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1、第一章第一章第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1 土的形成 1.2 土的三相组成 1.3 土的结构和构造 1.4 土的三相比例指标 1.5 土的物理状态指标 1.6 土的工程分类 1.7 土的击实特性1.1 土的形成土的形成示意图岩石岩石岩石岩石地球风化搬运搬运搬运搬运、沉积沉积沉积沉积土土土土地球31 风化风化风化风化物理风化物理风化物理风化物理风化原生矿物原生矿物原生矿物原生矿物化学风化化学风化化学风化化学风化次生矿物次生矿物次生矿物次生矿物生物风化生物风化生物风化生物风化 动植物活动有有有有 机机机机 质质质质在地表
2、或接近地表条件下在地表或接近地表条件下在地表或接近地表条件下在地表或接近地表条件下， 岩石岩石岩石岩石、矿物发生化学变化并矿物发生化学变化并矿物发生化学变化并矿物发生化学变化并 生成新矿物的过程生成新矿物的过程生成新矿物的过程生成新矿物的过程。主因是主因是主因是主因是 水和氧水和氧水和氧水和氧，前者引起溶解前者引起溶解前者引起溶解前者引起溶解、水水水水 化化化化，后者引起氧化等化学反后者引起氧化等化学反后者引起氧化等化学反后者引起氧化等化学反 应应应应。在地表或接近地表条件下在地表或接近地表条件下在地表或接近地表条件下在地表或接近地表条件下，岩石岩石岩石岩石、矿矿矿矿 物发生机械破碎的过程物发
3、生机械破碎的过程物发生机械破碎的过程物发生机械破碎的过程。主要因素是主要因素是主要因素是主要因素是 岩石的失重和温度变化岩石的失重和温度变化岩石的失重和温度变化岩石的失重和温度变化，岩石裂隙中岩石裂隙中岩石裂隙中岩石裂隙中 水的结冰等水的结冰等水的结冰等水的结冰等。动植物及微生物 引起的岩石风化。5物理风化物理风化物理风化物理风化6在在在在石灰岩石灰岩石灰岩石灰岩里面里面里面里面，含有含有含有含有二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳的水的水的水的水，渗入石灰岩隙缝中渗入石灰岩隙缝中渗入石灰岩隙缝中渗入石灰岩隙缝中， 会溶解其中的碳酸钙会溶解其中的碳酸钙会溶解其中的碳酸钙会溶解其中的碳酸钙。这溶解了
4、碳酸钙的水这溶解了碳酸钙的水这溶解了碳酸钙的水这溶解了碳酸钙的水，从洞顶上滴下来时从洞顶上滴下来时从洞顶上滴下来时从洞顶上滴下来时， 由於水分蒸发由於水分蒸发由於水分蒸发由於水分蒸发、二氧化碳逸出二氧化碳逸出二氧化碳逸出二氧化碳逸出，使被溶解的钙质又变成固体使被溶解的钙质又变成固体使被溶解的钙质又变成固体使被溶解的钙质又变成固体(称为固化称为固化称为固化称为固化)。 由上而下逐渐增长而成的由上而下逐渐增长而成的由上而下逐渐增长而成的由上而下逐渐增长而成的，称为称为称为称为“钟乳石钟乳石钟乳石钟乳石”。化学风化化学风化化学风化化学风化2 搬运搬运搬运搬运由风力由风力由风力由风力、水流水流水流水流
5、、重力等完成重力等完成重力等完成重力等完成 3 沉积沉积沉积沉积残积残积残积残积、坡积坡积坡积坡积、冲积等冲积等冲积等冲积等根据形成过程根据形成过程根据形成过程根据形成过程，可将土分为两大类可将土分为两大类可将土分为两大类可将土分为两大类：残积土 无搬运母岩表层经风化作用破碎母岩表层经风化作用破碎母岩表层经风化作用破碎母岩表层经风化作用破碎 成岩屑或细小颗粒后成岩屑或细小颗粒后成岩屑或细小颗粒后成岩屑或细小颗粒后， 未经搬运残留在原地的未经搬运残留在原地的未经搬运残留在原地的未经搬运残留在原地的 堆积物堆积物堆积物堆积物运积土 有搬运风化所形成的土颗粒风化所形成的土颗粒风化所形成的土颗粒风化所
6、形成的土颗粒， 受自然力的作用搬运到受自然力的作用搬运到受自然力的作用搬运到受自然力的作用搬运到 远近不同的地点所沉积远近不同的地点所沉积远近不同的地点所沉积远近不同的地点所沉积 的堆积物的堆积物的堆积物的堆积物坡积土坡积土坡积土坡积土洪积物洪积物洪积物洪积物（层层层层）断面断面断面断面河床河床河床河床、河漫滩河漫滩河漫滩河漫滩、阶地阶地阶地阶地河流形成冲击土河流形成冲击土河流形成冲击土河流形成冲击土（平原河谷平原河谷平原河谷平原河谷）冲击物冲击物冲击物冲击物风积土风积土风积土风积土风积土风积土风积土风积土：由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来由风力
7、带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来由风力带动土粒经过一段搬运距离后沉积下来的堆积物的堆积物的堆积物的堆积物。没有层理没有层理没有层理没有层理。细砂或粉粒细砂或粉粒细砂或粉粒细砂或粉粒；黄土黄土黄土黄土冰积土冰积土冰积土冰积土由冰川剥落由冰川剥落由冰川剥落由冰川剥落、搬运形成的堆积物搬运形成的堆积物搬运形成的堆积物搬运形成的堆积物。西藏乃钦康桑雪山上的卡若拉冰川西藏乃钦康桑雪山上的卡若拉冰川西藏乃钦康桑雪山上的卡若拉冰川西藏乃钦康桑雪山上的卡若拉冰川14土的主要成因类型土的主要成因类型土的主要成因类型土的主要成因类型残积土 坡积土 洪积土 湖积土 冲积土 冰积土 风积土 海洋沉积土 火山沉积土总
8、之总之总之总之，根据成因根据成因根据成因根据成因，土可土可土可土可 分为以下类型分为以下类型分为以下类型分为以下类型：1.2 1.2 1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成土的三相组成土的三相组成土粒土粒土粒土粒水水水水气气气气固相液相气相构成土骨架构成土骨架构成土骨架构成土骨架，起决定作用起决定作用起决定作用起决定作用重要影响重要影响重要影响重要影响次要作用次要作用次要作用次要作用一一一一、土的三相组成土的三相组成土的三相组成土的三相组成第第第第2 2 2 2节课节课节课节课固体+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矿物成分矿物成分矿物成分颗
9、粒形状颗粒形状颗粒形状颗粒形状 、 大小大小大小大小粒径级配粒径级配粒径级配粒径级配物理状态 力学特性二二二二、土的固相土的固相土的固相土的固相粒组粒组粒组粒组按粗细进行分组按粗细进行分组按粗细进行分组按粗细进行分组，将性质相近土粒归成一组将性质相近土粒归成一组将性质相近土粒归成一组将性质相近土粒归成一组界限粒径界限粒径界限粒径界限粒径：使土性发生质变的粒径使土性发生质变的粒径使土性发生质变的粒径使土性发生质变的粒径公路土工试验规程公路土工试验规程公路土工试验规程公路土工试验规程JTG E40-2007的粒组划分的粒组划分的粒组划分的粒组划分0.0020.0750.250.5 2520 602
10、00细细细细中中中中粗粗粗粗细细细细中中中中粗粗粗粗黏粒黏粒黏粒黏粒粉粒粉粒粉粒粉粒砂砂砂砂砾砾砾砾 卵石卵石卵石卵石漂漂漂漂(块块块块)石石石石细粒组细粒组细粒组细粒组粗粒组粗粒组粗粒组粗粒组巨粒组巨粒组巨粒组巨粒组mm各行业标准的粒组划分略有区别各行业标准的粒组划分略有区别各行业标准的粒组划分略有区别各行业标准的粒组划分略有区别，下图是下图是下图是下图是公路土工试验规公路土工试验规公路土工试验规公路土工试验规程程程程JTG E40-2007的粒组划分和界限粒径的粒组划分和界限粒径的粒组划分和界限粒径的粒组划分和界限粒径。筛分法沉降分析法适用于适用于适用于适用于0.075mmd60mm的的的
11、的 颗粒颗粒颗粒颗粒适用于适用于适用于适用于d0.075mm的颗粒的颗粒的颗粒的颗粒（二二二二）颗粒分析试验颗粒分析试验颗粒分析试验颗粒分析试验密度计法密度计法密度计法密度计法移液管移液管移液管移液管 法法法法利用一套孔径大小利用一套孔径大小利用一套孔径大小利用一套孔径大小 不同的筛子不同的筛子不同的筛子不同的筛子，将事先称将事先称将事先称将事先称 过质量的烘干土样过筛过质量的烘干土样过筛过质量的烘干土样过筛过质量的烘干土样过筛， 称留在各筛上的土粒质量称留在各筛上的土粒质量称留在各筛上的土粒质量称留在各筛上的土粒质量， 然后计算相应的百分数然后计算相应的百分数然后计算相应的百分数然后计算相应
12、的百分数。1 1 1 1 筛分法筛分法筛分法筛分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2 2 2 2 密度计法密度计法密度计法密度计法( ( ( (三三三三) ) ) ) 土粒级配土粒级配土粒级配土粒级配-土中各粒组的相对含量土中各粒组的相对含量土中各粒组的相对含量土中各粒组的相对含量（用占干土质量的百分数用占干土质量的百分数用占干土质量的百分数用占干土质量的百分数 表示表示表
13、示表示），），），），称为土粒级配称为土粒级配称为土粒级配称为土粒级配。颗粒粒径级配曲线颗粒粒径级配曲线颗粒粒径级配曲线颗粒粒径级配曲线: : : :纵坐标表示小于某粒径的土粒含纵坐标表示小于某粒径的土粒含纵坐标表示小于某粒径的土粒含纵坐标表示小于某粒径的土粒含 量百分比量百分比量百分比量百分比, , , ,横坐标表示土粒的粒径横坐标表示土粒的粒径横坐标表示土粒的粒径横坐标表示土粒的粒径( ( ( (对数坐标对数坐标对数坐标对数坐标） ( ( ( (所谓对数坐标所谓对数坐标所谓对数坐标所谓对数坐标，就是确定点位时其坐标值为粒径的对数就是确定点位时其坐标值为粒径的对数就是确定点位时其坐标值为粒径
14、的对数就是确定点位时其坐标值为粒径的对数， 但标注仍为粒径值但标注仍为粒径值但标注仍为粒径值但标注仍为粒径值。）。）。）。）土粒级配情况可用级配曲线表示土粒级配情况可用级配曲线表示土粒级配情况可用级配曲线表示土粒级配情况可用级配曲线表示从级配曲线的形状可以定性判断土粒级配情况从级配曲线的形状可以定性判断土粒级配情况从级配曲线的形状可以定性判断土粒级配情况从级配曲线的形状可以定性判断土粒级配情况颗粒级配情况的定量描述颗粒级配情况的定量描述颗粒级配情况的定量描述颗粒级配情况的定量描述工程上常用不均匀系数工程上常用不均匀系数工程上常用不均匀系数工程上常用不均匀系数Cu描述描述描述描述颗粒级配的不均匀
15、程度颗粒级配的不均匀程度颗粒级配的不均匀程度颗粒级配的不均匀程度 曲率系数曲率系数曲率系数曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整描述颗粒级配曲线整描述颗粒级配曲线整描述颗粒级配曲线整 体形态体形态体形态体形态，表明某粒组是否缺失情表明某粒组是否缺失情表明某粒组是否缺失情表明某粒组是否缺失情况况况况1060 ddCu=60102 30 dddCc=d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量小于某粒径的土粒含量小于某粒径的土粒含量小于某粒径的土粒含量 为为为为10%、 30%和和和和60%时所对应的粒径时所对应的粒径时所对应的粒径时所对应的粒径Cu愈大愈大愈大愈大，表示土粒愈不均匀表示土粒愈不均匀表示土粒愈不均匀表示土粒愈不均匀。工工工工 程上把程上把程上把程上把Cu5的土视为级配不良的土视为级配不良的土视为级配不良的土视为级配不良 的土的土的土的土； Cu10的土视为级配良的土视为级配良的土视为级配良的土视为级配良好的土好的土好的土好的土对于砾类土或砂类土对于砾类土或砂类土对于砾类土或砂类土对于砾类土或砂类土，同时满足同时满足同时满足同时满足 Cu5和和和和Cc= = = =13时时时时，定名为良好级定名为良好级定名为良好级定名为良好级 配砂或良
