土的三相组成
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•颗粒级配累积曲线
特征粒径
• d10—有效粒径（de）；d50—平均粒径； • d30 、d60—限制粒径。
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土的不均匀系数Cu
Cu=d60/d10
• Cu<5的土视为级配不良的均粒土，而Cu>5的土称为级配 良好的非均粒土。
土的曲率系数Cc
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二、颗粒级配的测定
• 土的颗粒级配是指土中各粒组的相对百分含量，通常用各
粒组占土粒总质量（干土质量）的百分数表示，也称为土的 粒度成分。
• 粗粒土指以砾石和砂粒为主的土，又称为无粘性土。
• 细粒土指以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，又称为粘性土。
• 筛分法（适用于砾石类和砂类土，d>0.075mm） • 静水沉降分析法（适用于粉土和粘性土，d<0.075mm） （虹吸比重瓶法、移液管法、比重计法）
现在学习的是第20页，共24页
二、土的结构类型
（一）巨粒土与粗粒土的结构类型
• 粗粒土的结构主要为单粒结构。根据颗粒间的排列接触关系可
分为松散结构和密实结构。 • 由于粗、细颗粒含量的不同，有粗石状结构和假斑状结构两
种不同的结构形态。 • 粗石状结构的土具有较高的强度，而其透水性则取决于粒间孔隙
的充填程度及充填物的性质。
强结合水：性质接近与固体，具蠕变性 ，略高于100℃可蒸发
弱结合水：是一种粘滞水膜，是粘性土 在一定含水量范围内具可塑性的原因
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第四节 土的结构
• 土的结构是指组成土的土粒大小、形状、表面特征，土粒间的连 结关系和土粒的排列情况，其中包括颗粒或集合体间的距离、孔 隙大小及其分布特点。
分子构成电场的外层（反离子层 ）。合称双电层。
决定电位离(内子层 )层
双电层
反离子层 (外层 )扩 固散 定层 层
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• 受颗粒表面电场作用力吸引 而包围在颗粒周围，不传递 静水压力不能任意流动的水 ，称为结合水。
• 从水分子的角度讲，双电层 的外层就是结合水层。
反离子层 结合水
• 原生矿物是岩石经物理风化破碎但成分没有发生变化
的矿物碎屑。原生矿物颗粒一般都较粗大，它们主要
存在于卵、砾、砂、粉各粒组中。 • 次生矿物是原生矿物在一定气候条件下经化学风化
作用，使其进一步分解而形成一些颗粒更细小的新 矿物。 • 粘土矿物是主要的次生矿物，是组成粘粒的主要矿 物成分。 • 粘土矿物中分布较广且对土性质影响较大的是蒙 脱石、高岭石和伊利石(或水云母)三种。
矿物成分水 结晶水
土中的水
孔隙水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 毛细水 重力水
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二、土粒与水的相互作用
1、土粒的比表面积
• 定义单位质量或单位体积土颗粒所拥有的表面积称为比表面积。 即
S
A m
d 2 1 d 3
6 d
6
式中A全部土颗粒的表面积之和
m土的质量
d 土粒直径
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三、颗粒级配的表示方法
• 表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积 百分含量)填在已制好的表格内。
表1-2 颗粒分析成果表
土样
粒组（mm）百分含量
编号 >2 2-0.5 0.5-0.25 0.25-0.075 0.075-0.005
1 28 10
15
20
10
Cc d320 d60 d10
• Cc=1~3时，为级配连续； Cc <1或Cc>3时，级配不连续。
现在学习的是第9页，共24页
四、土按颗粒级配的分类
• 粗粒土：土中粒径>0.075mm的质量超过全部质量的
50%。 • 细粒土：土中粒径>0.075mm的质量小于全部质量
的50%。 《岩土工程勘察规范》中的分类法： • 将粒径>2mm的质量超过50%的称为碎石土； • 将粒径＞2mm的质量小于50％而大于0.075mm的质量
12月8号3-4 12月9号7-8 水-102
12月15号3-4 12月16号7-8 水-213
•A组——51011班+51012班1-15号的同学 •B组——52015班+51012班15号以后的同学
现在学习的是第24页，共24页
一、土粒间的连结关系
1．接触连结，是指颗粒之间的直接接触，接触点上的连结强度
主要来源于外加压力所带来的有效接触压力。这种连结方式在 砂土、粉土中或近代沉积土中普遍存在。
2．胶结连结，是指颗粒之间存在着许多胶结物质，将颗粒胶
结连结在一起。
3．结合水连结，是指通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的
连结形式，又叫水胶连结，这种连结在一般粘性土中普遍存 在。 4．冰连结
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Stokes公式
Vg swd 2 1800
式中： V—土粒的沉降速度，cm/s；
d—土粒直径，mm；（等效直径）
ρs—土粒密度，g/cm3； ρw—水的比重，g/cm3 ；
η—水的动力粘滞系数，10-6kPa•s；
g—重力加速度，cm/s2
(1 -1)
• “等效直径”是指土粒沉降速度与某一粒径的球形颗粒的沉降速 度相等，那么这球形颗粒的直径即为该土粒的直径。
现在学习的是第12页，共24页
粘土矿物的类型
• 高岭石晶层之间连结牢固，水不能自由渗入，故其亲水性差 ，可塑性低，胀缩性弱；
• 蒙脱石则反之，晶胞之间连结微弱，活动自由，亲水性强， 胀缩性亦强；
• 伊利石（水云母）的性质介于二者之间。
现在学习的是第13页，共24页
二、矿物成分与粒组之间的关系
• 粒径大于0.075mm的各粒组，均由原生矿物所构成， 其中漂石粒、卵石粒、砾粒，其粒径往往大于矿物 颗粒，多数是由母岩碎屑构成，一般具有的多矿物 结构，
• 砂粒与原生矿物颗粒大小近似，往往是由单矿物组 成，以石英最为常见。
• 粉粒组由原生矿物与次生矿物混合组成，其中以 石英为主，其次为高岭石及难溶盐。
• 粘粒组主要由不可溶性次生矿物与腐植质组成，有 时也含难溶盐，其中粘土矿物是最常见的矿物。
现在学习的是第14页，共24页
第三节 土中的水
一、土中水的类型与特性
超过50%的称为砂土； • 将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性
土。
• 碎石土、砂土和粉土又称为无粘性土。
现在学习的是第10页，共24页
第二节 土的矿物成分
一、土中矿物类型及特性
土的矿物成分
原生矿物 石英、长石、云母等
次生矿物
有机质
粘土矿物 无定形氧化物胶体
可溶盐
现在学习的是第11页，共24页
现在学习的是第16页，共24页
2、粘粒的带电性质
• 土中的粘土颗粒在电场中向阳极泳动的现象称为电泳。而
土中的液体渗向阴极，称为电渗。这两种现象是同时发生的 ，称为电动现象。
• 粘粒表面产生电荷的原因：1、选择性吸附；2、表面分子的
离解；3、同晶替换
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3、粘粒双电层
• 颗粒表面的负电荷构成电场的内 层（决定电位层）。水中被吸引在 颗粒表面的阳离子和定向排列的水
的适用方法进行分析；
3. 粒组界限值力求服从简单的数学规律。
现在学习的是第2页，共24页
表1-1 土的粒组划分方案
粒组 统称
粒组名称
粒径d范围（mm） 分析 方法
主要特征
巨 漂石（块石）粒 粒
卵石（碎石）粒
d>200 60<d≤200
直接 透水性很大，压缩性极小， 测定 颗粒间无粘结，无毛细性。
粗粒 砾 粒
结构。
现在学习的是第22页，共24页
三、粘性土的灵敏度和触变性
• 土的灵敏度：以同一种土的原状土强度与经过重塑 （含水量不变、土的结构彻底破坏）后的强度之比 。
对于饱和粘性土度 的S灵 r : 敏 Sr qu qu'
式中： qu —原状土的无侧限度 抗（ 压K强 P)a qu'—重塑土的无侧强 限度 抗（ 压 KPa)
砂 粒
细粒
粗砾
细砾
粗砂 中砂 细砂 粉粒
粘粒
20<d≤60 2<d≤20 0.5<d≤2 0.25<d≤0.5 0.075<d≤0.25 0.005<d≤0.075
d≤0.005
筛
分
法
静水 沉降 原理
透水性大，压缩性小，无 粘性，有一定毛细性。
透水性小，压缩性中等， 毛细上升高度大，微粘性。
透水性极弱，压缩性变化 大，具粘性和可塑性。
• 土的触变性：当扰动停止后，饱和粘性土的抗剪 强度随时间而逐渐增大的性质。
现在学习的是第23页，共24页
实验安排
实验
1
2 3 4 5
6
A组
B组
地点
10月13号3-4 10月14号7-8 水-111
10月27号3-4 10月28号7-8 水-111
11月3号3-4 11月4号7-8 水-111
11月28号7-8 11月28号3-4 水-102
2 10 40
25
15
10
3 5 10
20
15
20
<0.005 17
30
现在学习的是第6页，共24页
颗粒级配累积曲线（图解法）
• 横坐标采用对数坐标，表示土颗粒直径，单位mm；纵坐 标为小于某粒径土的累积含量，用百分比表示。
• 土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小
于此粒径的土粒含量均占50。
• 假斑状结构土的性质主要取决于组成土的细粒物质的特 点。
现在学习的是第21页，共24页
（二）细粒土的结构类型
• 细粒土颗粒细小，细粒土一般为团聚结构（海绵状结构或蜂 窝状结构）。
• 细粒土的团聚结构按土粒均匀与否可分为均粒和非均粒两种类型 。
• 均粒团聚结构又分为蜂窝状和絮状结构。
• 非均粒团聚结构是由Байду номын сангаас粒和砂粒之间充满粘粒团聚体所形成的
土的三相组成
现在学习的是第1页，共24页
第一节 土的颗粒级配
一、粒组的划分
• 土粒的大小通常以粒径表示，以mm为单位。
• 土粒按粒径大小分为若干组别，称为粒组。粒组就是一定的 粒径区段，以毫米表示。
粒组的划分的原则 1. 符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒组的成分与
性质无质的变化，具相同或相似的成分与性质； 2. 与粒组的分析技术条件相适应，即不同大小的土粒可采用不同
•颗粒级配累积曲线
特征粒径
• d10—有效粒径（de）；d50—平均粒径； • d30 、d60—限制粒径。
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土的不均匀系数Cu
Cu=d60/d10
• Cu<5的土视为级配不良的均粒土，而Cu>5的土称为级配 良好的非均粒土。
土的曲率系数Cc
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二、颗粒级配的测定
• 土的颗粒级配是指土中各粒组的相对百分含量，通常用各
粒组占土粒总质量（干土质量）的百分数表示，也称为土的 粒度成分。
• 粗粒土指以砾石和砂粒为主的土，又称为无粘性土。
• 细粒土指以粉粒、粘粒和胶粒为主的土，又称为粘性土。
• 筛分法（适用于砾石类和砂类土，d>0.075mm） • 静水沉降分析法（适用于粉土和粘性土，d<0.075mm） （虹吸比重瓶法、移液管法、比重计法）
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二、土的结构类型
（一）巨粒土与粗粒土的结构类型
• 粗粒土的结构主要为单粒结构。根据颗粒间的排列接触关系可
分为松散结构和密实结构。 • 由于粗、细颗粒含量的不同，有粗石状结构和假斑状结构两
种不同的结构形态。 • 粗石状结构的土具有较高的强度，而其透水性则取决于粒间孔隙
的充填程度及充填物的性质。
强结合水：性质接近与固体，具蠕变性 ，略高于100℃可蒸发
弱结合水：是一种粘滞水膜，是粘性土 在一定含水量范围内具可塑性的原因
现在学习的是第19页，共24页
第四节 土的结构
• 土的结构是指组成土的土粒大小、形状、表面特征，土粒间的连 结关系和土粒的排列情况，其中包括颗粒或集合体间的距离、孔 隙大小及其分布特点。
分子构成电场的外层（反离子层 ）。合称双电层。
决定电位离(内子层 )层
双电层
反离子层 (外层 )扩 固散 定层 层
现在学习的是第18页，共24页
• 受颗粒表面电场作用力吸引 而包围在颗粒周围，不传递 静水压力不能任意流动的水 ，称为结合水。
• 从水分子的角度讲，双电层 的外层就是结合水层。
反离子层 结合水
• 原生矿物是岩石经物理风化破碎但成分没有发生变化
的矿物碎屑。原生矿物颗粒一般都较粗大，它们主要
存在于卵、砾、砂、粉各粒组中。 • 次生矿物是原生矿物在一定气候条件下经化学风化
作用，使其进一步分解而形成一些颗粒更细小的新 矿物。 • 粘土矿物是主要的次生矿物，是组成粘粒的主要矿 物成分。 • 粘土矿物中分布较广且对土性质影响较大的是蒙 脱石、高岭石和伊利石(或水云母)三种。
矿物成分水 结晶水
土中的水
孔隙水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 毛细水 重力水
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二、土粒与水的相互作用
1、土粒的比表面积
• 定义单位质量或单位体积土颗粒所拥有的表面积称为比表面积。 即
S
A m
d 2 1 d 3
6 d
6
式中A全部土颗粒的表面积之和
m土的质量
d 土粒直径
现在学习的是第5页，共24页
三、颗粒级配的表示方法
• 表格法是将分析资料(各粒组的百分含量或小于某粒径的累积 百分含量)填在已制好的表格内。
表1-2 颗粒分析成果表
土样
粒组（mm）百分含量
编号 >2 2-0.5 0.5-0.25 0.25-0.075 0.075-0.005
1 28 10
15
20
10
Cc d320 d60 d10
• Cc=1~3时，为级配连续； Cc <1或Cc>3时，级配不连续。
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四、土按颗粒级配的分类
• 粗粒土：土中粒径>0.075mm的质量超过全部质量的
50%。 • 细粒土：土中粒径>0.075mm的质量小于全部质量
的50%。 《岩土工程勘察规范》中的分类法： • 将粒径>2mm的质量超过50%的称为碎石土； • 将粒径＞2mm的质量小于50％而大于0.075mm的质量
12月8号3-4 12月9号7-8 水-102
12月15号3-4 12月16号7-8 水-213
•A组——51011班+51012班1-15号的同学 •B组——52015班+51012班15号以后的同学
现在学习的是第24页，共24页
一、土粒间的连结关系
1．接触连结，是指颗粒之间的直接接触，接触点上的连结强度
主要来源于外加压力所带来的有效接触压力。这种连结方式在 砂土、粉土中或近代沉积土中普遍存在。
2．胶结连结，是指颗粒之间存在着许多胶结物质，将颗粒胶
结连结在一起。
3．结合水连结，是指通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的
连结形式，又叫水胶连结，这种连结在一般粘性土中普遍存 在。 4．冰连结
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Stokes公式
Vg swd 2 1800
式中： V—土粒的沉降速度，cm/s；
d—土粒直径，mm；（等效直径）
ρs—土粒密度，g/cm3； ρw—水的比重，g/cm3 ；
η—水的动力粘滞系数，10-6kPa•s；
g—重力加速度，cm/s2
(1 -1)
• “等效直径”是指土粒沉降速度与某一粒径的球形颗粒的沉降速 度相等，那么这球形颗粒的直径即为该土粒的直径。
现在学习的是第12页，共24页
粘土矿物的类型
• 高岭石晶层之间连结牢固，水不能自由渗入，故其亲水性差 ，可塑性低，胀缩性弱；
• 蒙脱石则反之，晶胞之间连结微弱，活动自由，亲水性强， 胀缩性亦强；
• 伊利石（水云母）的性质介于二者之间。
现在学习的是第13页，共24页
二、矿物成分与粒组之间的关系
• 粒径大于0.075mm的各粒组，均由原生矿物所构成， 其中漂石粒、卵石粒、砾粒，其粒径往往大于矿物 颗粒，多数是由母岩碎屑构成，一般具有的多矿物 结构，
• 砂粒与原生矿物颗粒大小近似，往往是由单矿物组 成，以石英最为常见。
• 粉粒组由原生矿物与次生矿物混合组成，其中以 石英为主，其次为高岭石及难溶盐。
• 粘粒组主要由不可溶性次生矿物与腐植质组成，有 时也含难溶盐，其中粘土矿物是最常见的矿物。
现在学习的是第14页，共24页
第三节 土中的水
一、土中水的类型与特性
超过50%的称为砂土； • 将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性
土。
• 碎石土、砂土和粉土又称为无粘性土。
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第二节 土的矿物成分
一、土中矿物类型及特性
土的矿物成分
原生矿物 石英、长石、云母等
次生矿物
有机质
粘土矿物 无定形氧化物胶体
可溶盐
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2、粘粒的带电性质
• 土中的粘土颗粒在电场中向阳极泳动的现象称为电泳。而
土中的液体渗向阴极，称为电渗。这两种现象是同时发生的 ，称为电动现象。
• 粘粒表面产生电荷的原因：1、选择性吸附；2、表面分子的
离解；3、同晶替换
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3、粘粒双电层
• 颗粒表面的负电荷构成电场的内 层（决定电位层）。水中被吸引在 颗粒表面的阳离子和定向排列的水
的适用方法进行分析；
3. 粒组界限值力求服从简单的数学规律。
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表1-1 土的粒组划分方案
粒组 统称
粒组名称
粒径d范围（mm） 分析 方法
主要特征
巨 漂石（块石）粒 粒
卵石（碎石）粒
d>200 60<d≤200
直接 透水性很大，压缩性极小， 测定 颗粒间无粘结，无毛细性。
粗粒 砾 粒
结构。
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三、粘性土的灵敏度和触变性
• 土的灵敏度：以同一种土的原状土强度与经过重塑 （含水量不变、土的结构彻底破坏）后的强度之比 。
对于饱和粘性土度 的S灵 r : 敏 Sr qu qu'
式中： qu —原状土的无侧限度 抗（ 压K强 P)a qu'—重塑土的无侧强 限度 抗（ 压 KPa)
砂 粒
细粒
粗砾
细砾
粗砂 中砂 细砂 粉粒
粘粒
20<d≤60 2<d≤20 0.5<d≤2 0.25<d≤0.5 0.075<d≤0.25 0.005<d≤0.075
d≤0.005
筛
分
法
静水 沉降 原理
透水性大，压缩性小，无 粘性，有一定毛细性。
透水性小，压缩性中等， 毛细上升高度大，微粘性。
透水性极弱，压缩性变化 大，具粘性和可塑性。
• 土的触变性：当扰动停止后，饱和粘性土的抗剪 强度随时间而逐渐增大的性质。
现在学习的是第23页，共24页
实验安排
实验
1
2 3 4 5
6
A组
B组
地点
10月13号3-4 10月14号7-8 水-111
10月27号3-4 10月28号7-8 水-111
11月3号3-4 11月4号7-8 水-111
11月28号7-8 11月28号3-4 水-102
2 10 40
25
15
10
3 5 10
20
15
20
<0.005 17
30
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颗粒级配累积曲线（图解法）
• 横坐标采用对数坐标，表示土颗粒直径，单位mm；纵坐 标为小于某粒径土的累积含量，用百分比表示。
• 土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小
于此粒径的土粒含量均占50。
• 假斑状结构土的性质主要取决于组成土的细粒物质的特 点。
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（二）细粒土的结构类型
• 细粒土颗粒细小，细粒土一般为团聚结构（海绵状结构或蜂 窝状结构）。
• 细粒土的团聚结构按土粒均匀与否可分为均粒和非均粒两种类型 。
• 均粒团聚结构又分为蜂窝状和絮状结构。
• 非均粒团聚结构是由Байду номын сангаас粒和砂粒之间充满粘粒团聚体所形成的
土的三相组成
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第一节 土的颗粒级配
一、粒组的划分
• 土粒的大小通常以粒径表示，以mm为单位。
• 土粒按粒径大小分为若干组别，称为粒组。粒组就是一定的 粒径区段，以毫米表示。
粒组的划分的原则 1. 符合粒径变化所引起的质的变化规律，即每个粒组的成分与
性质无质的变化，具相同或相似的成分与性质； 2. 与粒组的分析技术条件相适应，即不同大小的土粒可采用不同