 (分散结构)
片架结构 (凝聚结构) 海水中沉积 表面力、胶结力 （斥力减小引力增加） 边、角与面 边、角与边
• 形成环境 • 粒间作用力
• 排列形式 • 矿物成分
淡水中沉积
表面力、胶结力 （粒间斥力占优势） 面与面 次生矿物
qu qu
3 0
相同含水量、密度
St 1 1-2 2-4 4-8 816 >16
粘性土 不灵敏 低灵敏 中等灵敏 灵敏 很灵敏 流动
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
ห้องสมุดไป่ตู้2. 粘性土的触变性
含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低， 又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称 为触变性。 土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起 的，是土结构随时间变化的宏观表现。 目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。
5
2.2.2 细粒土的排列方式
(1) 按孔隙比的大小分：
松散排列的土：孔隙比>1.0 中密排列的土： 0.7 <孔隙比<1.0 紧密排列的土：孔隙比<0.7
2.2.3 细粒土的孔隙特征
(1) 孔隙特征：主要是指孔隙大小、形状、分布及连通情况。 (2) 细粒土孔隙类型：粒间孔隙、粒内孔隙、溶蚀孔隙、大孔隙。
8
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
重塑土的强度
<
原状土的强度
土粒间的作用力 粗粒土的结构
土的结构
影 响
力学特性 土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结
细粒土的结构
粘性土的结构性指标
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
一. 土粒间的作用力
重 力 —土颗粒的自重形成的方向向下的力 — 砂性土
毛细力
力 学 特 性 有 何 差 异 ？
次生矿物
天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
四. 反映粘性土结构性的指标
原状土
1.粘性土的灵敏度— St
粉碎 重塑 重塑土
结构 性 相同含水量 密度、组成 强度降低
St
qu qu
原状土的无侧限抗压强度 = 重塑土的无侧限抗压强度
2.3.2 细粒土的微观结构类型
最早研究的是汰沙基，60年代，把微观结构的研究与土的工程地质性质、 土的成因、后生变化联系在一起；
l 分类:骨架状结构、絮凝状结构、团粒状结构、叠片状结构、凝块状
7
2.3.3 研究土结构的方法
细粒土——聚乙二醇胶结；X射线能谱和波谱分析法；压汞法；电子显微 镜
l 粗粒土——粒度分析（筛析法），双目放大镜或显微镜进行观察； l
6
2.3 土的结构类型及研究方法
2.3.1 粗粒土的微观结构类型
(1) 粗粒土的结构主要为单粒结构 (2) 根据单粒间的排列接触关系：松散结构、紧密结构 (3) 结论:具有单粒排列的卵粒类土和砂类土，孔隙大，透水强，土粒
间一般没有内聚力，但土粒相互依靠支撑，内摩擦力较大，受压力时土体
积变化较小。
3
l 接触类型：同相型接触、过渡型接触、近凝聚型接触、远凝聚
型接触。
结论：从同相型接触至远凝聚型接触，连接力由强变弱，细粒 土的强度也由强变弱。
4
2.2 土的排列方式与孔隙类型
排列方式：指土颗粒排列的松紧程度。
2.2.1 粗粒土的排列方式与孔隙类型
(1) 粗粒土的排列方式： ① 松散: 孔隙比max：0.91 ② 紧密: 孔隙比min: 0.35 (2) 结论: ① 土粒表面越光滑,越不易保持“松散排列”,而易成为“紧密排列”。 ② 单粒排列的易变性，与土的粒度成分、颗粒形状、矿物成分、粒间 连结、土中含水情况有关。
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
小结
土的结构
土粒间的作用力
粗粒土的结构 土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结
细粒土的结构
粘性土的结构性指标
— 土中毛细作用形成的力
— 细砂、细粒土 — 粘性土
胶结力
— 土粒间的胶体物质形成的作用力 — 粘性土
颗粒表面力
— 库 仑 力： 颗粒表面的静电引力或斥力 — 范德华力： 颗粒接触点处的分子间引力
§1 土的物性与分类
二.粗粒土的结构
§1.4 土的结构
• 示意图
单粒结构
• 粒间作用 力 • 排列形式 • 矿物成分
2.3.4 土体结构（构造）
土体结构：土层组合和被节理、裂隙等切割后形成的土块在土体内排列、 组合方式； 决定了土的工程地质性质 l 土的构造：在土体之中组合单元体的特点。 物质组成 结构构造 存在基础 存在形式
(1)土体结构：
l 原生结构：是在土体形成时具有的一定的结构特征。
流水形成的层理、风积形成的均质结构、残积、洪积、冰积等形成的 无序状结构。
① 结合水连结:通过粒间的结合水膜而使邻近土颗粒连结起来的连结
形式。细粒土特有的连结形式； ② 胶结连结：土粒由某些物质胶结起来形成的连结。 ③ 毛细水连结：砂土在潮湿时，砂粒，粉粒间有毛细水弯液面力（或
称毛细压力）作用于土粒，将土粒暂时地连结在一起。
2
2.1.2 按连结力的性质分类
(1) 化学连结：是由原子的外围电子，即价电子来实现的连结。
成。
(4) 毛细力连结：存在于土的三相交界面上，在毛细管内的水形成弯液 面力使土粒靠近而连结。 (5) 分子连结：是由分子力或范德华力来实现的。
3.土的结构和土体结构
1
土的结构：微观结构（光学显微镜）和宏观结构（肉眼或放大镜） 土的粒度成分是土的重要结构指标，反映土粒的大小和含量；
2.1 土的结构连结分类
土的结构连结:指组成土的颗粒之间的连结，组合关系，简称连结。土 的重要结构特征，也是决定土的性质的重要因素。
2.1.1 按连结物质性质的分类
重力，毛细力 点与点、点与面 原生矿物
§1 土的物性与分类
三.细粒土的结构
• 示意图
§1.4 土的结构
片堆结构 (分散结构)
片架结构 (凝聚结构) 海水中沉积 表面力、胶结力 （斥力减小引力增加） 边、角与面 边、角与边
• 形成环境 • 粒间作用力
• 排列形式 • 矿物成分
淡水中沉积
表面力、胶结力 （粒间斥力占优势） 面与面 次生矿物
qu qu
3 0
相同含水量、密度
St 1 1-2 2-4 4-8 816 >16
粘性土 不灵敏 低灵敏 中等灵敏 灵敏 很灵敏 流动
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
ห้องสมุดไป่ตู้2. 粘性土的触变性
含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低， 又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称 为触变性。 土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起 的，是土结构随时间变化的宏观表现。 目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。
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2.2.2 细粒土的排列方式
(1) 按孔隙比的大小分：
松散排列的土：孔隙比>1.0 中密排列的土： 0.7 <孔隙比<1.0 紧密排列的土：孔隙比<0.7
2.2.3 细粒土的孔隙特征
(1) 孔隙特征：主要是指孔隙大小、形状、分布及连通情况。 (2) 细粒土孔隙类型：粒间孔隙、粒内孔隙、溶蚀孔隙、大孔隙。
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§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
重塑土的强度
<
原状土的强度
土粒间的作用力 粗粒土的结构
土的结构
影 响
力学特性 土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结
细粒土的结构
粘性土的结构性指标
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
一. 土粒间的作用力
重 力 —土颗粒的自重形成的方向向下的力 — 砂性土
毛细力
力 学 特 性 有 何 差 异 ？
次生矿物
天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
四. 反映粘性土结构性的指标
原状土
1.粘性土的灵敏度— St
粉碎 重塑 重塑土
结构 性 相同含水量 密度、组成 强度降低
St
qu qu
原状土的无侧限抗压强度 = 重塑土的无侧限抗压强度
2.3.2 细粒土的微观结构类型
最早研究的是汰沙基，60年代，把微观结构的研究与土的工程地质性质、 土的成因、后生变化联系在一起；
l 分类:骨架状结构、絮凝状结构、团粒状结构、叠片状结构、凝块状
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2.3.3 研究土结构的方法
细粒土——聚乙二醇胶结；X射线能谱和波谱分析法；压汞法；电子显微 镜
l 粗粒土——粒度分析（筛析法），双目放大镜或显微镜进行观察； l
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2.3 土的结构类型及研究方法
2.3.1 粗粒土的微观结构类型
(1) 粗粒土的结构主要为单粒结构 (2) 根据单粒间的排列接触关系：松散结构、紧密结构 (3) 结论:具有单粒排列的卵粒类土和砂类土，孔隙大，透水强，土粒
间一般没有内聚力，但土粒相互依靠支撑，内摩擦力较大，受压力时土体
积变化较小。
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l 接触类型：同相型接触、过渡型接触、近凝聚型接触、远凝聚
型接触。
结论：从同相型接触至远凝聚型接触，连接力由强变弱，细粒 土的强度也由强变弱。
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2.2 土的排列方式与孔隙类型
排列方式：指土颗粒排列的松紧程度。
2.2.1 粗粒土的排列方式与孔隙类型
(1) 粗粒土的排列方式： ① 松散: 孔隙比max：0.91 ② 紧密: 孔隙比min: 0.35 (2) 结论: ① 土粒表面越光滑,越不易保持“松散排列”,而易成为“紧密排列”。 ② 单粒排列的易变性，与土的粒度成分、颗粒形状、矿物成分、粒间 连结、土中含水情况有关。
§1 土的物性与分类
§1.4 土的结构
小结
土的结构
土粒间的作用力
粗粒土的结构 土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结
细粒土的结构
粘性土的结构性指标
— 土中毛细作用形成的力
— 细砂、细粒土 — 粘性土
胶结力
— 土粒间的胶体物质形成的作用力 — 粘性土
颗粒表面力
— 库 仑 力： 颗粒表面的静电引力或斥力 — 范德华力： 颗粒接触点处的分子间引力
§1 土的物性与分类
二.粗粒土的结构
§1.4 土的结构
• 示意图
单粒结构
• 粒间作用 力 • 排列形式 • 矿物成分
2.3.4 土体结构（构造）
土体结构：土层组合和被节理、裂隙等切割后形成的土块在土体内排列、 组合方式； 决定了土的工程地质性质 l 土的构造：在土体之中组合单元体的特点。 物质组成 结构构造 存在基础 存在形式
(1)土体结构：
l 原生结构：是在土体形成时具有的一定的结构特征。
流水形成的层理、风积形成的均质结构、残积、洪积、冰积等形成的 无序状结构。
① 结合水连结:通过粒间的结合水膜而使邻近土颗粒连结起来的连结
形式。细粒土特有的连结形式； ② 胶结连结：土粒由某些物质胶结起来形成的连结。 ③ 毛细水连结：砂土在潮湿时，砂粒，粉粒间有毛细水弯液面力（或
称毛细压力）作用于土粒，将土粒暂时地连结在一起。
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2.1.2 按连结力的性质分类
(1) 化学连结：是由原子的外围电子，即价电子来实现的连结。
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土的工程性质_3章 土的结构和土体结构
3.4
土体结构
土体结构是指土层组合和被节理、裂隙等切 割后形成的土块在土体内排列、组合方式。
整个土层(土体)构成上的不均匀性特征的总合。 不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成 颗粒大小悬殊及裂隙发育程度与特征等。 不均匀性的原因：土的矿物成分及结构变化所造成 的
流水形成的层理 风积形成的均质结构
土中的孔隙大体上可以分为以下四种孔隙：
粒间孔隙
粒内孔隙
溶蚀孔隙
大孔隙
3.3 土的结构类型及研究方法
一、粗粒土的微观结构类型 分为松散结构和紧密结构。 松散砂土，由于其孔隙较大，土粒位置不固 定，在较大压力，特别是动荷作用下变形时， 颗粒滑动或滚动到紧密状态，孔隙比随之减 小；而紧密砂土在外力作用下孔隙比增大。 这种结构的变化影响到土层或土坡的稳定性。
土体次生结构
粘性土中的裂隙、节理构造
膨胀土的裂隙常在其近地表2—3m以浅范围呈网状 分布，上宽下窄直至消失，一般宽度常达2—5mm， 内充填有高岭石或伊利石等粘土矿物，浸水后软化。粘 性土层的裂隙、节理构造，使土体丧失整体性，强度和 稳定性剧烈降低。
细粒土的排列，可以根据孔隙比的大小来判断其排 列的紧密程度。 通常我们按照孔隙比的大小将土的结构单元体的排 列分为： 孔隙比大于1.0的土称为“松散排列的土”； 孔隙比小于0.7的土称为“紧密排列的土”； 孔隙比为1.0~0.7的土称为“中密排列的土”。 一般情况下，呈紧密排列的土中结构单元体基本上 以镶嵌接触方式为主，而呈松散排列的土中结构单 元体基本上以架空的接触或凝聚型的接触方式为主 要类型。
3.蜂窝状结构是在连续沉积作用下堆 积而成的，粘土矿物片大多以边—面 彼此排列，形成类似蜂窝状的链状体 。从断面上看小孔密集，貌似蜂窝。
土的组成与构造
土的组成与构造
土随着生成环境、物质成分、形成年代的不 同，工程特性也复杂多变。生成不同性质的土体， 如软土、黄土、填土等。因此在建筑物设计前， 必须充分了解、研究建筑场地土(岩)层的工程地 质条件并作出正确的评价。 由于土是以矿物颗粒组成骨架的松散颗粒集 合体（松散体介质），必须通过专门的土工试验 技术进行研究。
（1）土颗粒的矿物成分
固体颗粒构成土的骨架，其大小和形状、矿物成分及其 组成情况是决定土物理力学性质的重要因素。 土的矿物成分主要取决于母岩的成分及其所经受的风化作 用、搬运及沉积作用。 土的固体颗粒物质成分有两大类： ①原生矿物。指物理风化产生的粗颗粒矿物，具有原来岩 石的矿物成分。常见的有长石、石英、云母等。 ②次生矿物。系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿 物。它们颗粒细小，呈片状，是粘性土固相的主要成分。
基本概念
重力水－存在于地下水位以下、 土颗粒电分子引力范围以外的水， 因为在本身重力作用下运动，故 称为重力水。 毛细水－受到水与空气交界面处 表面张力的作用、存在于地下水 位以上的透水层中自由水（图 2.7所示）。 土的毛细现象是指土中水在 表面张力作用下，沿着细的孔隙 向上及向其他方向移动的现象。
细粒
巨大的漂石
卵石
碎 石
粗 砂
细 砂
粘 土
（3）土的颗粒级配
颗粒级配：土中各粒组的相对含量，以各粒组重量与土粒 总重量比值的百分数表示。 要了解天然土颗粒的组成情况，不仅要了解土颗粒的大 小，而且要了解各种颗粒所占的比例。因为在自然界很难遇 到单一粒组所组成的土，绝大多数都是由几种粒组混合组成。 颗粒级配的表示方法：土的颗粒级配曲线（图2.5）。 颗粒级配好坏的评定方法： ①颗粒级配曲线形态直观判断：曲线平缓表示粒径大小相 差悬殊，颗粒不均匀，级配良好（如图2.5曲线B）；反之， 则颗粒均匀，级配不良（图2.5曲线A、C）。
土随着生成环境、物质成分、形成年代的不 同，工程特性也复杂多变。生成不同性质的土体， 如软土、黄土、填土等。因此在建筑物设计前， 必须充分了解、研究建筑场地土(岩)层的工程地 质条件并作出正确的评价。 由于土是以矿物颗粒组成骨架的松散颗粒集 合体（松散体介质），必须通过专门的土工试验 技术进行研究。
（1）土颗粒的矿物成分
固体颗粒构成土的骨架，其大小和形状、矿物成分及其 组成情况是决定土物理力学性质的重要因素。 土的矿物成分主要取决于母岩的成分及其所经受的风化作 用、搬运及沉积作用。 土的固体颗粒物质成分有两大类： ①原生矿物。指物理风化产生的粗颗粒矿物，具有原来岩 石的矿物成分。常见的有长石、石英、云母等。 ②次生矿物。系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿 物。它们颗粒细小，呈片状，是粘性土固相的主要成分。
基本概念
重力水－存在于地下水位以下、 土颗粒电分子引力范围以外的水， 因为在本身重力作用下运动，故 称为重力水。 毛细水－受到水与空气交界面处 表面张力的作用、存在于地下水 位以上的透水层中自由水（图 2.7所示）。 土的毛细现象是指土中水在 表面张力作用下，沿着细的孔隙 向上及向其他方向移动的现象。
细粒
巨大的漂石
卵石
碎 石
粗 砂
细 砂
粘 土
（3）土的颗粒级配
颗粒级配：土中各粒组的相对含量，以各粒组重量与土粒 总重量比值的百分数表示。 要了解天然土颗粒的组成情况，不仅要了解土颗粒的大 小，而且要了解各种颗粒所占的比例。因为在自然界很难遇 到单一粒组所组成的土，绝大多数都是由几种粒组混合组成。 颗粒级配的表示方法：土的颗粒级配曲线（图2.5）。 颗粒级配好坏的评定方法： ①颗粒级配曲线形态直观判断：曲线平缓表示粒径大小相 差悬殊，颗粒不均匀，级配良好（如图2.5曲线B）；反之， 则颗粒均匀，级配不良（图2.5曲线A、C）。
3-第三章土的结构和土体结构
所以，对于具有单粒结构的土体 ， 一般情况 ( 静荷载 所以 ， 对于具有单粒结构的土体，一般情况( 作用)下可以不必担心它的强度和变形问题。 作用)下可以不必担心它的强度和变形问题。
第三节 土的结构类型及研究方法
Hale Waihona Puke 二、细粒土的微观结构类型细粒土是集粒结构， 细粒土是集粒结构，即数个矿物晶体较牢固地聚合 在一起，在受到外力作用时， 在一起，在受到外力作用时，像一个颗粒那样起着 独立的作用。 独立的作用。 集粒有团聚体、絮凝体、团粒体、叠片体、 集粒有团聚体、絮凝体、团粒体、叠片体、凝块体 等形状。 等形状。
第三章 土的结构和土体结构
颗粒的大小、形状及表面特征 结构类型 结构类型： 颗粒的大小、形状及表面特征→结构类型：
粗大颗粒－－孔隙大而数量少； 粗大颗粒－－孔隙大而数量少； －－孔隙大而数量少 细小颗粒－－孔隙率大，但单个孔隙小 细小颗粒－－孔隙率大， －－孔隙率大 有棱角、片状、表面粗糙的颗粒－－结构松散、 －－结构松散 有棱角、片状、表面粗糙的颗粒－－结构松散、 透水性强； 透水性强； 细小颗粒、浑圆状的颗粒则相反， 细小颗粒、浑圆状的颗粒则相反，形成较紧密 的结构
第一节 土的结构连结
二、按连结力的性质分类
1、化学连结 、 2、静电连结 、 3、离子－静电连结 、离子－ 4、毛细力连结 、 5、分子连结 、 6、磁性连结 、
第二节 土的排列方式与孔隙类型
排列－－指土颗粒间排列组合关系， 排列－－指土颗粒间排列组合关系，即土颗 －－指土颗粒间排列组合关系 粒排列的松紧程度。 粒排列的松紧程度。 一、粗粒土的排列方式与孔隙类型
具有集合体结构的土体的特征
孔隙度很大(可达50％ 98％ 孔隙度很大 (可达 50％ -98％ ) ， 而各单独孔隙的直径 很小。特别是聚粒絮凝结构的孔隙更小，但孔隙度更大。 很小。特别是聚粒絮凝结构的孔隙更小，但孔隙度更大。 因此，土的压缩性更大； 因此，土的压缩性更大； 含水量很大，往往超过50％ 而且因以结合水为主， 含水量很大，往往超过50％，而且因以结合水为主， 排水困难，压缩过程缓慢； 排水困难，压缩过程缓慢； 具有大的易变性-不稳定性：外界条件变化(如加压、 具有大的易变性 -不稳定性 ： 外界条件变化 (如加压 、 震动、干燥、浸湿以及水溶液成分和性质变化等) 震动 、干燥 、 浸湿以及水溶液成分和性质变化等 )对它 的影响很敏感，且往往使之产生质的变化。 的影响很敏感，且往往使之产生质的变化。故集合体结 构又称为易变结构。例如， 构又称为易变结构。例如，软粘性土的触变性就是由于 这类结构的不稳定性而形成的一种持殊性质。 这类结构的不稳定性而形成的一种持殊性质。
第三章 土的结构和土体
• 2.胶结连结 • 土粒由某些物质胶结起来形成的连结称胶结连 结，通常都是在较长的地质年代中逐渐形成的， 胶结力都很强。 • 3.毛细水连结 • 砂土在潮湿时，砂粒、粉粒间有毛细水弯液 面力（或称毛细压力）作用于土粒，将土粒暂时 地连结在一起；但当砂土饱水或干燥失水时，这 种连结就消失了。
• 4.冰连结
•
•
•
基质状结构是以连续分布的无定向性的粘土矿物片为主 体 ，其中含有一些分布不规则、互不接触的粉粒和砂粒。 粘土矿物片以面－面、边－面、边－边三种方式排列，孔 隙分布均匀，无定向性，所以土的工程地质性质也无各向 异性。 凝块状结构是胶结物(主要以游离氧化物为主)将结构 单元体(单粒和集粒)覆盖在其内,表面无法看集粒内的结构 状态,外表似整体团块状,集粒内的孔隙多呈封闭状态。
• 并普遍存在于细粒土中。具有化学连结的土， 强度较高，压缩性较低。 • 2.静电连结
•
电性不同的两种粘粒直接吸引，便产生 静电连结。
这种连结类型是带负电荷的粘粒被介于 其间的阳离子静电吸引而形成的。
• 3.离子-静电连结
•
• 4.毛细力连结
•
毛细力连结存在于土的三相交界面上，在毛细 管内的水形成弯液面，弯液面力使土粒靠近而连 结。
薄片，在显微镜下观察其细微结构及微层理等；
•
二是采用X射线能谱和波谱分析法，定性和定量地测 定研究试样中矿物颗粒地排列方向特征；
• •
三是采用压汞法，定量测定土中孔隙的大小及多少； 四是目前应用较多，效果较好的方法——电子显微镜 法，观察细粒土的微观结构，并能直接观察粘粒的矿物成
分、结晶形状、颗粒间的接触连结关系和结构单元体的形
态，从而得到各细粒土的结构类型。
第四节 土体结构
岩土工程概论(1土的工程性质学生用)
sat d '
sat d '
课程
物理性质指标间的换算
常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个，通过 换算可以求出其余的六个。
e 1+e 1
Air Water Soil
Vv V Vs
Vv e Vs
体积
课程
物理性质指标间的换算 （一）孔隙比与孔隙率的关系
以上三种结构中，以密实的单粒结构工程性质最好。
课程
三、土的构造
土 的 不 均 匀 性
土的成层性-层理特征-层理构造 土的裂隙性-裂隙构造
分散构造-厚度大的粗粒土-性质相近、分布均匀
课程
四、土的物理性质
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，称为直接指标或土的基本物理指标； 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。
sat
'
ms w Vv V ms Vs w V
sat sat g
S r 1.0 S r 1.0 S r 0.0
' 'g
d d g
干密度
ms d V
V 1 e
V Gs w (1 w)
Vv e
W m g g V V
式中：W——土的重量，单位为kN；
g——重力加速度。
课程
（二）土粒比重Gs 土粒比重定义为土粒的质量（或重量）与同体积4℃时纯水的质量 （或重量）之比（无因次），其表达式为：
Gs
或
Vs w 4℃
ms
＝
w 4℃
s
ms
土是什么结构
土是什么结构
土：
它是土壤和岩石在各种自然环境中风化形成的大小不一的颗粒堆积。
一、土的组成
土壤是由颗粒(固相)、水溶液(液相)和气体(气相)组成的三相体系。
二、土的结构
土的结构是指土颗粒本身的特点和颗粒间相互关联的综合特征，一般分为两大基本类型：
1.单粒结构:也称团粒结构，是砾石(卵石)、砾质土、砂土等非粘性土的基本结构形式，对土的工程性质的影响主要在于其密实性。
2.团粒结构:也叫团粒结构或絮凝结构，是粘性土所特有的。
三、土的构造
土结构是指整个土层(土体)的不均匀性特征的总和，反映了土的力学性质和其他工程性质的各向异性或土体各部分的不均匀性。
它是决定勘探、取样或原位测试的布置方案和数量的重要因素之一。
整个土体构成上的不均匀性包括：
层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒的大小差异、裂缝特征和发育程度等。
四、土的分类
1.根据有机含量分类
分为无机土、有机土、泥炭土、泥炭。
2.根据颗粒级配和塑性指数分类
分为砾石土、砂土、粉土、粘性土。
粘性土是塑性指数大于10的土，分为粉质粘土和粘土。
3.根据地质成因分类
分为残积土、坡积土、坡积土、冲击土、淤泥土、冰积土和风积土。
4.根据颗粒大小及含量分类
本文内容纯属个人观点，仅供参考。
第三章+土的结构和土体结构
Nanjing University of Technology
3.1 土的结构连结分类
土的结构连结:指组成土的颗粒之间的连结，组合关系，简称连结。
是土的重要结构特征，也是决定土的性质的重要因素。
3.1.1 按连结物质性质的分类
① 结合水连结:通过粒间的结合水膜而使邻近土颗粒连结起来的连结形 式。细粒土特有的连结形式；连结力的强弱取决于结合水膜的厚薄；
3.1.2 按连结力的性质分类
化学连结包括：共价键连结、离子键连结、金属键连结，具有化学连
(1) 化学连结：是由原子的外围电子，即价电子来实现的连结。
结的土，强度高，压缩性低；
(2) 静电连结：电性不同的两种粘粒直接吸引。 (3) 离子—静电连结:带负电荷的粘粒被介于其间的阳离子静电吸引而成。
(4) 毛细力连结：存在于土的三相交界面上，在毛细管内的水形成弯液
土的结构：微观结构（光学显微镜）和宏观结构（肉眼或放大镜） Байду номын сангаас的粒度成分是土的重要结构指标，反映土粒的大小和含量；
土的结构:指土颗粒或集合体的大小和形状、表面特征、排
列形式以及它们之间的连接特征(微观结构)。
土体结构:指土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征,亦称 宏观结构。
土的结构对土的工程性质影响很大，特别是粘性土，如某些灵敏性 粘土在原状结构时具有一定的强度，当结构扰动或重塑时，强度就降 低很多，甚至不能再成型。
面力使土粒靠近而连结。 (5) 分子连结：是由分子力或范德华力来实现的。
(6) 磁性连结：粘粒表面存在着厚度约为0.05—0.5ūm的磁铁质薄膜引 起的。磁性连结一般很弱。
按物质性质分类仅反映连结形式，按连结力的特性分类才揭示了实质。
在荷载作用下,土体抗剪强度变化的原因
在荷载作用下,土体抗剪强度变化的原因
在荷载作用下，土体抗剪强度的变化主要受以下几个因素影响：
1. 压实作用：当施加垂直于土体平面的压力时，土体会发生各向同性的压实作用，导致土体密实度增加，颗粒间接触面积增大，摩擦力增加，从而提高土体的抗剪强度。
2. 水分含量：土体中的水分含量直接影响土体的粘聚力。
当土体水分含量增加时，土颗粒周围形成一层细小的水膜，增加颗粒间的黏着力，从而提高土体的抗剪强度；而当土体过于湿润时，水分会起到润滑作用，使土体颗粒易位，引起土体的剪切破坏，降低土体的抗剪强度。
3. 土体结构：土体中的颗粒排列方式、颗粒形状、颗粒间的沟通及接触状态等因素，都会影响土体的抗剪强度。
比如，颗粒排列较紧密、颗粒间有较大的摩擦力及沟通的土体，其抗剪强度较高。
4. 原有地应力状态和应变历史：土体在施加荷载前的原有地应力状态和应变历史，对土体抗剪强度的影响是通过土体内部的应力、应变分布及其稳定性来体现的。
比如，地震、挤压、干湿循环等因素会导致土体内部应力和应变的改变，进而影响土体的抗剪强度。
总的来说，土体抗剪强度的变化是由于荷载作用引起土体内部颗粒之间相互作用的变化，包括压实作用、水分含量、土体结构以及原有地应力状态和应变历史等因素的综合影响。
土力学试题与答案
第1章土的组成第1章土的组成一、简答题1.什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？2.土中水按性质可以分为哪几类？3.土是怎样生成的？有何工程特点？4.什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体的特点。
5.什么是土的构造？其主要特征是什么？6.试述强、弱结合水对土性的影响。
7.试述毛细水的性质和对工程的影响。
在那些土中毛细现象最显著？8.土颗粒的矿物质按其成分分为哪两类？9.简述土中粒度成分与矿物成分的关系。
10.粘土的活动性为什么有很大差异？11.粘土颗粒为什么会带电？二、填空题1.根据土的颗粒级配曲线，当颗粒级配曲线较缓时表示土的级配良好。
2.工程中常把的土称为级配良好的土，把的土称为级配均匀的土，其中评价指标叫。
3.不同分化作用产生不同的土，分化作用有、、。
4. 粘土矿物基本上是由两种原子层(称为晶片)构成的，一种是，它的基本单元是S i—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
5. 不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cu＝、Cc＝。
6. 砂类土样级配曲线能同时满足及的土才能称为级配良好的土。
7. 土是的产物，是各种矿物颗粒的集合体。
土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的和。
8. 土力学是利用一般原理和技术来研究土的物理性质以及在所受外力发生变化时的应力、变形、强度、稳定性和渗透性及其规律一门科学。
9.最常用的颗粒分析方法有法和法。
10. 著名土力学家的《土力学》专著问世，标志着现代土力学的开始。
三、选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
土力学--第1章 土的组成
土粒的级配－颗分曲线分析
• 土的粒径范围窄，分布曲线陡 ，d10和d60靠近， 土的不均匀系数小，表示土粒均匀 • Cu小 均匀 无细粒土填空 压密 度小 • 土的粒径范围宽，分布曲线缓， d10和d60相距 远，土的不均匀系数大，表示土粒不匀 • Cu大 不均匀 有细粒土填空 压密 度大
土粒的级配－颗分曲线分析
Cu 5
同时满足，级配良好
Cc 1 ~ 3
1.3 土中水和土中气 一、土中水
引力最大，离土粒最近，它是不 可移动的强结晶水，它的含量决定 了土的塑性
强结合水（吸着水）
结合水
指紧靠土粒表面的结合水膜
土 中 水
自由水
弱结合水（薄膜水） 毛细水
存在于地下水位以上，受到水与 空气交界面处表面引力作用的自由 水。 也称地下水，是存在地下水位以 下的透水层中的地下水，可以自由 运动，直接影响土的固结。
土是自然界的产物
土有哪些特点？
碎散性
三相体系
自然变异性
力学特性复杂
• 变形特性
• 强度特性 • 渗透特性
§1.1 土的形成
物理风化
• 岩石和土的粗颗粒受各种气 候等物理因素的影响产生胀
化学风化
缩而发生裂缝,或在运动过 程中因碰撞和摩擦而破碎
• 是颗粒大小发生量的变化 • 矿物成分与母岩相同，称原 生矿物
中砂
细砂 粉砂
粉土：粒径大于0.075mm的颗粒 含量小于总质量50% 而塑性指数Ip10的土
粘性土：塑性指数Ip>10的土
粉质粘土：10<Ip17的土 粘 土 ： Ip>17的土
《土的工程分类标准》
土粒粒组的划分
粒组统 称 粒组名称 漂石（块石）粒 巨 粒 卵石（碎石）粒 砾 粒 粗粒 砂 粒 60<d≤200 粒径d范围（mm） d>200 分析 方法 主 要 特 征