文档介绍：第一章土的物理性质及工程分类
土质学与土力学课件系列
主要内容
土的三相组成
土的颗粒特征
土的结构
土作为三相体的比例指标
粘性土的界限
砂土的密实度
第一节土的三相组成
土由固相、液相和气相三相组成,物质成分非常复杂。
固相:
土的固相物质分无机矿物颗粒及有机质,它们组成土的骨架。其固体颗粒的详细组成如下图所示。
固体成份
矿物质
有机质
原生矿物
次生矿物
石英
长石
云母
∶
粘土矿物
Fe2O3
Al2O3
SiO2
碳酸盐
有机质主要是腐殖质矿物,其次是动植物残骸体及有机残余物。
液相:
土的液相是土孔隙中存在的水,一般看成中性,无色、无味、无臭,实质上土中水溶液是成分复杂的电解质水溶液。
在土中水以H2O分子形式存在如下图所示。
土中的水
结合水
自由水
强结合水
弱结合水
毛细水
重力水
当土粒与水相互作用时,土粒会吸附一部分水分子,在土粒表面形成一定厚度的水膜,由于受表面引力作用,而不服从静水力学规律,结合水的密度,粘滞度均比一般正常水为高,冰点比O℃低。
在结合水膜以外的水,为正常的液态水溶液,它受重力的控制而流动,能传递静水压力,为自由水。自由水又分为毛细水和重力水。
毛细水除受重力作用外,还受毛细表面张力引起的毛细作用支配,毛细水上升的高度取决于毛细管的直径,毛细水对公路路基的干湿状态及冻害有重要影响。
重力水为只受重力控制的自由水,它不受表面张力的影响,它在重力或压力差作用下会在土中渗透。
除了以上介绍的水的状态外,还可能有气态水,即呈蒸汽态水,以及固态水,即冰态的水。
气相:
土的气相是孔隙中存在空气,主要有CO2 、 O2 、N2,其存在形式分为连通和不连通,不连通的对工程的影响比较大,属非饱和土力学的研究范围,是目前正在研究的热点内容。
第二节土的颗粒特征
一、土粒大小及粒组划分
土粒大小是描述土的最直观和最简单的标准。对于立方体和浑圆球体的土粒,可直接量测,立方体的边长或圆柱体的直径,来描述土粒的大小。常用的分析方法有两种,,。
沉降分析的方法:土粒大小即相当与实际土粒有相同沉降速度的理想圆球体的直径。
天然土体土粒大小变化很大,1×10-6mm~几米大小。
土料的大小称为粒度,把大小相近的土粒合并成一组,称粒组,分界线是人为确定的。
我国采用粗粒组划分办法,分为六大粒组,其分界粒径为200,20,2,1/20,1/200mm,根据需要再划分为若干亚组。划分粒组有两种方式:
任意划分的方式,即按一定比例递减关系划分粒组的界限值。
考虑土粒性质变化的方式,使划分的粒组界限值与粒组性质的变化相适应。
二、粒度成分及其表示方法
土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(%),它可用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特征。
常用的粒度成分的表示方法有表格法(如表1-1)、累计曲线(图1-4)及三角形坐标法。