文档介绍：第二章土的性质及工程分类
概述:
(1)土是由固体土颗粒、水和气体三相所组成的。土中颗粒大小、成分及三相之间的比例关系,反映出土的不同性质,如干湿、松紧。这些物理性质与力学性质之间有着密切的联系:土松而湿则强度低、压缩性大。反之,则强度高而压缩性小。土的物理性质是土的最基本性质。
(2)土力学与一般的材料力学是大不相同的。材料力学认为材料的力学性质只与材料类型有关(如钢材的种类),而不涉及他们的物理性质(如密度,含水量)无关。对于土而言情况就大不一样了。同一种土,干密度不一样或含水量不一样,差别是十分明显的。对于粘土下雨饱和后,很软,人一踩就陷下去,强度很低,但晒干后,它的支撑能力就很高。其他物理性质,如颜色的意义:
黑色粘土和红色粘土这两种土性质是大不相同的。
根据土的基本物理性质指标就可以确定土的地基承载力。可见土的物理性质的重要性。

?土的组成
土是由固体土颗粒、水和气体所组成,称为三相系。

岩石经风化作用形成大小不同的固体颗粒,它的矿物成分、颗粒大小、形状与级配是影响土的物理性质的重要因素。
(1)土的矿物成分
组成地层的元素与化合物成为矿物。
原生矿物,岩石经物理风化(由于温度变化、裂隙水的冻结及盐类结晶而逐渐破碎)而形成。它的矿物成分与母岩相同,性质也较稳定。
砾石和砂主要是由原生矿物组成。
次生矿物:岩石经化学风化(在水溶液、大气及有机物的化学作用或生物化学作用下引起的破坏过程)而形成。它的矿物成分与母岩不同
粘土矿物一般都是次生矿物,颗粒小、比表面积大,与水的作用能力强,土中含粘土矿物愈多,土的粘性、塑性和胀缩性愈大。
土的颗粒级配
土粒粒组:工程上常把大小、性质相近的土粒合并为一组。
土的颗粒大小与土的性质密切相关:
颗粒由粗变细,土由无粘性变为有粘性,脱水性也随之减小;
粒径在一定范围内的土粒,其矿物成分及性质都比较接近,按粒径可将土粒分成六大组;
工程中土粒的粒径分布范围较大时,可获得较大的密实度。
土粒粒组的划分与性质见P6表2-1。
土的各个粒径组相对含量百分比称为土的颗粒级配,它由土的颗粒分析实验确定。在粒径百分比与粒径对数坐标系下画出。所示。
工程中土的不均匀程度用不均匀系数,曲率系数表示,即:
分别表示小于某粒径的土粒质量占土总重量60%,30%,10%的粒径,称为限定粒径、中值粒径与有效粒径。
不均匀系数反映了大小不同粒组的分布情况,曲率系数描述了级配曲线分布的整体形态,表示是否有粒组缺失。
1)对于级配连续的土:
<5的土为均匀的,级配不良;
>5则为不均匀,即其级配良好,易于获得较大的密实度。
2)对于级配不连续的土,级配曲线呈台阶状,须满足>5与=1~3为级配良好。
颗粒分析实验:筛分法,沉降分析。
2. 土中的水
土中水对细粒土的性质影响很大,使其产生粘性、塑性及胀缩性。
土中液态水主要有结合水和自由水。
结合水:土粒表面由电分子引力吸附的水。
强结合水的性质接近固体。
弱结合水使土具有塑性。
自由水:土粒电场影响以外的水
重力水对基坑开挖、排水有很大影响。
毛细水是受水与空气表面张力作用而存在于细孔隙中的自由水,~。毛细水上升至地面会导致沼泽化、盐渍化,使地基潮湿,强度降低、变形量增大;在寒冷地区,会加剧土的冻胀。故在建筑工程中要注意防潮。
3. 土中气体
自由气体对土的性质影响不大。
封闭气体增大了土的弹性和压缩性,降低了土的透水性。
有毒气体与基坑开挖通风。
4. 土的结构
土的结构指土颗粒的大小、形状、表面特征、相互排列及其联结关系的综合特征。这里主要指土的微观结构特征。
单粒结构:无粘性土的基本组成形式。挡土粒排列紧密时,是良好的天然地基;饱和疏松的细砂在地震时会出现液化现象。
蜂窝结构与絮状结构是粘土的主要结构形式,这种结构的土,颗粒之间有大量的微细孔隙,压缩性大、强度低、透水性弱,它的强度会由于长期的压密作用而加强。

土的构造指同的土层中颗粒或颗粒集合体相互间的特征。土的宏观特征。
层状构造:沉积土的主要特征
分散构造:可看作各向同性体
裂隙构造:如黄土

土的三相比例指标对于评价土的物理、力学性质有重要意义,它是土的组成的定量表示。
分别表示土的总体积、气体体积、水的体积、固体颗粒体积、孔隙体积,其中:
分别表示土的总质量、水的质量、固体颗粒的质量。
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土的指标分为基本指标(可测指标,可在实验室测定),与换算指标。

(1)土的含水量w: 土中水的质量与土颗粒质量之比,用烘干法