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第一章 土的物质组成 廖义玲 1.1 概 述 一、土的三相体系 土中不同大小颗粒的组合，也就是各种不同粒径的颗粒在土个的相对含量，称为粒度成分。 组成土中各种土粒的矿物种类及其相对含量称为土的“矿物成分”。 组成土的固体相和液体相部分(有时也包括气体部分)的化学元素、化合物的种类以及它们之间的相对含量，称为土的“化学成分”。 1.2 土的粒度成分 一、颗粒大小（粒组） 土的粒度成分是指土中各种大小土粒的相对含量。自然界中，组成土体骨架的土粒，大小悬殊、性质各异。土粒的大小通常以其平均宜径的大小来表示，简称粒径，又称粒度，以“毫米”为单位。 为了便于研究土中各种大小土粒的相对含量，及其与土的工程地质性质的关系，有必要将工程地质性质相似的土粒归并成组，按其粒径的大小分为若干组别。这种大小相近、性质相似的组别称粒组，或称粒级。每个粒组都以土粒直径的两个数值作为其上下限，并且给予适当的名称。 目前，我国广泛应用的粒组划分方案如表l-1所示。 界限粒径 二、粒度成分测试方法 土的粒度成分，通常以各粒组的质量百分率来表示，说明各粒级的分配情况，也称颗粒级配。在工程实践中，将士按粒度成分分类，用来大致判别土的工程地质性质，进行工程地质调查，确定土体成因类型；编制地质岩性图、剖面图时也需粒度分析的资料。这就有必要对土进行粒度分析，或称颗粒分析，分离出土中各个粒组，并测定其相对含量。 筛分法 它是利用一套孔径大小 不同的筛子，将事先称 过重量的烘干土样过筛， 称留在各筛上的重量， 然后计算相应的百分数。 水分法常用比重计法:利用不同大小的土粒 在水中的沉降速度不同来确定小于 某粒径的土粒含量。 斯托克斯公式 目前测定细粒土的粒度成分的方法有虹吸比重瓶法、移液管法、比重计法等。各种访法的仪器设备有其自身的特点，而它们的基本原理均建立在斯托克斯定律的基础上。 三、粒度成分表示方法 常用的表示方法有列表法、累计曲线法及三角图法。 列表法：将粒度分析的成果，用表格的形式表达。列表法可以清楚地用数量说明土样各粒组的含量；但对于大量土样进行对比时，比较困难，不能获得直观的概念。 累计曲线法：以粒径d为横坐标，以该粒径的累计百分含量Xd为纵坐标，在此直角坐标系中表不两者的关系曲线称累计曲线。累计曲线的坐标系有两种类型：一种是自然数坐标系，另一种是半对数坐标。 半对数坐标累计曲线图 颗粒级配的描述 工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度 曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况 d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量为10%、 30%和60%时所对应的粒径 Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu＜5的土视为级配不良的土； Cu＞10的土视为级配良好的土 对于砾类土或砂类土，同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配砂或良好级配砾 d10也称有效粒径，其物理意义是：由一种粒径土组成的理想均粒土，如与另一个非均粒土具有相等的透水性，那么这个均粒土的粒径应与这个非均粒土的置d10大致相等。因此认为d10 是土中最具有代表性的粒径。它常见于机械潜蚀、透水性、毛细性等的经验公式中。 粒径级配累积曲线及指标的用途： 1）粒组含量用于土的分类定名； 2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度： Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu 5, 均匀土 3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度： C c = 1 ~ 3, 级配连续土； Cc 3 或 Cc 1, 级配不连续土; 4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级 配优劣： 如果 Cu ≥ 5且 C c = 1 ~ 3 ， 级配 良好的土； 如果 Cu 5 或 Cc 3 或 Cc 1, 级配 不良的土 三角图法：在一等边三角形中，以一个点表示一个土样的粒度成分，这就有可能将大量土样的粒度成分表示在一张图上，克服了曲线法的不足。 用三角图表示土的粒度成分的中心问题是将土粒划分成三大粒组，三角形的三个顶角分别表示三大粒组。最常用的是以0.075mm及0.005mm为两个界限值，将全部土粒划分为砾砂组、粉粒组及粘粒组等三大粒组。该方案适用于细粒土的分类。 粗粒土的分类则以2mm及0.075mm为界限值，将全部土粒分成卵砾组、砂粒组及粉粘粒组。这样，三角图就有可能把所有自然界和人工的土类表示出来。 四、土按粒度和级配的分类 土按粒度成分的分类简称土的粒度分类。 粗粒土的工程地质性质主要决定于含量占优势的那些粒组； 细超土中粘