土的组份构成与工程性质.ppt

第二章 土的物理性质及工程分类 (YAO HUAN .professor) 福 州 大 学 土 木 工 程 学 院 轨道与地下工程系/工程地质与岩土工程研究所 §2.1概述 §2.2土的三相组成及土的结构 §2.3土的物理性质指标 §2.4无粘性土的密实度 §2.5粘性土的物理性质 §2.6土(岩)的渗透性 §2.7土的压实原理 §2.8土(岩)的工程分类 §2.1:土的组份构成 及其物理性质概述 §2.2 土的三相组成及土的结构 土的三相图 一.土粒（固相） 一.土粒（固相） 构成粘土矿物的两种晶片（p6） 3、三种主要粘土矿物的水稳定性 4.土的颗粒级配(P7) 筛分法 0.075mm相当于200号筛美国ASTM 1in2共有200个筛孔；最小孔径筛时采用水筛便于分开细颗粒 沉降分析法（水分法）：Stokes公式d2=1.126v球状细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比。粗颗粒下沉快，细颗粒下沉速度慢。水力直径：与实际土粒具有相同沉降速度的理想球体的直径。比重计法：测定液体密度（浮泡中心处液体密度）间隔1,2,5,15,30,60,240和1440分钟分别测沉降距离和密度移液管法：用特定装置在规定时间和深度（100mm）吸出定量（10ml）悬液后烘干。 比重计法 0.075mm 颗粒粒径级配曲线（各粒组质量的相对含量） 5、颗粒级配的描述 坡度渐变—大小连续—连续级配 水平段（台阶）—缺乏某些粒径—不连续级配 曲线形状平缓—粒径变化范围大—不均匀—良好 曲线形状较陡—变化范围小—均匀—不良 到底工程上，土是级配均匀好，还是级配良好好？ 级配均匀。——压实填料 级配良好。——反滤层 二、土中水（液相） 3、土的带电现象 3、土的带电现象 4、颗粒形状和比表面积 4、双电层与扩散层（P10） 双电层：土粒表面带的负电荷构成电场内层；吸引在土颗粒周围正离子和定向排列的极性水分子构成电场的外层 靠近土颗粒的一层，水化离子、水分子被土颗粒牢固吸引，为固定层；吸引的水（强结合水） 远离土颗粒的一层，水化离子、水分子布朗运动更为强烈，为扩散层；吸引的水（弱结合水） 5、结合水的特性 结合水不传递静水压力，不能任意流动 （1）强结合水 紧靠表面，电场作用力大（1000MPa），近于固体，冰点低于0度，密度比自由水大，高于100度可蒸发 （2）弱结合书 强结合水外电场作用范围内粘滞水膜，受力时水能由水膜厚处移向薄处，可由一个土粒转移到另一土粒周围；可变形，不因重力流动 5、结合水的作用 弱结合水的存在是土颗粒之间粘性的来源 6、双电层厚度影响因素及其应用 与离子价成反比 与离子浓度成反比 与离子直径成正比 离子交换特性：高价大于低价；同价离子中半径大交换能力大 土质改良：石灰、水泥改良土 加水泥改良 3、毛细水 三、土中气体 **土的结构和构造** (即土的各向异性) 四、土的结构 盐液中絮凝：河流入海口 无盐絮凝：颗粒破键导致边（正）面（负）静电引力；悬浮颗粒的布朗运动 片堆结构：净斥力的颗粒将定向或半定向平行排列形成分散结构 三种结构极不稳定，受溶液环境变化或振动影响易重新分散 五、土的构造 * *土的物理性质指标* * (即三相物质比例关系) §2.3 土的物理性质指标 一、土的三相图 土的物理指标: * 9个指标(参数)* 天然密度ρ:天然初始状态时土的密度 （基本指标） 干密度ρd :完全失去水分时土的密度 饱和密度ρsat :完全充满水分时土的密度 有效密度ρ? : 土浸泡在水中时所表现的密度 土粒相对密度ds :土中土颗粒的比重 （基本指标） 含水量ω : 土体中水分的含量 （基本指标） 孔隙比e :土体中孔隙体积与土中土颗粒体积之比 孔隙率 n :土体中孔隙体积与总体积之比 饱和度 Sr : 土中水分体积与孔隙体积之比 二、基本指标:3个(直测)(参数)指标 2.土的含水量ω（基本指标）： 三、换算指标 6 个 四、指标间的换算 五、例题分析 五、例题分析 §2.4 无粘性土的密实度 §2.4 无粘性土的密实度 四、例题分析 2.蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构 细粉粒（0.075mm~0.005mm）；单粒下沉；停留在最初接触点上不再下沉 蜂窝结构 絮状结构 3.絮状结构（P14）：细微粘粒（d0.005mm）或胶粒（d0.002mm）；呈针状或片状，质量极轻