第一章土力学

1.1.3 海相沉积 ➢ 1. 滨海及泻湖沉积 ➢ 2. 浅海沉积 ➢ 3. 深海沉积
§1.2 土的三相组成（一）
孔隙 土颗粒
气体 液体 土颗粒
Vs 、Vw、Va 分别为固体、水、气体部分的体积； Vv= Vw+ Va，Vv 为土中孔隙的体积； V= Vs+ Vv，V 为土样的总体积； ms、mw、 ma 分别为固体、水、气体部分的质量， ma可以忽略； m=ms+ mw，m 为土样的总质量。
§1.1 土的生成（一）
1.1.1 岩石风化的产物及成土作用 自然界的岩石不断经历着物理、化学和生物风化作用等， 形成各种风化产物，又经搬运、沉积等作用形成土。
岩石
风化、剥蚀、搬运、沉积环境
漫长地质年代、内外力
土
地质作用、沉积、变质
§1.1 土的生成（二）
1.1.2 陆相沉积 ➢ 1. 残积层 ➢ 2. 坡积层 ➢ 3. 洪积层,泥石流,冰川堆积物 ➢ 4. 河流冲积层 ➢ 5. 湖积层 ➢ 6. 风积层
➢ 结合（吸附）水
强结合水：吸附紧贴在土颗粒表面的水膜固定层，厚度1~5nm； 弱结合水：强结合水膜外圈的水膜扩散层，厚度10~100nm。
➢ 自由水
毛细水：存在于地下水位以上土颗粒间孔隙中的水，有溶解作用； 重力水：地下水位以下的液态水，受重力规律支配，有浮力作用。
§1.2 土的三相组成（六）
1.2.3 土中的气体 ➢ 自由气体
推导各指标间的关系
假设 Vs 1
则
Vv
Vv Vs
e
ms
ms Vs
s
s w
w
ds w
mw wms wds w
Vw
Vw Vs
mw ms
s w
wd s
于是根据定义式就便可推出各个
指标间的换算式。
例如
Sr
Vw Vv
wGs e
例题1
在进行某地基勘察时，取一原状土样，由试验测得：土的天 然密度ρ=1.8g /cm3，土粒相对密度ds=2.70，土的天然含水量 w=18.0%，试求其余六个指标。
1.4.1 常用物理性质指标的定义及应用
1. 基本指标
➢ 土粒相对密度
实验室测定：相对密度瓶法
ds=ms/mw=ρs /ρw， mw为4ºC时同体积水的质量 ➢ 土的天然含水量
w= mw/ms (%) ➢ 土的天然密度
烘干法
ρ=m/V (g/cm3)
环刀法
§1.4 土的物理性质三相比例指标的测定及计算（二）
ds e 1 e
w
2.7 0.77 1 0.77
1
1.96( g / cm3 )
'
ds 1 1 e
w
2.7 1 1 0.77
1
0.96( g
/ cm3 )
例题2
某原状土样的总体积V=140cm3，湿土质量m=258g，干土质 量ms=208g，土粒的相对密度ds=2.68，求土样的密度、重度、 干密度、干重度、含水量、孔隙比及饱和重度。
与外界大气相通，当土层受荷载作用压缩时，易使之逸出。
➢ 封闭气泡
粒径较细的土中，与大气隔绝，受荷载作用时，会被压缩或溶解， 压缩性增加，透水性减小，使土体不易压实。
➢ 有毒性气体、可燃性气体
造成地质灾害。
§1.3 土的结构、构造（一）
1.3.1 土粒结构
单粒结构 较粗颗粒的土，如 砾石、砂粒等
蜂窝状结构 较细颗粒的土，如 粉粒等
解：
e ds (1 w)w 1 2.7(1 0.18) 1 1 0.77
1.8
n e 0.77 100% 43.5% 1 e 1 0.77
Sr
dsw e
Leabharlann Baidu00%
2.7 0.18 0.77
100%
63.1%
d
1 w
1.8 1 0.18
1.525( g / cm3 )
sat
§1.2 土的三相组成（二）
1.2.1 土中的固体颗粒
➢ 粒度：土颗粒的大小； ➢ 粒径：土颗粒当量小球体的直径； ➢ 粒组：按粒径大小把粒径相近、工程性质相近土颗粒划分为若干组； ➢ 粒径级配曲线：表达颗粒分析结果的曲线； ➢ 有效粒径：d10 ➢ 连续粒径：d30 定量表示粒径级配曲线的特征及工程意义 ； ➢ 控制粒径：d60 ➢ 颗粒级配不均匀系数：表示曲线的斜率，Cu= d60 / d10 ； ➢ 曲线的曲率系数：表示曲线的连续性状况，Cc = d302 / (d10 d60 )。
2. 换算指标
➢ 孔隙比 e=Vv / Vs
e ds (1 w)w / 1
➢ 孔隙率 n =Vv / V (%) n e /(1 e)
➢ 饱和度 Sr=Vw / Vv (%) ➢ 干密度、干重度
Sr dsw/ e
d /(1 w)
ρd=ms / V (g/cm3) 、γd = ρd g (kN/m3)
§1.2 土的三相组成（三）
Cu=166.7 Cc=2.96
Cu=2.25 Cc=0.84
Cu=18.0 Cc=0.88
粒径级配曲线
当Cu>10且Cc=1~3：级配良好的土； 若不能同时满足上述两个条件：级配不良的土。
§1.2 土的三相组成（四）
土粒的矿物化学成分
➢ 原生矿物：岩石风化后化学成分未变化、化学性质稳定的矿物； ➢ 次生矿物：经反复风化和搬运，化学成分和性质变化形成的新矿物； ➢ 有机质：生物遗骸及其分解物，形成有机质土、泥炭等； ➢ 可溶、难溶及不溶盐类，各种化合物及多种微量元素。
粘土矿物对粘性土的工程影响
➢ 颗粒极细，比表面积极大：可衡量土粒间连接的牢固程度； ➢ 吸附能力极强：具有很强的离子吸附及交换作用； ➢ 粘土矿物颗粒的带电性。
§1.2 土的三相组成（五）
1.2.2 土中的水 ➢ 矿物结晶水或化学结合水
通常在高温或长期加热下发生变化，不包括在土的含水量计算中。
絮凝状结构 微小的黏粒、胶体 颗粒
§1.3 土的结构、构造（二）
1.3.2 土体构造 ➢ 土体中各组成部分之间的排列、分布及外貌特征，如土
层的层理及裂隙等宏观特征。 ➢ 反映了土的成因、土形成时的地质环境、气候特征及土
层形成后的演变结果等。
土体构造
层状构造 裂隙状构造 分散状构造 结核状构造
§1.4 土的物理性质三相比例指标的测定及计算（一）
➢ 饱和密度、饱和重度
sat (ds e)w /(1 e)
ρsat=(ms+Vv ρw )/V (g/cm3)、γsat = ρsat g (kN/m3)
➢ 有效密度、有效重度
' (ds 1)(1 n)w
ρ′= (ms-Vs ρw )/V (g/cm3)、γ′=ρ′g (kN/m3)
§1.4 土的物理性质三相比例指标的测定及计算（三）