第二讲cha2土的物理性质及分类.ppt

第二讲 cha2 土的物理性质及分类 概述 土的生成 土的组成 土的结构与构造 土的物理性质 土的分类 概述 土是岩土风化的产物，风化作用主要包括物理风化和化学风化。 物理风化：温度、水、地震等，成因类型 化学风化：水解、水化、氧化等，土的特点 土由不同的矿物成分组成，形成不同的颗粒组成。 土是三相体，三相为固相、液相、气相。 粘性土具塑性，无粘性土具密实性等物理性质。 作为建筑材料或建筑地基，土的工程性质很不一致，主要是由其成分和结构不同所致，而土的成分和结构不同则取决于其成因特点。因此根据土的工程性质对其进行分类是工程的必需。 土的生成 与土的生成相关的几个概念 地质作用——内力地质作用和外力地质作用 风化作用——物理风化和化学风化 物理风化：温度、水、地震等，成因类型 化学风化：水解、水化、氧化等，土的特点 土是风化作用的产物 土的成因类型 土的特征 散体性 多相性 自然变异性：性质复杂，不均匀，随时间不断变化。 物理风化 化学风化 根据土的成因条件，常见的土的成因类型有: 固相 液相 气相 土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是决定土的工程性质的主要成分。 土粒的粒度成分 粒度：土粒的大小，通常以粒径表示 颗粒级配：粒径大小及其在土中所占的百分比 界限粒径—划分粒组的分界尺寸 粒组—以界限粒径为依据，根据其大小分为若干组 界限粒径： 粒度成分或颗粒级配：土样各粒组的质量占土粒总质量的 百分数 粒度成分分析试验 筛分法：d0.075mm的土 沉降分析法:d0.075mm的土 液相(土中水) 黏土颗粒与水的相互作用 电泳：黏土颗粒本身带有一定量的负电荷，在电场作用下 向阳极移动。 电渗：电场作用下水化离子向负积移动。 片状粘土颗粒带负电的原因： 当气温降至零度以下时，土中液态的自由水结冰成为固态水。固态水在土中起到了胶结作用，提高了土的强度，但是解冻以后，水体积收缩使土的孔隙增大，土的结构变得松散，土的强度往往会降低。寒冷地区基础的埋深要考虑冻胀和融陷问题。 气相（土中气） 土的结构与构造 土的结构：（即土的微观结构) 土粒原位集合体特征、大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征 土的结构分类：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构 土的构造 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称为土的构造。 （4）土的构造 土的构造最主要的特征是成层性，即层里构造。常见的有水平层里结构和交错层里结构。 层状构造 土粒在沉积过程中，由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同，沿竖向呈层状特征。 分散构造 土层中各部分的土粒无明显差别，分布均匀，各部分性质亦接近。例如，各种经过分选的砂、砾石、卵石等沉积厚度较大时，无明显层次，都属于分散构造。 具有分散构造的上可作为各向同性体看待。 反离子层：固定层和扩散层 反离子层与土粒表面负电荷一起构成双电层。 扩散层厚度大，土的塑性就大，膨胀和收缩性越大。 双电层的厚度与矿物本身和外界条件有关，主要取决于颗粒 表面电荷浓度、水溶液中离子性质、价位、PH值、温度等因素。 双电层的概念： （1）强结合水（吸着水） 指紧靠土粒表面的结合水。 特征： 1）没有溶解盐类的能力； 2）不能传递静水压力； 3）只有吸热变成蒸汽时才能移动，在＞105℃时 才蒸发。 4）其性质接近于固体，密度约为1.2～2.4g/cm3， 冰点为－78℃，具有极大的粘滞度、弹性和 抗剪强度； 5）强结合水厚度很薄 ，吸附力高，阳离子浓度 大，水分子的定向排列特征显著。 只含强结合水时，粘土呈固体坚硬状态；砂土呈散粒状态。 （2）弱结合水（薄膜水） 紧靠于强结合水的外围而形成的一层结合水膜。 特征： 不能传递静水压力，但水膜较厚的弱结合水能向临近的较薄的水膜缓慢移动，密度为1.0～1.7g/cm3。 此部分水的厚度对粘性土的粘性特征和工程性质影响最大，当土中含有较多的弱结合水时，土具有一定的可塑性。 结合水中的强结合水相当于与反离子层内层（固定层）中的水，而弱结合水则相当于反离子层外层的扩散层中的水。扩散层中的水对粘性土的塑性特征和工程性质影响较大。 （3）毛细水 毛细水的概念 毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。 毛细管水上升 由于表面张力的