土力学课件(1土的组成)

第一章土的组成§1.1概述土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)组成的三相体系。固相指土的颗粒，简称土粒。它构成土的骨架，称为土骨架。土粒大小是影响土的性质最主要的因素。土粒大小含量的相对数量关系是土的分类依据。 §1.2土中固体颗粒土粒1.2.1土粒的粒度成分氧化物胶体(Al2O3、Fe2O3）和盐类（CaCO3、CaSO4、NaCl等） 1.2.2土粒粒度分析方法粒组的划分土粒的大小通常以粒径表示，以mm为单位。土粒按粒径大小分为若干组别，称为粒组。粒组间的分界粒径称为界限粒径。以土中各个粒组的相对含量来表示土体中土粒的大小及组成称为土的颗粒级配或粒度成分粒组的划分的原则每个粒组的成分与性质相同或相似；不同大小的土粒可采用不同的方法进行分析；粒组界限值力求服从简单的数学规律。 粒组统称粒组名称粒径范围（mm）主要特征分析方法巨粒漂石（块石）粒>200透水性很大，压缩性极小，颗粒间无粘结，无毛细性。直接测定卵石（碎石）粒200～60粗粒圆（角）砾粗60～20透水性大，压缩性小，无粘性，毛细性上升高度不超过粒径筛分法中20～5细5～2砂粒粗2～0.5易透水,压缩性增加,无粘性,遇水不膨胀,干时松散,毛细性上升高度不大中0.5～0.25细0.25～0.075细粒粉粒粗0.075～0.01透水性小，压缩性中等，毛细上升高度较大，微粘性,易冻胀沉降分析法细0.01～0.005粘粒＜0.005透水性极弱，压缩性变化大，具粘性和可塑性,遇水膨胀大土粒粒组的划分表1-1 0.0752.01.00.50.255.010.0筛分法 密度计法 2.颗粒级配累计曲线土的颗粒级配是指土中各粒组的相对百分含量，通常用各粒组占土粒总质量（干土质量）的百分数表示，也称为土的粒度成分。1.颗粒分析试验(实验课上)土样编号粒组（mm）百分含量>22-0.50.5-0.250.25-0.0750.075-0.005<0.005128101520101721040251510351020152030颗粒级配的表示方法表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百分含量)填在已制好的表格内。 （图解法）颗粒级配累积曲线横坐标采用对数坐标，表示土颗粒直径，单位mm；纵坐标为小于某粒径土的累积含量，用百分比表示。土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50。 曲线陡，土粒均匀，级配不良；曲线缓，土粒不均匀，级配良好。反映土粒级配情况的两个定量指标：土的不均匀系数CuCu=d60/d10土的曲率系数Cc特征粒径—小于某粒径土重累计百分含量所对应的粒径d10—有效粒径；d50—平均粒径；d30—中值粒径；d60—限制粒径。显然：d60＞d50＞d30＞d10 不均匀系数Cu反映了土粒的不均匀程度。工程上Cu<5视为级配不良的均粒土，Cu＞10视为级配良好的非均粒土。曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况 对于砾类土或砂类土，同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配砂或良好级配砾。否则为级配不良。级配良好的土，易压实，是良好的填方用土。不均匀系数Cu也是判断渗透变形类型的重要指标：一般认为Cu＜10的均粒砂土，在一定水力坡降下，易发生流土；Cu＞10的不均粒砂砾石（包括缺乏中间粒径的砂砾石）既可能发生流土，也可能产生管涌。 管涌 管涌 §1.3土中水和土中气1、土中水 2、土中气粗粒土中：与大气连同的气体；细粒土中：封闭的气泡，外力作用下溶于水；这两部分气的成分与大气相比，含有更多的CO2、N2和较少的O2淤泥和泥炭等有机土中：由于微生物的分解作用，常蓄积了某些可燃气体（硫化氢、甲烷等）使土层在自重作用下不能压密而具有高压缩性。 §1.4粘土颗粒与水的相互作用1、粘土矿物的结晶结构和基本特性（自学）2、粘土颗粒与水的相互作用（1）粘土颗粒的带电性电泳—带一定量负电荷的粘土颗粒，在直流电场的作用下向阳极移动的现象。电渗—极性水分子和水中的阳离子，在直流电场的作用下向负极移动的现象。电动现象—电泳、电渗同时发生的现象。（2）双电层的概念（自学） §1.5土的结构和构造土的结构(微观特征)是指土粒的原位集合体特征，由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征。1.单粒结构(粗大土粒)2.蜂窝结构(粉粒细纱)3.絮状结构(粘粒胶粒)土的构造(宏观特征)是指在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。（宏观特征）1.层理构造（水平层理、交错层理、斜层理等）2.裂隙构造