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第二章 土的物理性质及地基土的工程分类

1. 土力学的研究对象：土

土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不

同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。

§2-1 土的组成

?固:土颗粒冰??气:气体?液:孔隙中的水一、土的组成?

土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。 二、土的固体颗粒

（一）土的颗粒级配

1．土颗粒的大小直接决定土的性质 2．粒径——颗粒直径大小

3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒

归并为若干组别即称为粒组。

粒组的划分：

200 60 2 0.075 0.005mm 漂石 卵石 砾石 砂粒 粉粒 粘粒 4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量

来表示，称为土的颗粒级配。

颗粒级配的测室方法：——筛析法 比重计法 试验成果分析：

①颗粒级配累积曲线（半对数坐标） 见P17 图1-10

?曲线平缓?分析?曲线陡粒径大小悬殊粒径大小接近不均匀不均匀级配良好级配良好

级配良好级配不良

②不均匀系数（Cu）

Cu?d60?Cu?0?/d10 ?Cu?5式中：d60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限

定粒径d60。

d10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称

为有效粒径d10。

③曲率系数（Cc）

d30Cc?d10?d60

2式中：d30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d30表

示。

Cc——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体

形状。

Cc=1~3时 级配良好 （二）土粒的矿物成分

漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。（与每岩相同） 砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。如石英等。 粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。

?蒙脱石??伊利石?高岭石粘土矿物由两种原子层构成，主要类型?

粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。 二、土中的水和气

??强结合水?结合水???弱结合水??重力水?自由水???毛细水 ?（一）土中水

1. 结合水

——指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。

土粒?负电??吸收力达几千~几万大气压水?极性分子?

见P19 图1-13 （1）强结合水

——指紧靠土粒表面的结合水。

特征：没有溶解盐类的能力，不传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动。

物理指标：容度1.2~2.4g/cm3 固体状态 冰点-78℃

砂土吸 度占土粒质量1%、粘土17%。 特点：极大的粘滞度，弹性和抗剪强度。 （2）弱结合水

——指紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。

特征：不能传递静水压力，但水膜较厚的弱结合水能向邻近的较薄的水膜转

移。

2．自由水

——指存在于土粒表面电场影响范围以外的水。 特点：能传递静水压力，冰点为0℃，有溶解能力。 （1）重力水

——存在于地下水位以下的透水土层中的地下水。 特点：①有流动时，产生动水压力，带走土颗粒；

②能溶解土中的盐类；③浮力作用。

作用：使土中的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。 （2）毛细水

——受水与空气界面的表面张力作用而存在于孔隙中的自由水，一般存在于

地下水位以上的透小层中。

机理：当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面与土粒接触处的表面

引力反作用于土粒上，使土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的粘聚力，称为毛细粘聚力。 存在范围：直径0.002~0.5mm的孔隙中 3．冰

当温度降至零度以下，水结成冰，土即为冻土。 冻土的物点：冻胀性。

危害：当T↑，土体下陷，即融陷现象，使承载力下降，道路翻浆。 三、土的工程特性： 1、 土的压缩性大 2、 强度低 3、 渗透性大

四、土中的结构和构造

（一）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。

分类：

?单粒结构??蜂窝结构?土的结构?絮状结构砂层,砾石层粉粒粘粒（二）土的构造

土的构造——指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。