土力学之土的工程分类

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1、第二章土的物理性质及工程分类§2.1概述§2.2土的成因和组成§2.3土的物理性质指标§2.4无粘性土的密实度§2.5粘性土的物理特性§2.6土的渗透及渗流§2.7土的动力特性§2.8地基土的工程分类主要内容土的物理性质概述岩石风化（物理、化学）作用岩石破碎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§2.1概述§2.2土的成因和组成一、土的组成1.土粒的矿物成分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特征：矿物成分的性质较稳定，由

2、其组成的土具有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点例：石英、云母、长石等（一）土的固体颗粒次生矿物特征：岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其成分与母岩不相同例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨胀的特点2.土粒粒组粒度：土粒的大小粒组：大小、性质相近的土粒合并为一组界限粒径：划分粒组的分界尺寸蒙脱石粒组划分示意图粘粒粉粒砂粒圆粒碎石块石0.0050.075260200巨粒粗粒细粒3.土的颗粒级配定义：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0.0

3、75mm≤d≤60mm比重计法:适用于d＜0.075mm筛分法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，然后计算其占总土粒质量的百分数筛分法（d>0.075mm的土）密度计法（d<0.075mm的土）表格法10-22-0.050.05-0.005<0.005A09910B066304C445600表示方法表格法颗粒级配曲线法颗粒粒径级配曲线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）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d10、d30、d

4、60小于某粒径的土粒含量为10%、30%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土；Cu＞10的土视为级配良好的土曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况对于砾类土或砂类土，同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配砂或良好级配砾水固态水液态水气态水结合水自由水强结合水弱结合水重力水毛细水1.土中水的存在形态受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水存在地下水位以下、土颗粒电分子引力以外的水受到水与空气表面张力的作用，地下水位以上的透水层中的自

5、由水（二）土中的水土中毛细现象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛细水毛细升高与孔径成反比分析对象:水柱粘土、粉土、砂土、砾石毛细水：是受到水与空气交界面处表面张力作用、存在地下水位以上的透水层中的水毛细现象:土中水在表面张力作用下，沿着细的空隙向上及向其他方向移动的现象土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性

6、增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时三、土中的气体105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性双电层与扩散层结合水概念强结合水、弱结合水双电层概念105oO-2H+H+水分子极性2.2.2.2粘土颗粒与水的相互作用2.2.2.4土的冻胀（1）冻胀现象：某些细粒土层随着土中水的冻结，土体产生体积膨胀，这种现象称为冻胀现象。土层发生冻胀的原因，不仅是由于水分冻结成水时其体积要增大9％的缘故，而主要是由于土层冻结时，周围未冻结区中的水分会向表层冻结区迁移集聚，使冻结区土层中的水分增加，冻结的水分逐渐增多，土体积也随之发生膨胀隆起。（2）融陷现象：当土层解冻

7、时，土中积聚的冰晶体融化，土体随之下陷，这种现象称为融陷现象。3．冻土现象对工程的危害（1）冻胀时，路基被隆起，柔性路面鼓包、开裂，刚性路面错缝或折断；（2）修建在冻土上的建筑物，冻胀引起建筑物的开裂、倾斜甚至轻型构筑物倒塌；（3）发生融陷后，路基土在车辆反复碾压下，轻者路面变得松软，重者路面翻浆。（4）季节性冻土地区，当土层解冻融化后，土层软化，强度大大降低，使得房屋、桥梁和涵管等发生过量沉降和不均匀沉降，引起建筑物的开裂破坏。因此，冻土现象必须引起注意，并采取必要的防治措施。2.2.3土的结构和构造在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式

8、，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，