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土的物理性质和工程分类 　　“土”一词在不同的学科领域有其不同的涵义。就土木工程领域而言，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物。土与岩石的区分仅在于颗粒间胶结的强弱。 物理风化——指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体 崩解、碎裂成岩块、岩屑的过程。物理风化仅使岩石产生量的变化。 化学风化——指岩体(或岩块、岩屑)与空气、水和各种水溶液相接触，经氧化、碳 化和水化作用分解为极细颗粒的过程，生物的活动也可 助长风化的进 程。而化学风化却使岩石产生质的变化。 　　土是由固相、液相、气相组成的三相分散系。 固相——包括多种矿物成分组成土的骨架，骨架间 的空隙为液相和气相填满，这些空隙是相 互连通的，形成多孔介质。 液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)。 气相——主要是空气、水蒸气，有时还有沼气等一、土的固相 　　土是岩石风化的产物。因此土粒的矿物组成将取决于成土母岩的矿物组成及其后的风化作用。成土矿物可分为两大类。 原生矿物 由岩石经物理风化生成的颗粒通常是由一种或几种原生矿物所组成，它的成分成分与母岩的相同，常见的有石英、长石相云母。 颗粒一般较粗，多呈浑圆形、块状或板状。 吸附水的能力弱，性质比较稳，无塑性。 次生矿物 由原生矿物经化学风化生成的新矿物，它的成分成分与母岩的完全不同。次生矿物主要是粘土矿物，即高岭石、伊利石和蒙脱石。 颗粒极细，且多呈片状。 性质活泼，有较强的吸附水能力（尤其是由蒙脱石组成的颗粒），具塑性。 水溶盐 　　可溶性次生矿物。最常见的有岩盐、钾盐、石膏、方解石，硫酸盐类还对金属和混凝土有一定的腐蚀作用 有机质 　　动植物分解后的残骸，分解彻底的称为腐殖质。腐殖质的颗粒极细，粒径小于0.1mm，呈凝胶状，带有电荷，具有极强的吸附性。 土的颗粒级配 　　土是由大小不同的土粒组成的。土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应地发生变化。例如土的性质随着粒径的变细可由无粘性变化到有粘性。 界限粒径——划分粒组的分界尺寸。 土的颗粒级配——土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总重的百分数)。 颗粒级配累积曲线——颗粒大小分析试验成果，由其横坐标（对数坐标）表示　　粒径。纵坐标则表示用小于(或大于)某粒径的土重含量(或称累计百分含量) 。 土粒质量累计百分数为10％时，相应的粒径称为有效粒径d10。小于某粒径的土粒质量累计百分数为30％时的粒径用d３0表示。当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60％时，该粒径称为限定粒径d６0。 利用颗粒级配累积曲线可以确定土粒的级配指标，如d６0与d10的比值Cｕ称 不均匀系数： 曲率系数Cc： 　　不均匀系数Cｕ反映大小不同粒组的分布情况。Cｕ越大表示土粒大小的分布范围越大、其级配越良好，作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度。曲率系数Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。 曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀。颗粒级配可以在一定程度上反映土的某些性质。对于级配良好的土，较粗颗粒间的孔隙被较细的颗粒所填充，因而土的密实度较好，相应的地基土的强度和稳定性也较好．透水性和压缩性也较小，可用作堤坝或其它土建工程的填方土料。 双电层理论 　　表面带有一定量负电荷的粘粒，由于静电引力的作用，在水溶液中将吸引水中的阳离子到土粒表面来。这些阳离子实际是水化阳离子，体积较大，阻碍着阳离子的密集。 　　另一方面，阳离子又受到热运动的扩散作用，要离开土粒表面。因而阳离子的分布是不均匀的，愈靠近表面，静电作用力愈大、吸引力愈强，阳离子浓库也愈大：随着离土粒表面距离的增加，静电引力也降低，阳离子浓度也逐渐下降．直至孔隙中水溶液的浓度正常为止这个层称为反离子层。 　　同样，阴离子的浓度，由于静电斥力的作用，愈靠近表面，浓度愈低；随着距离的增加，阴离子浓度也逐渐增加，直至达到正常浓度为止。土粒表面的负电荷与受土粒表面影响的阳离子层(反离子层)合起来称为双电层。 影响双电层的因素 　　首先决定于土粒表面的电位，土粒表面电位的大小则与土粒大小、矿物成分类型等。 二、土的液相 　　土中水处于不同位置和温度条件下，可具有不同的物理状态——固态、液态、气态。 　　液态水是土中孔隙水的主要存在状态，因其受土粒表面双电层影响程度的不同可分为结合水、毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自由水）。 (一)结合水 　　土颗粒表面带有一定的电荷，当土粒与水相接触时，由于静电作用力，将吸引水化离子和水分子，形成双电层，在双电层影响下的水膜称为表面结合水。双电层的厚薄也反映了结合水的厚薄，结合水具有与