课题:第一章土的物理性质及工程分类一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律；2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换；3.熟悉土的抗渗性与工程分类。二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。三、教学难点：指标间的相互转换及应用。四、教学时数：6学时。五、习题：第一章土的物理性质及工程分类一、土的生成与特性1.土的生成工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。不同风化形成不同性质的土，有下列三种：（1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。（2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。（3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。2.土的结构和构造（1）土的结构定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。1)种类：单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。图1.1土的结构3）工程性质：密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。（2）土的构造1）定义：同一土层中，土颗粒之间的相互关系。2）种类：层状结构：由不同颜色或不同粒径的土组成层理，一层一层互相平行。分散构造：土粒分布均匀，性质相近，如砂与卵石层为分散构造。结核状构造:在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，属结核状构造。裂隙状构造：土体中有很多不连续的小裂隙。3）工程性质：分散结构的工程性质最好，结核状取决于细粒土，裂隙状渗透性大，工程性质差。3.土的工程特性(1)压缩性高当应力数值相同，材料厚度一样时，卵石的压缩性为刚才压缩性的数千倍；饱和细沙的压缩性为C20混凝土的数千倍，足以证明土的压缩性极高。软塑或流塑状态的粘性土比饱和细沙的压缩性还要高。(2)强度低土的强度特指抗剪强度，而非抗压强度或抗拉强度。无粘性土的强度来源于土粒表面滑动的摩擦和颗粒间的咬合摩擦；粘性土的强度出摩擦力外，还有粘聚力，均远小于建筑材料本身的强度。(3)透水性大土体颗粒间具有许多透水空隙，因此透水性比木材、混凝土都大，尤其是粗颗粒的卵石或砂土，其透水性更大。4.土的生成与工程特性的关系(1)搬运、沉积条件：冲积层优于风积层。(2)沉积年代：沉积年代越长，工程性质越好。(3)自然环境：特殊土地基。二、土的三相组成土的三相组成是指土由固体矿物、水和气体三部分组成。1.土的固体颗粒土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是决定土的工程性质的主要成分。（1）土粒的矿物成分1）原生矿物由岩石经物理风化生成，它的成分与母岩的相同，常见的有石英，包括单矿物颗粒—一个颗粒为单一的矿物，如常见的石英、长石、云母、角闪石与灰石等，砂土即为单矿物颗粒；多矿物颗粒—一个颗粒中包含多种矿物，如巨粒土的漂石、卵石和粗粒土的砾石，往往为多矿物颗粒。2）次生矿物母岩经化学风化生成的新矿物，它的成分成分与母岩的完全不同。次矿物主要是粘土矿物，由两种种原子层构成：一种是Si-O四面体构成的硅氧晶片，另一种是Al-OH八面体构成的铝氢氧晶片。因为这两种晶片结合的情况不同，粘土矿物可分为下列三种：图1.2粘土矿物两种原子层蒙脱石—两结构单元之间没有氢键，相互的联结弱，水分子可以进入量晶胞之间。因此，蒙脱石的亲水性最大，具有强烈的吸水膨胀、失水收缩的特性。伊利石—又称水云母，部分Si-O四面体中的Si为Al、Fe所取代，损失的原子价由阳离子钾补偿。因此，晶格层组之间具有结合力，亲水性低于蒙脱石。高岭石—晶胞之间有氢键，相互结合力较强，晶胞之间的距离...
