水运工程试验检测技术--检测考试教材.pdf

第一章　　土工基础知识 第一节　　土 的物理性质和工程分类 一 、土 的形 成 土是岩石表层在漫长的地质年代里 ，经受了各种复杂的地质作用 （包括人类活动 ）而形成 的地质体 。我 国大部分地区的土形成于第 四纪或新第三纪时期 。 根据土 的来源可分为无机土和有机土两大类 。由地表岩石经风化作用而形成 的没有胶结 或弱胶结的颗粒堆积物称为无机土 ；在沼泽等缺氧环境里 ，由动植物残骸完全或部分分解所形 成的堆积物称为有机土 。在 自然界，土的形成过程是十分复杂的，天然土绝大部分是无机土 ， 同时，也常有一些有机质混入土中。当土中含一定量 的有机质时 （通常 ，对土 的性 质会产生不利的影响，因而工程 中常对所用土料的有机质含量有严格的控制 。 任何一种土 ，从形成到现在的状况都是经过非常复杂的变化过程 。一般而言，地质成因相 同，处于相似形成条件的土，其工程地质特征具有很大的共性；但是经历不同变化过程的土，则 其工程地质特征就会表现 出差异 。按形成土 的最后一次地质营力和沉积条件 ，将第 四纪沉积 物划分成若干成 因类型：岩石经风化后仍留在原处的堆积物称残积土 ，它处于岩石风化壳的上 部 ，与新鲜岩石之间没有明显的界限，剥蚀平原是其最有利的地形 ，决定其性质的主要因素是 母岩岩性、气候条件及暴露时间；经受流水、风、冰川等动力搬运离开产地的堆积物称运积土， 它 的特 征 随搬运 力而异 ，常见 的有河 流 冲积 土（坡积、洪积、冲 积、湖积、海 洋 沉积 ）、风 积土、冰 川沉积而成的冰碛土、火山堆积等 。因而可 以说 ，土的工程地质性质在土的形成过程 中已经形 成 。 二 、土 的组 成 土 的物质组成不论其成 因如何，均 由固相 、液相和气相三部分组成 。固相部分主要是土 粒，有时还有粒间胶结物和有机质，它们构成土的骨架；液相部分为水及溶解物；气相部分为空 气和其它气体 。当土中的孔隙全部被水充满时，这种土称为饱和土；而当孔隙仅含空气时，就 称为干土；在地面以下地下水位以上一定高度范围内的土，一般兼含空气和水，属三相体系，称 为湿土 。 土的固相 天然土是 由无数大小不 同的土粒所组成 ，土粒 的大小通常是用粒径 （ 来表示，以毫米 为单位。土粒 由粗到细，粒径相差非常悬殊，通常将大小相近的土粒合并为一组，称为粒组，不 同的粒组赋予土不 同的性质 。各粒组 的划分和粒径范围见表 。工程上 为方 便起 见 ，把大 于 的土粒统称为粗粒组，小于 的土粒统称为细粒组 。 土 　　的　　分 类 表 注：定名时根据粒径分组由大到小的最先符合者确定。 一般天然土都 由若干粒组组成 ，土 中某粒组 的土粒含量定义为该粒组土粒质量与干土总 量之 比，常 以百分数表示 。而土 中各粒组 的相对含量就称为土 的级配 。土 的级配好坏必须通 过颗粒分析试验才能确定，它将直接影响到土的性质 。级配 良好的土 ，压实时能达到较高的密 实度 ，因而 ，土 的透水性小 ，强度 高 ，压缩性低；反之 ，级配不 良的土 ，往往压 实密度 小 ，强度 低 ， 或者渗透稳定性差 。 土的液相 土中水通常是在不同的作用力之下，处于不同的状态 ，它们的性质也有所不同。土中水的 分类如表 所 示 。 被土颗粒表面吸附着的水称为结合水 ，它受土粒表面引力的控制 ，有其独特的特点，如溶 解 能力 降低 ，密度变大 ，弹性增 强，粘滞性高 ，不受重力影 响，冰 点低于 等。对于细粒土，当 粘粒含量高，特别是当粘粒 由粘土矿物组成时，结合水往往 占有很大的孔隙体积 ，故细粒土的 性质将受结合水 的重大影响。 土中水的类型 表 孔 隙水 中不受土粒表面 引力束缚 的那部分水