第1章土的组成详解.pptVIP

1 概述 2 土中固体颗粒 3 土中水和土中气 4 黏土颗粒与水的相互作用 5 土的结构和构造 §1.1 概述 Rock Cycles 土是岩石风化的产物 在自然界，土的形成过程是十分复杂的，地壳表层的岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下发生风化作用，使岩石崩解、破碎，经流水、风、冰川等动力搬运作用，在各种自然环境下沉积，形成土体，因此通常说土是岩石风化的产物。 风化过程包括物理风化和化学风化，他们经常是同时进行而且是互相加剧发展的进程。 风化作用（ Weathering） 物理风化（ Physical processes of weathering）是指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程。这种作用使岩体逐渐变成细小的颗粒。矿物成分与母岩相同，称为原生矿物。 化学风化（ Chemical Process of weathering）是指岩体（或岩块、岩屑）与空气、水和各种水溶液相作用过程，这种作用不仅使岩石颗粒变细，更重要的是使岩石化学成分发生变化，形成大量细微颗粒（粘粒）和可溶盐类。形成新的矿物，称为次生矿物 。 化学风化（ Chemical Process of weathering） 水解作用——指矿物成分被分解，并与水进行化学成分的交换，形成新的矿物，如正长石经水解作用后，形成高岭石。 水化作用——指水和某种矿物发生化学反应，形成新的矿物，如土中的CaSO4（硬石膏）水化后成为CaSO4·2H2O（含水石膏）。 氧化作用——指某种矿物与氧结合形成新的矿物，如黄铁矿氧化后变成FeSO4（铁钒）。 其他还有溶解作用、碳酸化作用等。 土的搬运和沉积 第四纪土，由于其搬运和堆积方式的不同，又可分为残积土和运积土两大类； 残积土是指母岩表层经风化作用破碎成为岩屑或细小颗粒后，未经搬运，残留在原地的堆积物。特征：颗粒表面粗糙，粗细不均，无节理； 运积土指风化所形成的土颗粒，受自然力作用，搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物。其特征：颗粒经滚动和摩擦，具有一定的浑圆度，即颗粒因摩擦作用而变圆滑。在沉积过程中因受水流等自然力的分选作用而形成颗粒粒细不同的层次，粗颗粒下沉快，细颗粒下沉慢而形成不同粗细的土层。 5 湖积土(marsh deposits) 在湖泊及沼泽等极为缓慢水流或静水条件下沉积起来的土，这类土除了含大量细微颗粒外，常拌有生物化学作用所形成的有机物，成为具有特殊性质的淤泥或淤泥质土。 土具有三个重要特点： （1）散体性（碎散性）：颗粒之间无粘结或弱粘结，存在大量孔隙，可以透水、透气; （2）多相性：土往往是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系，三相之间质和量的变化直接影响它的工程性质； （3）自然变异性：土是在自然界漫长的地质历史时期演化形成的多矿物组合体，性质复杂，不均匀，各相异性且随时间还在不断变化。 §1.2 土中固体颗粒 筛分法： 适用于粒径大于0.075mm的土 利用一套孔径由大到小的筛子，将事先称过质量的干试样放入筛中，经过充分震摇后，把留在各级筛上的土粒分别称量，算出小于某粒径的土粒含量，用以确定土中各粒组的土粒含量。 筛的孔径有：60,40,20,10,5,2,1.0,0.5,0.25,0.1,0.075mm 沉降分析法（常用比重计法）： 适用于粒径小于0.075mm的土 颗粒分析的先进方法－激光颗分 采用粒径累计曲线表示土的颗粒级配； 绘制粒径级配曲线时，以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标；以粒径（mm）为横坐标，由于粒径的值域很宽，采用对数坐标表示。 正常级配：土的颗粒大小分布是连续的，曲线坡度是渐变的。 土的粒径范围窄，分布曲线陡 ，d10和d60靠近，土的不均匀系数小，表示土粒均匀。 土的粒径范围宽，分布曲线缓， d10和d60相距远，土的不均匀系数大，表示土粒不匀 Cu大 不均匀 有细粒土填空 压密度大 Cu小 均匀 无细粒土填空 压密度小 对于级配不连续的情况，有时Cu虽然大，但渗透稳定性一样不好，故Cu虽大，但并不表明土粒级配良好，还要用Cc来衡量， Cu和Cc描述了级配曲线整体特征，可描述土级配的好坏。 §1.2.2 土粒的矿物成分 §1.3 土中水和土中气 1.结合水：与土粒表面结合的水 结合水是指受土粒表面电分子吸引力的作用吸附于土粒表的土中水，会在土粒表面形成一定厚度的水膜。 电分子吸力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固地黏结在一起，从而不服从静水力学规律，其冰点低于零度。它比普通水有较大的粘滞性，较小的能动性和不同的密度 。 愈靠近土粒表面的水分子，受土粒的吸引力愈强，与