土质学和土力学共23页
土质学与土力学
3、絮凝状结构：土粒或聚粒以边——边、边 ——面方式相联结在一起的结构形式（又称蜂窝状 结构）。这种结构具大孔隙，在外力作用下有较大 的变形。
4、土的结构性与灵敏度
土的性质由于其结构的破坏而改变的特性称为 qu 土的结构性。土的结构性用灵敏度表示：
St q0
灵敏度 St
低灵敏土 St=1~2
中等灵敏土 St=2~4
灵敏土 St=4~8
特别灵敏土 St=8~16
《土质学与土力学》多媒体课件
人防工程教研室 赵佩胜 制作
中 国 人 民 解 放 军 理 工 大 学 工 程 兵 工 程 学 院 多 媒 体 教 学 课 件
第四节 土的三相比例指标
土的三相（固相、液相、气相）组成物质在重量和体积
上的比例关系，反映出土的一些物理性质，如干湿、紧密等， 也可以间接地评价土的工程性质，可用三相图来表示土的物 质组成。 在三相图中，各相组成部分在重量和体积方面的关系如
Cu<5 Cu>10
土粒均匀，其级配不良 级配良好
3、三角坐标法
三角坐标可以表示三种粒组的含量，一般把土 粒分成砂粒、粉粒、粘粒三类。 利用几何上，等边三角形内任一点到三角形三 个边的垂直距离之和为一常数（图1-3）。
，
令：
h1 h 2 h 3 H 1 0 0 %
《土质学与土力学》多媒体课件
1、单粒结构：主要为碎石类土、砂类土等大颗粒土的 结构形式。
2、聚粒结构：若干个片状土粒以面——面方式聚合在 一起，形成较大的叠片状集合体。 据研究认为：较小的粘土颗粒为片状的，表面带负电荷，
边角断口处带正电荷。
《土质学与土力学》多媒体课件 人防工程教研室 赵佩胜 制作
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土力学和土质学PPT课件
得出：流量Q与过水面积A和 水头（h1-h2）成正比与渗透路 径L成反比，即达西定律：
Q=KA (h1-h2)/L
达西渗透实验装置
达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广 应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。
(a) 细粒土的v-i关系 (b) 粗粒土的v-i关系
①砂土、一般粘土 ;②颗粒极细的粘土
到一定程度，土体将发生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。
※主要有两种形式，即流砂与管涌。渗流水流将整个土体带走
的现象称为流砂；渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被冲出的 现象称为管涌。
动水压力及流砂现象
3.流砂现象、管涌和临界水力梯度
※在粘性土中，渗透力的作用往往使渗流逸出处某一 范围内的土体出现表面隆起变形；而在粉砂、细砂及 粉土等粘聚性差的细粒土中，水力梯度达到一定值后， 渗流逸出处出现表面隆起变形的同时，还可能出现渗 流水流夹带泥土向外涌出的砂沸现象，致使地基破坏， 工程上将这种流土现象称为流砂。
渗透系数的确定
渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个 指标，其数值的正确确定对渗透计算有着 非常重要的意义。影响渗透系数大小的因 素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大 小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立
土质学与土力学绪论 第一章土的物质组成和结构构造
土质学与土力学与其他课程的关系
❖ 土质学与土力学属于技术根底课，它在一般根底课 和专业课之间起到承上启下的作用。
❖ 先行课程：材料力学、结构力学、弹性理论初步、 工程地质学与水文地质学、水力学
❖ 后续课程：水工结构、地基及根底 ❖ 土质学与土力学是一门边缘学科，它所设计的自然
❖ Cu大
不均匀
压密度大
有细粒土填空
❖ Cu小
均匀
密度小
无细粒土填空 压
❖ 土粒的级配——颗分曲线分析
❖ 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 不说明土粒级配良好，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。
Cc
d d 台阶分布在 10 30
成土矿物
砂粒
❖ 一般由石英构成，其次是长石、云母。
粘粒
❖ 包含由次生矿物构成的极细土粒，粘粒含 量增加，土的透水性减小，可塑性和压缩 性增高。
❖ 土粒的粒组
❖ 天然土由无数大小不同的土粒组成，逐个 研究它们的大小是不可能的，统称是将工 程性质相近的土粒合并成一组称为粒组。
❖ 漂石粒 ❖ 卵石粒 ❖砾 粒 ❖砂 粒 ❖粉 粒 ❖粘 粒 ❖胶 粒 ❖ 巨粒组 d>60mm ❖ 粗粒组 60mm～0.075mm ❖ 细粒组 d<0.075mm
毛细管压力 Pc hcw
负孔隙水压力
沙
坑
倒
可使土粒相互挤紧，可使无粘性土也象有粘 聚力似得。由毛细管压力所造成无粘性土间的
塌
连接力，称之为假粘聚力 。
❖ 重力水
❖ 重力水是在重力和水位差作用下能在土中 流动的自由水。它是土中其它类型水的来 源。重力水具有融解能力，能传递静水和 动水压力，并对土粒起浮力作用 。
土质学与土力学
土质学与土力学
土质学是研究不同类型的土壤的性质、结构、性能和力学性质的科学，是地质学的一个分支。
土质学研究土壤的物理性质、化学性质、生物性质、结构和力学性质，它涉及到土壤的不稳定性、流变性、坡（角）能等问题，因此，作为一门集地质学、矿物学、化学、物理学、微生物学、工程学和农业生态学于一体的多学科交叉学科，土质学对工程施工提供了重要的理论支持。
土力学是建筑材料的分支，主要用于研究地基、桩基和建筑物的抗压和抗拉性能。
土力学的研究围绕土力的性质、力学模型、稳定性问题、变形、破坏等展开，它包括多种复杂的物理机制、力学原理和数学模型。
土力学的研究为提高土壤的工程性质、诊断其变形行为等提供了实践性的依据。
土质学和土力学是一体的，它们共同为土壤工程、建筑材料、基础设施和建筑物等提供了重要理论支持，它们对建筑结构在变形、破坏等方面的研究有重大影响。
通过对土壤力学特性和工程特性的研究，可以保证土壤不被破坏，从而确保建筑安全稳定。
土质学与土力学
土的层流渗透定律 — 达西定律
若土中孔隙水在压力梯度下发生渗流，如图：
测压 管
△H
h1
a
H1
水流
b
z1 l
基准线
h2 H2
z2
由于土中孔隙较小，因此在大多数情况下水在孔隙中的
流速较小，可认为是层流。那么土中水的渗流规律可认为是
符合层流渗透定律，即达西定律——水在土中的渗透速度与
水头梯度成正比。
v =k ΔH =kI l
➢蒙脱石类黏土矿物：以O-O分子间作用力 联结，联结力极弱，表面有多余的负电荷可 吸附其它阳离子来补偿。这种阳离子吸引极 性水分子成为水化离子，充填于结构单位层 间，使蒙脱石的晶格活动性极大，在层间能吸附大量水分子， 使蒙脱石的膨胀性及压缩性均大。甚至层间可能完全分解，成 为高度分散的横向延伸极大的薄膜片状粒子； ➢伊利石类黏土矿物：矿物晶格结构与蒙脱石相似，但在单位 层面之间嵌有带正电荷钾离子，似以离子间 力联结，使其联结介于高岭石与蒙脱石之间， 故伊利石晶格活动性膨胀性及压缩性均介于 二者之间，属过渡型。
正常毛细水带：由于与地下潜水连通，毛细水几乎充满了
毛细水带
全部孔隙，会随地下水位的升降而作相应的移动
毛细网状水带：位于中部，当地下水位急剧下降时，它也
急剧下降，在较细的毛细孔隙中有一部分毛细水来不及移动， 而较粗的孔隙中毛细水下降后充满空气。使得毛细水呈网状分
布，并可在表面张力和重力作用下移动
毛细悬挂水带：由地表水下渗而形成的水悬挂在土颗粒之
土的毛细性
土的毛细性：是指土能够产生毛细现象的性质。
土的毛细现象：是指土中水在表面张力作用下，沿着细
的孔隙向上及向其它方向移动的现象。土的细微孔隙中的
土质学及土力学
用GDS及其它动静三轴仪研究土的力学问题，用土工离 心机研究高土石坝、高路堤、桩与基础的相互作用、轻型支 挡结构等的受力变形及稳定问题，甚至有人提出了用大型的 振动台研究土工构筑物的动力效应问题。
地基土的不均匀性，地基中初始应力条件和荷载条件的 不确定性，土工试验的误差，使土工参数带有一定的随机性， 故在边坡稳定分析，地基基础的设计方面，应考虑可靠度和 风险分析。在路基工程中，存在土质改良问题。总之在以上 领域还需要进行深入的研究。
四、土力学理论的发展
古典理论时期：土力学的基本理论也有一个发展过程，
18世纪以前，在土建中许多土力学问题只凭经验解决， 1773-1776年法国库伦（coulomb）提出抗剪强度和土压 力的滑动土楔理论，土力学才进入古典理论时期。其后，彭
恩莱(Poncelet，1840年)对线性滑动土楔作了完善了解； 兰金（Rankine，1857年）在塑性应力场基础上提出新的 土压力理；布辛尼斯克（Boussinesq，1885年）提出一点 集中荷载下弹性地基中应力和位移计算；法国（Darcy， 1856年）通过水在砂中渗流试验，建立达Darcy公式，这 对以后研究渗流和固结打下了基础，芬兰纽斯（Fellenius， 1922年）在处理铁路路基滑坡问题提出土坡稳定分析方法。
土中的水
结合水 自由水
强结合水 弱结合水 毛细水
重力水
当土粒与水相互作用时，土粒会吸附一部分水分子，在土 粒表面形成一定厚度的水膜，由于受表面引力作用，而不服 从静水力学规律，结合水的密度，粘滞度均比一般正常水为 高，冰点比O℃低。
在结合水膜以外的水，为正常的液态水溶液，它受重力 的控制而流动，能传递静水压力，为自由水。自由水又分为 毛细水和重力水。
土质学与土力学,钱建固
土质学与土力学，钱建固土质学与土力学是土木工程学科中非常重要的两个分支。
土质学是研究土壤物理特性、化学性质和构造特征的学科，而土力学则是研究土壤力学特性和力学行为的学科。
这两个学科的研究成果对于土木工程的设计和施工具有重要的指导作用。
土质学研究的对象是土壤，土壤是由矿物质、有机质、水和空气组成的自然界的一种多相材料。
土壤的物理特性包括颗粒组成、孔隙结构和密度等；化学性质包括土壤的酸碱度、养分含量和有机质含量等；构造特征则包括土壤的均质性、层理性和颜色特征等。
土壤的物理特性决定了土壤的孔隙结构和水分运移特性，化学性质与土壤的肥力和环境影响有关，构造特征则反映了土壤的形成过程和堆积环境。
土力学是研究土壤力学特性和力学行为的学科。
土壤力学特性包括土壤的强度特性、变形特性、渗透特性和压缩特性等。
土壤的强度特性是指土壤的抗剪强度和抗压强度，是衡量土壤承载力的重要参数。
土壤的变形特性则研究土壤在外力作用下的变形行为，包括压缩变形、弯曲变形和剪切变形等。
土壤的渗透特性是指土壤的渗透能力和水分运移特性，它对于预测土壤的水文特性和地下水的补给能力很重要。
土壤的压缩特性研究土壤的压缩变形规律和孔隙水压力的变化规律，它对于土壤的沉降和基础的设计和施工具有重要的指导意义。
土质学和土力学相互联系，相辅相成。
土质学提供了土壤的基本性质和参数，为土力学的研究提供了基础数据。
土力学则研究了土壤的力学特性和行为规律，为土木工程的设计和施工提供了理论依据。
例如，土壤的强度特性决定了土壤的稳定性和可变性，对于土木工程的地基和基础工程设计具有重要的影响。
土壤的渗透特性决定了地下水的补给能力和土壤的排水能力，对于路基和堤坝的设计和施工也具有重要的影响。
钱建固是我国土力学和土质学的泰斗级专家，他对土质学和土力学的研究做出了重要的贡献。
他主持或参与了许多土力学和土质学方面的研究项目，取得了一系列的科研成果。
钱建固的研究成果不仅在国内具有重要的指导作用，在国际上也影响深远。
土质学和土力学课件
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
易透水，当混入云母等杂质时透水性 减小，而压缩性增加；无粘性，遇水不膨 胀，干燥时松散，毛细水上升高度不大， 随粒径变小而增大
粉粒 粘粒
粗 细
0.05～0.01 0.01～0.005
透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨胀 小，干时稍有收缩，毛细水上升高度较大 较快，极易出现冻胀现象
土中水
土中水处于不同位置和温度条件下，可具 有不同旳物理状态——固态、液态、气态。液 态水是土中孔隙水旳主要存在状态，因其受土 粒表面双电层影响程度旳不同可分为结合水、 毛细水、重力水。后两者也称为非结合水（自
由水）。
水的类型
主要作用力
结合水
物理化学力
毛细水 非结合水
重力水
表面张力和重力 重力
1．结合水
土力学与土质学
(第1章）
第1章 土旳物理性质和工程分类
学习要求：
了解土旳成因和三相构成，掌握土旳物理性 质和物理状态指标旳定义、物理概念、计算公式 和单位。要求熟练地掌握物理指标旳三相换算。 了解地基土旳工程分类根据与精拟定名。
基本内容：
1.1 土旳形成与特征 1.2 土旳三相构成 1.3 土旳物理性质指标 1.4 土旳物理状态指标 1.5 土旳工程分类
化学风化——指岩石碎屑与空气、水和多种水溶液相接触， 经氧化、碳化和水化作用，变化原来矿物成份，形成新 旳矿物（次生矿物）。生成旳土为细粒土，粘性土。
生物风化——由动物、植物和人类对岩体旳破坏称~。
土旳构造和构造
1.定义： 指土颗粒旳大小、形状、表面特征， 相互排列及其联结关系旳综合特征。
2.分类：
水溶盐
●有有机高质岭石、伊利石和蒙脱石
土质学与土力学绪论
土力学武汉理工大学胡幼常Email: huyouchang@12土力学是研究土的力学土力学是研究土的力学，，它是力学的一个分支它是力学的一个分支，，其研究对象是土其研究对象是土。
一、土的工程定义土是地壳表层母岩经受强烈风化的产物土是地壳表层母岩经受强烈风化的产物，，是各种矿物颗粒的集合体是各种矿物颗粒的集合体。
二、土的基本特征1. 多孔性—土体内部存在大量孔隙土体内部存在大量孔隙。
2. 散体性—颗粒间的联结强度远低于颗粒本身的强度。
研究土的意义—所有的建筑都植根于岩土构成的地基之上之上，，因此有岩石力学和土力学此有岩石力学和土力学。
3三、土的用途1. 作为地基作为地基（（称为基土称为基土）：）：）：如房屋如房屋如房屋、、桥梁桥梁、、堤坝堤坝、、码头等的基础2. 作为建筑材料作为建筑材料（（称为土料称为土料）：）：）：如堤坝如堤坝如堤坝、、路堤等路堤等。
3. 作为建筑物的周围介质作为建筑物的周围介质：：如地下管道如地下管道、、隧道隧道、、地铁地铁、、沟渠等沟渠等。
四、土力学的任务利用力学知识利用力学知识，，运用试验手段运用试验手段，，研究土的强度研究土的强度、、变形的规律变形的规律。
4五、土力学的基本内容1. 土的物理性质2. 土的基本力学性质3. 土力学基本原理4. 用土力学分析和计算地基基础等工程问题5. 地基处理六、学习土力学应注意的问题1. 充分认识土的多孔性和散体性充分认识土的多孔性和散体性，，将土的力学特性与一般连续介质的力学特性区别开来介质的力学特性区别开来。
2. 土力学的理论尚未形成完善的力学体系完善的力学体系，，注意各种理论所作的基本假定的基本假定，，掌握其适用条件掌握其适用条件。
3. 注重试验的重要性注重试验的重要性，，掌握几种基本土工试验的操作方法和试验步骤试验步骤，，注意培养自己的试验操作技能和对试验现象进行分析和总结的能力分析和总结的能力。
5六、土力学发展简史1773年法国工程师Coulomb 发表论文发表论文《《极大极小准则在若干静力学问题中的应用学问题中的应用》》为开端为开端。
土质学与土力学复习资料
土质学与土力学复习资料概述土质学和土力学是研究土壤的组成和力学性质的两个重要学科。
土壤是地球表面的重要物质之一，它对于水文循环、能量交换、生态系统都具有重要的影响。
因此，深入了解土壤的组成和力学性质对于环境保护和土地利用至关重要。
一、土质学土质学研究土壤的成分和结构，包括水分、有机质、粉粒组成以及微生物等，旨在了解土壤的基本组成和特点。
1.土壤的主要组分包括矿物质、有机质、水分和空气。
其中矿物质是土壤中的主要成分，占土壤干重的90%以上。
有机质包括残体、腐殖质和微生物。
水分和空气则占据了经孔、隙和毛细孔等孔隙系统。
2.粉粒组成是土壤的一个重要特征。
它包括粗颗粒、中颗粒和细颗粒三个等级。
粗颗粒包括石块、砾石和砂粒等，中颗粒包括粉砂和粘土等，细颗粒则包括胶体。
3.微生物是构成土壤生态系统的一部分，主要包括细菌、真菌、放线菌、原生动物和线虫等。
它们对土壤的物理、化学和生物学价值都有一定的贡献，例如对有机物的分解和转化、对土壤结构的形成和改良、对植物的生长和保护等。
二、土力学土力学研究土壤的物理和力学性质，包括强度、压缩、流动等，旨在了解土壤在不同外荷载下的变形和破坏规律。
1.土的黏聚力和内摩擦角是决定土壤强度的两个重要参数。
黏聚力是颗粒之间的吸附力，在土的干燥过程中会增强。
内摩擦角则是颗粒间相互摩擦引起的阻力，其大小与土的密实度和形状有关。
2.土壤的固结变形包括压缩、膨胀和收缩等。
土顶上的荷载会使土壤颗粒之间的孔隙被挤压，孔隙的大小被缩小，导致土壤压缩变形。
当土壤含水率较高时，水分膨胀，使土壤表面和内部形成龟裂，导致土壤膨胀变形。
3.土壤是多孔介质，渗透性是其重要性质之一。
计算土壤的渗透性需要考虑土壤颗粒、孔隙大小和孔隙间连通性等因素。
结语土质学和土力学是研究土壤的基础性和应用性学科，它们的研究成果不仅对科学研究、工程设计和土地利用具有重要参考价值，而且对环境保护和可持续发展都有重要的作用。
全套电子课件：土质学与土力学
什么是土？
岩石
风化
颗粒堆积物
地球
地球
土：
“土”是地壳表层岩石受风化、剥蚀、 搬运、沉积而形成的松散堆积物，在地质 年代上形成于第四纪，故又称“第四纪沉 积物”
土木工程中遇到的与土有关的问题
➢ 作为建筑物(房屋、桥梁、道路、水工结构等)地基的 土。
➢ 作为建筑材料(路基材料、土坝材料)的土。 ➢ 作为建筑物周围介质或环境(隧道、挡土墙、地下建
土质学作为一门独立学科，始于20世纪。早期土质学的著作 如Приклонский 的《土质学》和Пенисов的《黏性土的工程 性质》，系统的论述了土质学的原理，为土质学的进一步发 展奠定了基础，也对我国土地的研究有很大的影响。
近代的著作如黄文熙的《土的工程性质》和Mitchell的 《Fundamentals of Soil Behavior》代表了从两个不同的角度深 入研究土的工程性质所达到的新水平。
连续固体
连续流体 碎散材料
二十一世纪土力学的发展具有以下特点：
(1) 进一步汲取现代数学、现代力学的成果和充分利用计算 机技术，深入研究土的非线性、各向异性、流变等特性， 建立新的更符合土体特性的本构模型和计算方法。
(2)充分考虑土和土工问题的不确定性，进行风险分析和优 化决策，岩土工程的定值设计方法逐步向可靠度设计转 化。
筑、滑坡问题等)的土。
土的特点
土的形成经历了漫长的地质历史过 程，是地质作用的产物，是一种矿物 集合体，是一多相分散系统。土体极 易受到外界环境(温度、湿度等)变化 而变化，其主要特征是分散性、复杂 性和易变性。
岩石风化的 产物
碎散性
非连续介质
受力以后易变形 体积变化主要是孔隙变化 剪切变形主要由颗粒 相对位移引起 强度低
《土质学与土力学》第1章绪论
04
土的工程地质作用与地质 灾害
土的工程地质作用
土壤侵蚀
土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、 搬运和沉积的过程。土壤侵蚀会导致土地退化，影响农业生产，同时也会淤积下游河道， 造成洪涝灾害。
土壤盐碱化
土壤盐碱化是指土壤中盐分积累的过程，主要是由于地下水位较高，地下水通过蒸发作用 将盐分带至地表所致。盐碱化土壤会影响植物生长，导致农作物减产，同时也会对土壤结 构造成破坏。
03
试验结果受土样采集、运输、制备等因素影响较大，且试验周
期较长，成本较高。
原位试验方法
原位试验方法包括
标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验等。
原位试验方法的优点是
可以真实反映土体在天然状态下的工程性质和稳定性，且操作简便， 成本较低。
原位试验方法的缺点是
试验结果受土体天然状态和环境因素影响较大，且难以控制试验条 件。
自由水在土壤孔隙中自由 流动，可以传递静水压力 和动水压力。
土中的气体
封闭气体
封闭气体是指被封闭在土 壤孔隙中的气体，通常为 空气。
自由气体
自由气体是指存在于土壤 孔隙中的气体，通常为氧 气和二氧化碳。
气相压力
土壤中的气体压力会影响 土的力学性质，如土的压 缩性和稳定性。
土的物理性质指标
含水量
含水量是指土壤中含有的水分所占的比例，是描述土 壤湿度的重要指标。
地下工程活动等所致。
地质灾害的防治措施
加强监测预警
通过建立地质灾害监测网络，对地质灾 害进行实时监测和预警，及时发现险情
并采取应对措施。
限制人类活动
限制在危险区域内的工程建设和开发 活动，避免不合理的人类活动对地质
最新土质学与土力学精品课件
最新土质学与土力学精品课件一、教学内容1. 土的物理性质：包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 土的力学性质：包括土的抗剪强度、压缩性、渗透性等，以及这些性质在工程中的应用。
3. 土的工程特性：包括土的变形、破坏、流动等特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 土的分类：根据土的物理性质和力学性质，将土分为不同的类型，以便于工程师进行合理的土方设计和地基处理。
二、教学目标1. 使学生了解并掌握土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 培养学生运用土的性质进行土方设计和地基处理的能力。
3. 使学生了解并掌握土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
三、教学难点与重点重点：土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
难点：土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 引入：通过展示一些实际的土方工程和地基处理工程，引发学生对土质学和土力学的兴趣。
2. 讲解：详细讲解土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
3. 示例：通过一些实际的工程案例，讲解土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 练习：让学生运用所学的知识，进行一些土方设计和地基处理的练习。
六、板书设计1. 土的物理性质和力学性质。
2. 土的工程特性。
3. 土的分类。
七、作业设计1. 请简述土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
答案：土的物理性质包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，这些性质对土的工程性质有重要影响。
例如，土的密度越大，其抗剪强度越高；土的颗粒分布越均匀，其渗透性越好。
2. 请简述土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
答案：土的工程特性包括土的变形、破坏、流动等特性，这些特性对工程有重要影响。
例如，土的变形能力越强，其适应地基变形的能力越强；土的破坏强度越高，其地基承载能力越强。
土质学与土力学最新版精品课件第1章
1.1 土的形成
(4)湖积土(Lacustrine Soil) 湖积土体在内陆分布广 泛,一般分为淡水湖积土和咸水湖积土。淡水湖积土分为湖 岸土和湖心土两种。湖岸土多为砾石土、砂土或粉质砂土 ;湖心土主要为静水沉积物,成分复杂,以淤泥、黏性土为主 ,可见水平层理。咸水湖积土以石膏、岩盐、芒硝及RCO3 岩类为主,有时以淤泥为主。
2)河漫滩相冲积土是由洪水期河水将细粒悬浮物质带 到河漫滩上沉积而成。一般为细砂土或黏土,覆盖于河床相 冲积土之上。常为上下两层结构,下层为粗颗粒土,上层为 泛滥的细颗粒土。
3)牛轭湖相冲积土是在废河道形成的牛轭湖中沉积下 来的松软土。由含有大量有机质的粉质黏土、砂质粉土、 细砂土组成,没有层理。
河口冲积土由河流携带的悬浮物质,如粉砂、黏粒和胶 体物质在河口沉积的淤泥质黏土、粉质黏土或淤泥,形成河 口三角洲,往往作为港口建筑物的地基。
1.2 土的结构和构造
图1-1 土的结构基本类型 a)单粒结构 b)蜂窝状结构 c)絮状结构
1.2 土的结构和构造
1.2.2 土的构造 土的构造是指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或
颗粒集合体相互关系的特征。常见的有下列几种: (1)层状构造 土层由不同颜色,不同粒径的土组成层
理,平原地区的层理通常为水平层理。层状构造是细粒土 的一个重要特征。
另外,还有很多土体类型,如冰川、崩积、风积、海洋沉 积、火山等。
1.2 土的结构和构造
1.2.1 土的结构
1.单粒结构 单粒结构是碎石土和砂土的结构特征,如图1-1a所示。
其特点是土粒间没有联结存在,或联结非常微弱,可以忽略 不计。疏松状态的单粒结构在荷载作用下,特别在振动荷 载作用下会趋向密实,土粒移向更稳定的位置,同时产生较 大的变形;密实状态的单粒结构在剪应力作用下会发生剪 胀,即体积膨胀,密度变松。单粒结构的紧密程度取决于其 矿物成分、颗粒形状、粒度成分及级配的均匀程度。片状 矿物颗粒组成的砂土最为疏松;浑圆的颗粒组成的土比带 棱角的颗粒组成的土容易趋向密实;土粒的级配越不均匀, 结构越紧密。
土质学与土力学土的渗透性与渗流
写成等式为：
Q A h v Q ki Q kAi
L
A
上式称为达西定律。 式中，v－断面平均渗透速度，单位mm/s或m/day；
k－反映土的透水性能的比例系数，称为土的渗透系数。它相当于水力 坡降i＝1时的渗透速度，故其量纲与流速相同，mm/s或m/day。
头也很小，为简便起见可以忽略。
水力坡降 由于渗流过程中存在能量损失，测管水头线沿渗流方向下降。两点间的
水头损失，可用一无量纲的形式来表示，即
i=h/L
i 称为水力坡降，L为两点间的渗流路径， 水力坡降的物理意义:单位渗流长度上的水头损失。
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2 达西定律 达西根据对不同尺寸的圆筒和不
将达西定律代入上式可得沿水平方向 的等效渗透系数kx：
kx
1 H
n
ki H i
i 1
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竖直向渗流下的等效渗透系数
竖直渗流的特点： (1)根据水流连续原理，流经各土层的流速
与流经等效土层的流速相同，即
v1 v2 v3 v
(2)流经等效土层H的总水头损失h等于各层
上的水头损失之和，即
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土层毛细水带的类型：
1.正常毛细水带（毛细饱和带） 2.毛细网状水带 3.毛细悬挂水带
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土的冻胀（形成原因）
1. 土的因素 细粒土中—粉砂，粉土，粉质粘土 粘土因为毛细空隙小，对水分迁移阻力大， 反倒不易产生冻胀
2. 水的因素 3. 温度的因素
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《土质学与土力学》
土质学与土力学》绪论土质学与土力学是将土作为建筑物的地基、材料或介质来研究的一门学科，主要研究土的工程性质以及土在荷载下的应力、变形和强度问题。
土质学：研究土的工程性质的本质与机理。
对土在荷载、温度及湿度等因素作用下发生的变化作出数量上的评价，并根据土的强度、变形机理提出改良土质的有效途径。
（土的物质成分、结构、物理性质）土力学：根据土的应力－应变－强度关系，提出力学计算模型，用数学力学方法求解土在各种条件下的应力分布、变形以及土压力、地基承载力与土坡稳定等课题。
同时根据土的实际情况评价各种力学计算方法的可靠性与适用条件。
（土的基本力学性质：压缩性、抗剪性）第一章 土的物理性质及工程分类土是岩石经过物理风化、 化学风化、生物风化作用后的产物， 是由各种大小不同的土粒按各种比例 组成的集合体。
土粒之间的孔隙中包含着水和气体，是一种三相体系。
第一节 土的三相组成重力水 气体 与大气联通： 与空气相似，受到外力作用时排出，对土的工程性质没多大影响。
（气相） 与大气不连通：密闭气体，压力大被压缩或溶解于水中，压力小时气泡恢复原状或重游离，对土的工程性质有很大影响。
（含气体的土成为非饱和土，非饱和土的工程性质研究已成为土力学的一个新分支）无机矿物颗粒 原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云 母等固体颗粒 （固相）次生矿物原生矿物风化作用的新矿物Ag 、Fg 、次生SiQ 、粘土矿物以及碳酸盐等 有机质：由于微生物作用，土中产生的复杂的腐殖质矿物，还有动植物残体等有机物,如泥炭等。
结合水强结合水弱结合水（液相） 自由水毛细水1 .土的密度：单位体积土的质量， m ,3 (g / cm )。
v 土的密度常用环刀法测定，单位是g / cm , 一般土的密度为 1.60 〜2.20 g / cm o第二节 土的颗粒特征1 .描述土粒大小及各种颗粒的相对含量的常用方法：对粒径 >0.075mm 的土粒，筛分法；粒径 <0.075mm 的土粒，沉降分析法。
土质与土力学
土质与土力学土质与土力学是土木工程中重要的概念，它们对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
土质是指土壤的物理和化学性质，包括颗粒组成、结构、含水量和孔隙度等。
土力学则研究土壤受力行为，包括土壤的承载力、剪切强度和变形性能等。
土质是土壤的重要特征之一，它决定了土壤的物理性质和化学性质。
土壤由不同大小的颗粒组成，包括砂、粉砂、粘土和有机质等。
这些颗粒的组合方式和相互之间的作用力决定了土壤的结构。
土壤的含水量和孔隙度也是土质的重要指标，它们影响着土壤的透水性和贮水性能。
土壤的颗粒组成和结构会影响土壤的透气性和保肥能力，而含水量和孔隙度则影响着土壤的保水能力和排水性能。
土壤受力行为是土力学的研究对象。
土壤在受到荷载或其他外力作用时会产生变形和破坏。
土壤的承载力是指土壤能够承受的最大荷载，它是设计建筑物基础的重要参数。
土壤的剪切强度是指土壤在受到剪切力作用时抵抗剪切破坏的能力，它影响着土壤的稳定性和抗滑性能。
土壤的变形性能是指土壤在受力后产生的变形和沉降，它对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
土质与土力学的研究对于土木工程的设计和施工具有重要的指导意义。
通过对土壤的物理和化学性质进行分析和测试，可以确定土壤的工程性质，为工程设计提供基础数据。
土力学的研究可以预测土壤在受力后的变形和破坏行为，为工程结构的设计和施工提供支持和保障。
而对土壤的合理利用和保护也是土质与土力学研究的重要内容，它关系到土地资源的可持续利用和环境的保护。
土质与土力学是土木工程中不可或缺的重要学科，它们的研究对于建筑物的稳定性和土地利用的合理性具有重要的影响。
通过对土壤的物理和化学性质的研究，可以确定土壤的工程性质，为工程设计提供基础数据。
土力学的研究可以预测土壤在受力后的变形和破坏行为，为工程结构的设计和施工提供支持和保障。
同时，对土壤的合理利用和保护也是土质与土力学研究的重要内容，它关系到土地资源的可持续利用和环境的保护。