河海土力学第一章讲解.ppt

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 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 第一章 土的物理性质指标与工程分类 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。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 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 特征： 物理风化：量变过程，形成的土颗粒较粗； 化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。 对一般的土而言，通常既经历过物理风化，又有化学风化，只不过哪种占优而已。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 土从其堆积或沉积的条件来看可分为： 第一章 土的物理性质指标与工程分类 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。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 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。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 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； 第一章 土的物理性质指标与工程分类 土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三相系。 固相：土的颗粒、粒间胶结物； 液相：土体孔隙中的水； 气相：孔隙中的空气。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土； 当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土； 一般在地下水位以上地面一下一定深度内的土的孔隙中兼含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 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） 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （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。 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 （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。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （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； 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （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； 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （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 （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； 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （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 （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。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （三）土粒的大小和土的级配 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （三）土粒的大小和土的级配 土的级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量。 第一章 土的物理性质指标与工程分类 （四）颗粒大小分析试验 测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，去定粒径分布范围的试验称为土的颗粒