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1、模块1.1 土的成因及三相组成,1.1.1土的成因 1、土的定义,风化,搬运、沉积,土的形成示意图,2,黏土,黏土,2、土的成因,物理风化,原生矿物,化学风化,次生矿物,生物风化,有 机 质,在地表或接近地表条件下，岩石、矿物发生化学变化并生成新矿物的过程。主因是水和氧，前者引起溶解、水化，后者引起氧化等化学反应。,温度变化、盐类结晶、潮解等产生膨胀 与收缩、使岩石发生崩解破碎。,植物根系的生长、洞穴动物的活动、生物体产生的腐殖酸对岩石的分解,风化作用,4,物理风化,5,在石灰岩里面，含有二氧化碳的水，渗入石灰岩隙缝中， 会溶解其中的碳酸钙。这溶解了碳酸钙的水，从洞顶上滴下来时， 由于水分蒸发
2、、二氧化碳逸出，使被溶解的钙质又变成固体(称为固化)。 由上而下逐渐增长而成的，称为“钟乳石”。,化学风化,土粒或团粒在空间的排列和它们之间的相互联结方式，称为土的结构。,第2次课,1.1.2 土的结构,1.无黏性土（粗粒土）的结构,单粒结构,比表面积小，重力起决定性作用 粗颗粒之间点与点的相互接触。 特点：一颗颗,重力作用,7,骨架不稳定，外力作用下土体变形。 不宜作为建筑物地基。,土粒排列紧密，在动、静合着作用下 不会产生较大的沉降，强度大、压缩 性较小，是良好的天然地基。,细 粒 土 的 结 构,片状结构,蜂窝结构,絮状结构,面对面的片状堆积,具有很大孔隙的蜂窝状结构。 粉土一般为此结构
3、,能够在水里长期悬浮。 特点：一团团。,第2次课,2.黏性土（细粒土）的结构,比表面积很大，颗粒很细呈薄片状，很轻，沉积过程中重力不起 主要作用，其他粒间联结力起主导作用,蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构,絮状结构：细微黏粒呈针状或片状，极轻，在水中处于悬浮状态。黏粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构,片状结构：颗粒间的结合水层比较厚，粒间作用以斥力占优势 ，形成面对面片状堆积、片架结构。,固相,液相,气相,构成土骨架，起决定作用,重要影响,次要作用,一、土的三相组成,1.1.3 土的三相组成
4、,固体+气体,固体液体 气体,固体液体,干土,湿土,饱和土,无天然干土,天然土都是湿土,孔隙中充满水,矿物成分,颗粒形状 、大小,二、土的固相,原生矿物：粗颗粒矿物 石英、长石、云母等,次生矿物：主要是黏土矿物 高岭土、伊里土、蒙脱土,颗粒愈细，与水接触的表面积越大，相互间作用能力愈强,颗粒形状,原生矿物: 圆状、浑圆状、棱角状,次生矿物 针状、片状、扁平状,蒙 脱 石,黏土矿物,高岭石,伊里石,蒙脱石,粒组 按粒度（粗细）进行分组，将性质相近土粒归成一组,界限粒径：使土性发生质变的粒径,公路土工试验规程JTG E40-2007的粒组划分,0.002,0.075,0.25,0.5,2,5,20
5、,60,200,细,中,粗,细,中,粗,黏粒,粉粒,砂,砾,卵石,漂(块)石,细粒组,粗粒组,巨粒组,mm,各行业标准的粒组划分略有区别，下图是公路土工试验规程JTG E40-2007的粒组划分和界限粒径。,(二) 颗粒级配,-用曲线表示土样的颗粒级配。,若颗粒级配曲线平缓，表示土中各种粒径的土粒都有， 颗粒不均匀，级配良好； 若曲线陡峻，则表示土粒较均匀，级配不好。,颗粒级配情况的定量描述,不均匀系数Cu,曲率系数Cc,颗粒含量小于10%、 30%和60%时所对应的粒径d10、d30、d60,对于砾类土或砂类土，同时满足Cu5和Cc=13时，级配良好,筛分法,沉降分析法,适用于0.075mm
6、d200mm的颗粒,适用于d0.075mm的颗粒,（三）颗粒分析试验,密度计法,移液管法,利用一套孔径大小 不同的筛子，将事先称 过质量的烘干土样过筛， 称留在各筛上的土粒质量， 然后计算相应的百分数。,筛析法,粗筛（圆孔）：200、150、1005、2,细筛（圆孔）：2、1、0.5、0.25、0.75,土 中 水,结合水,非结合水,强结合水,弱结合水,毛细水,重力水,强结合水,排列致密、定向性强 密度1g/cm3 冰点处于零下几十度 具有固体的的特性 温度高于100C时可蒸发,弱结合水,位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内 外力作用下可以移动 不因重力而移动，有黏滞性,结合水,分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管,土中毛细现象,非结合水,毛细水,重力水,仅受重力作用的水,在重力作用下能自由流动,土 中 气 体,气体来源,气体分类,(1)空气 (2)生物化学作用 (3)化学反应,(1)封闭气体（气泡） (2)与大气连通的气体,1.与大连通的气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大,2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时,
