土力学一土物理性质.docVIP

第一章 土的物理性质 §1.1 土的生成 岩浆(magma tic rock) 土是地壳表层的岩石长期经受风化作用和水流、冰川、风等自然力搬运、剥蚀及堆积作用而生成的松散堆积物。 一、风化作用(weathering) 特征：机械破坏、成分相同。 2化学风化：岩石与水、气、二氧化碳等化学作用。 特征：化学成分改变。 3生物风化：生物活动对岩石的破坏。 特征：树根使岩石机械破坏，微生物使岩石成分改变。 二、土的沉积(soil sedimentation)类型 土的沉积类型：残积土(residual soil)、坡积土(slope wash)、洪积土(diluvial soil)、湖沼积土、海积土(marine soil)、冰川积土、风积土(Aeolian deposit)等。土的类型、土的成分、土的结构、颗粒大小、力学性质都有很大差别。 图1.1 残积土、坡积土及洪积土的形成 备 注 结合《工程地质》课程，介绍土的生成。 黑板板书，介绍土的沉积类型，增强学生印象。 表1.1残积土、坡积土及洪积土的形成及其特征 类 型 形 成 特 征 残积土 经风化作用而残留在原地的碎屑堆积物 无分选、打磨、无明显层理。 坡积土 在雨水、融雪将山坡高处的岩石风化产物洗刷、剥蚀，顺坡向下搬运的堆积物 由粗到细分选，层理不明显，矿物成分与下卧基岩无关，厚度逐渐变大。 洪积土 暂时性山洪将风化产物挟带到沟谷口或平原处而成的沉积物。 谷口是含有泥砂的石块和粗颗粒，远处是细粒泥砂。靠近山区，颗粒较粗，地下水位低，承载力高，离山区远处，细粒组成，周期性干旱，发生胶结作用，承载力高，中间过渡段为沼泽地，承载力低。 三、特殊土（special soil） 沿海地区的软土(soft clay)、黄土(loess)、膨胀土(expansive soil)、冻土frozen soil)，区域性强。 四、土的沉积年代对土性质的影响 一般生成年代越久，上覆土层越厚，压得越密，化学作用或胶结作用越强，土得强度也越大，压缩性就越小，反之新近沉积的土质较松软，工程性质较差。 五、土的三相组成 土颗粒固相　　　　水液相　　　　空气气相 §1.2 土的粒径组成和矿物成分 一、土的粒径（grain size）组成 1. 粒径(grain size):颗粒的直径 2. 粒组(fraction)：大小相近的颗粒归为一组。 3. 颗粒级配：土中不同大小颗粒的相对含量。 备 注 设问法介绍不同类型沉积土的特征。结合工程设计，介绍设计中遇到坡积土和洪积土地段时需要注意的一些问题。 二、粒径分析(grain size analysis) 1．粒径分析方法 粒径分析方法:筛分法(0.1mmd60mm)和比重计法(d0.1mm) 图1.2 筛子 图1.3比重计法 筛分法：标准筛共五层，孔径分别为2.0 1.0 0.5 0.25 0.1mm 图1.4 标准筛 计算小于某粒径的土粒重占全部土重的百分数P： P= 式中 Wd(小于某粒径d的土粒重 Ws(土粒总重（=m1+m2+m3+m4+m5+m6） d0.1mm P1= 备 注 土力学中标准筛与建筑材料中标准筛之间的区别？ d0.25mm P2= 以此类推 d2.0mm P5= 比重计法(自学) 2．粒径分布曲线(grain size distribution curve)(级配曲线) 以粒径d的对数为横坐标lgd，小于某粒径的含量P为纵坐标，绘制P~lgd关系曲线，即级配曲线。 图1.5 三种不同土的粒径分布曲线 讨论 （1）级配曲线比较陡时，表明颗粒比较均匀 （2）级配曲线比较平缓时，表明颗粒比较不均匀，粒径范围变化大。 3．粒径级配曲线的应用 d60，d10， d30——分别为粒径分布曲线纵坐标p等于60%、10%、30%时对应的粒径。其中d10称为有效粒径(effective grain size)。 不均匀系数Cu(coefficient of uniformity) Cu越大，曲线越平缓，粒径分布不均匀。 （2）曲率系数Cc (coefficient of curvature) Cc= Cc反映曲线弯曲形状，表明中间粒径和较小粒径相对含量的组合情况。 备 注 设问法讨论级配曲线对土的颗粒分布均匀性进行定性分析，引入后面的定量分析。 (3) 应用 对于粗粒土常用不均匀系数Cu和曲率系数Cc来评价土的颗粒级配情况。 Cu≧5和Cc=1~3时，粒径分布不均匀且级配良好(well-graded soil)，土易被压实，是适合的工程填料；相反，则为不良级配土(poorly