第二章土的物理性质及工程分类(YAOHUAN.professor)福州大学土木工程学院轨道与地下工程系/工程地质与岩土工程研究所§2.1概述§2.2土的三相组成及土的结构§2.3土的物理性质指标§2.4无粘性土的密实度§2.5粘性土的物理性质§2.6土(岩)的渗透性§2.7土的压实原理§2.8土(岩)的工程分类§2.1:土的组份构成及其物理性质概述岩石风化（物理、化学和生物）作用岩石破碎或化学成分改变搬运沉积大小、形状和成分都不相同的松散颗粒集合体（土）土固相液相气相土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同性质§2.2土的三相组成及土的结构土的三相图气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积VVv描述土的三相组成的方法固相：矿物成分、岩石碎屑（颗粒组成、骨架）液相：基本成分，与固相的相互作用气相：基本成分，在土体中所起的作用一.土粒（固相）固体成分矿物质原生矿物次生矿物石英、长石、云母粘土矿物无定形氧化物胶体可溶盐有机质氧化铁氧化铝碳酸钙硫酸钙氯化钠1、原生矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物成分与母岩相同2、次生矿物（粘土矿物）：岩石经化学或生物风化后所形成的新的矿物，其成分与母岩不相同例：石英、云母、长石等特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨胀的特点一.土粒（固相）构成粘土矿物的两种晶片（p6）蒙脱石2:1三层高岭石1:1两层氢键伊利石2:1三层K+1个硅片含六个硅-氧四面体1个铝片含4个铝-氢氧八面体氧原子可以和氢氧基作用形成氢键，氢键的存在与否决定了三种矿物的水稳定性蒙脱石：晶胞的两个面都是氧原子，相互间没有氢键；高岭石：晶胞的一面是氢氧基，另一面露出氧原子。形成氢键，因此晶胞间具有较强的联结力；伊利石：晶胞与蒙脱石一样，所不同的是硅氧四面体中的Si4+被Al3+或Fe2+所取代，相邻晶胞间将出现若干一价正离子K+、Li+补偿晶胞中正电荷的不足。所以伊利石的结晶结构没有蒙脱石那样活动，其膨胀性和收缩性也较蒙脱石小，但是比高岭石大。3、三种主要粘土矿物的水稳定性4.土的颗粒级配(P7)工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为若干粒组，为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。试验方法筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm水分法:适用于d＜0.075mm粒度：土粒的大小（mm)粒组：某一级粒径范围内变化，大小和性质相近的土粒；共三类六个粒组：巨粒—漂石或块石（>200），卵石或碎石（200>d>60）；粗粒—圆砾或角砾（60>d>2），砂粒（2>d>0.075）；细粒—粉粒（0.075>d>0.005），粘粒（0.005>d)。筛分法0.075mm相当于200号筛美国ASTM1in2共有200个筛孔；最小孔径筛时采用水筛便于分开细颗粒用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置；将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量计算各筛上的土质量占总土粒质量的百分数；计算粒径小于某筛孔径的土粒质量百分数沉降分析法（水分法）：Stokes公式d2=1.126v球状细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比。粗颗粒下沉快，细颗粒下沉速度慢。水力直径：与实际土粒具有相同沉降速度的理想球体的直径。比重计法：测定液体密度（浮泡中心处液体密度）间隔1,2,5,15,30,60,240和1440分钟分别测沉降距离和密度移液管法：用特定装置在规定时间和深度（100mm）吸出定量（10ml）悬液后烘干。比重计法<0.075mm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颗粒粒径级配曲线（各粒组质量的相对含量）纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标表示土粒的粒径(对数坐标）5、颗粒级配的描述工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度1060ddCuD10（有效）、d30（中值）、d50（平均）、d60（限定、制或控制）小于某粒径的土粒含量为10%，30%，50%和60%时所对应的粒径Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu＜5的土视为级配不良的均匀土；Cu＞10的土视为级配良好的土曲率系数Cc描述...
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