某著名大学土力学教学课件 第一，二章 土的三相组成.ppt

第二章 土的三相组成 土是由固体相、液体相、气体相组成的三相体系。 固体相指土中的矿物颗粒，简称土粒。它构成土的骨架，称为土骨架。 液体相由水溶液组成，可分为强结合水、弱结合水、毛细水、重力水等。 气体相由空气和其它气体构成。 土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学性质有明显影响 第一节 土的颗粒级配 第二节 土的矿物成分 第三节 土中的水 第四节 土的结构 第一节 土的颗粒级配 一、粒组的划分 自然界中土一般都是由大小不等的土粒混合而组成的，也就是不同大小的土颗粒按不同的比例搭配关系构成某一类土，比例搭配（级配）不一样，则土的性质各异。 土粒的大小通常以粒径表示，以mm为单位。 土粒按粒径大小分为若干组别，称为粒组。粒组就是一定的粒径区段，以毫米表示。 粒组的划分的原则 符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒组的成分与性质无质的变化，具相同或相似的成分与性质； 与粒组的分析技术条件相适应，即不同大小的土粒可采用不同的适用方法进行分析； 粒组界限值力求服从简单的数学规律。 表2-1 土的粒组划分方案 二、颗粒级配的测定 土的颗粒级配是指土中各粒组的相对百分含量，通常用各粒组占土粒总质量（干土质量）的百分数表示，也称为土的粒度成分。 粗粒土指以砾石和砂粒为主的土。 细粒土指以粉粒、粘粒和胶粒为主的土。 筛分法（适用于砾石类和粗粒土，d0.1mm） 静水沉降分析法（适用于细粒土，d0.1mm） （虹吸比重瓶法、移液管法、比重计法） 筛分法 静水沉降分析原理：Stokes公式 式中： V—土粒的沉降速度，cm/s； d—土粒直径，mm；（等效直径） ρs—土粒密度，g/cm3； ρw—水的比重，g/cm3 ； η—水的动力粘滞系数，10-6kPa?s； g—重力加速度，cm/s2 “等效直径”是指土粒沉降速度与某一粒径的球形颗粒的沉降速度相等，那么这球形颗粒的直径即为该土粒的直径。 比重计法 三、颗粒级配的表示方法 表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积百分含量)填在已制好的表格内。 表2-2 颗粒分析成果表 颗粒级配累积曲线（图解法） 横坐标采用对数坐标，表示土颗粒直径，单位mm；纵坐标为小于某粒径土的累积含量，用百分比表示。 土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50。 颗粒级配累积曲线 特征粒径 d10—有效粒径（de）；d50—平均粒径； d30 、d60—限制粒径。 土的不均匀系数Cu Cu=d60/d10 Cu5的土视为级配不良的均粒土，而Cu5的土称为级配良好的非均粒土。 土的曲率系数Cc Cc=1~3时，为级配连续； Cc 1或Cc3时，级配不连续。 四、土按颗粒级配的分类 粗粒土：土中粒径0.075mm的质量超过全部质量的50%。 细粒土：土中粒径0.075mm的质量小于全部质量的50%。 《岩土工程勘察规范》中的分类法： 将粒径2mm的质量超过50%的称为碎石土； 将粒径＞2mm的质量小于50％而大于0.075mm的质量超过50%的称为砂土； 将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性土。 碎石土、砂土和粉土又称为无粘性土。 四、土按颗粒级配的分类 第二节 土的矿物成分 次生矿物是原生矿物在一定气候条件下经化学风化作用，使其进一步分解而形成一些颗粒更细小的新矿物。 可溶性次生矿物又叫水溶盐，常见的有石盐、石膏等。 不可溶性次生矿物又有次生二氧化硅、倍伴氧化物和粘土矿物。 特征：不同的次生矿物性质各异。 粘土矿物是主要的次生矿物，是组成粘粒的主要矿物成分。 粘土矿物的结晶格架由铝氧八面体和硅氧四面体两个基本单位组成。 硅氧四面体是硅片的基本单元，其化学式为[SiO4] 铝—氧八面体是铝片的基本单元，其化学式为[Al2(OH)6 - 高岭石晶层之间连结牢固，水不能自由渗入，故其亲水性差，可塑性低，胀缩性弱； 蒙脱石则反之，晶胞之间连结微弱，活动自由，亲水性强，胀缩性亦强； 伊利石（水云母）的性质介于二者之间。 由微生物分解动植物残骸形成，分为有机残余物（泥炭）和腐殖质 。 腐殖质含量在1.5%~2%以上称为淤泥类土，压缩性极高，强度很低。 有机质含量〉5%的土称为有机质土。 二、矿物成分与粒组之间的关系 粒径大于0.075mm的各粒组，均由原生矿物所构成，其中漂石粒、卵石粒、砾粒，其粒径往往大于矿物颗粒，多数是由母岩碎屑构成，一般具有的多矿物结构， 砂粒与原生矿物颗粒大小近似，往往是由单矿物组成，以石英最为常见。 粉粒组由原生矿物与次生矿物混合组成，其中以石英为主