课件2土的性质及工程分类(一).ppt

第 2 章 土的性质及工程分类 本章提要 土的性质：物理性质、力学性质、水理性质和工程性质。 土是由颗粒、水和气组成的三相分散体系。土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系，反映出土的不同物理性质。土的物理性质又与力学性质有着密切的联系。 进行土力学计算及处理地基基础问题，必须熟练掌握反映土三相组成比例和状态的各指标的定义、试验或计算方法，以及按土的有关特征和指标确定地基土的分类方法。 本章需了解土的三相组成，要牢固掌握土的物理性质指标的定义、有关指标的换算、试验和应用，掌握无粘性土和粘性土的工程特性，熟练使用地基土的分类方法，深入了解工程中常用到的渗透定律、压实原理及流砂现象。 2.1 概述 土是由岩石经过物理风化和化学风化后的产物，是由各种大小不同的土粒按各种比例组成的集合体，土粒之间的空隙中包含着水和气体，是一种三相体系。 2.2 土的三相组成及土的结构 土是由固体颗粒、水和气体三部分组成，通常称为土的三相组成。随着三相物质的质量和体积的比例不同，土的性质也将不同。 2.2.1 土的固体颗粒（固相） 土的固体颗粒物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质。 1、土的矿物成分 无机矿物：次生矿物、原生矿物 原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成。如：石英、长石。 次生矿物：原生矿物经过化学风化作用后形成的矿物，如粘土矿物、碳酸盐等。 粘土矿物：矿物发生分解，形成新的物质。某些矿物分解为次生的粘土矿物。粘土矿物具有很强的亲水性对土的工程性质影响很大。 下面以三种主要粘土矿物为例，介绍其结构特征和基本的工程特性。 粘土矿物依硅片和铝片的组叠形式的不同，可以分为蒙脱石、伊利石和高岭石三种主要类型。 (1)蒙脱石 土中蒙脱石含量较大时，该土可塑性和压缩性高，强度低，渗透性小，具有较大的吸水膨胀和脱水收缩的特性。 (2)伊利石 膨胀性和收缩性都较蒙脱石小。 (3)高岭石 高岭石的亲水性、膨胀性和收缩性均小于伊利石，更小于蒙脱石。 2、 土粒粒组（粒组的划分） 将土中不同粒径的土粒按适当的粒径范围和物理性质接近的土粒分成若干小组，称粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。 按粒径的大小将土粒划分为六大粒组：（表2.1） 巨粒： d 200 mm 为块石（漂石） 60 d 200 mm 碎石（卵石） 粗粒：2 d 60 mm 角砾（圆砾） 0.075 d 2 mm 砂粒 细粒：0.005 d 0.075 mm 粉粒 d 0.005 mm 粘粒 3、 土的颗粒级配 土中各粒组相对含量百分数称为土的颗粒级 配。 依据颗粒分析表，绘制颗粒级配曲线。纵坐 标表示小于某粒径的土粒含量百分比，横坐标 表示土料的粒径，以毫米表示。为双对数坐标。 颗粒分析级配曲线 — 反映颗粒组成的均匀 程度。如曲线平缓，表示土粒大小均有，即级 配良好；如曲线较陡，则表示颗粒粒径相差不 大，粒径较均匀，即级配不良。 工程中常用不均匀系数Cu和曲率系数Cc来 反映土颗粒级配的不均匀程度。 工程上对土的级配是否良好可按如下规定 判断： 对于级配连续的土：Cu 5为级配良好的 土，表示粒径不均匀、级配良好、曲线平缓、 粒径相差较大、土密实。 Cu 5 表示级配不良的土，粒径较均匀、 级配不好、曲线较陡、粒径相差较小、土不密 实。 对于级配不连续的土，同时满足Cu5和 Cc=1-3两个条件时,定名为级配良好。 4、颗粒分析试验 对于粒径大于0.075mm的粗粒土，可用筛分法。对于粒径小于0.075mm的细粒土，则可用沉降分析法(水分法)。 （1）筛分法：是用一套不同孔径的标准筛把各种粒组分离出来的方法。 （2）沉降分析法：是根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的司笃克斯公式来确定各粒组相对含量的方法。 2.2.2 土中水和气 1、土中水的存在形式 （1）固态水：指土中的水在温度低于0℃时结成的冰冻水。 （2）气态水：指土中出现的水蒸气，如地窑打开后蒸气。 1）结合水：指由电分子引力吸附于土粒表面成薄膜状的水。它因受到表面引力的控制而不服从静水力学规律，其冰点低于零度。结合水又可分为强结合水和弱结合水。 （1）强结合水：特