土的物质组成与结构(精)

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第1土壤的物质组成-1无机矿物

第1土壤的物质组成-1无机矿物
石英
分布广、性质稳定,极难分解, SiO2
云母
分布较广,可风化为水云母和高岭石,土壤K重要来源 黑云母:富含盐基、易风化 白云母 :抗风化能力强
角闪石和辉石 易风化成次生矿物,释放盐基物质,黑色
方解石 分布广,CaCO3,石灰岩和大理岩的主要成分,易 风化,土壤碳酸盐的主要来源
铁矿 • 赤铁矿:Fe2O3,分布广,暗红色,较稳定 • 磁铁矿: Fe3O4,较稳定 • 褐铁矿:2Fe2O3.3H2O,是含铁矿物在地表经氧化
被土壤颗粒→稳定很强的土壤结构
针铁矿(goethite):FeOOH 赤铁矿(hematite):Fe2O3 三水铝石(gibbsite):Al(OH)3
主要以胶膜或粘粒形式存在。包被土壤颗粒→稳
定很强的土壤结构。
三水铝石、赤铁矿:含水的铝(Al)铁(Fe)氧化物, 在热带亚热带土壤中含量高,交换量低,对磷酸 根有固结作用。 针铁矿:在湿热或渍水土壤中较多,交换量较 多。 水铝英石:无定形含水硅、铝三氧化物,火山 灰发育的土壤中多,吸附阳、阴离子能力均强。
铝氧八面体层
硅氧四面体层
2:1型:
膨胀型—蒙脱石(montmorillonite)、 蛭石 (vermiculite)
非膨胀型—水云母(hydromica) 混合型—绿泥石(chlorite)
1.4 nm过渡矿物(1.4 nm intergrade mineral)
chlorite
表2-2 三种主要粘土矿物的特性比较
3)、我国土壤粘粒矿物的分布规律
风化和成土作用与粘土矿物组成关系 (1)气候因素影响: (2)母质因素影响: (3)地形因素影响:
粘土矿物在特定生物气候条件下形成
• 比较稳定 • 明显的地带性 • 受母质的强烈影响 • 对土壤具有特殊的重要性

第二章 土壤的基本物质组成

第二章 土壤的基本物质组成

母质


土壤的形成
土壤的形成是风化作用和成土作用共同 作用的结果。
只有在生物特别是高等绿色植物出现 后,不仅大大加速了风化作用,而且能累积 养分,促进肥力的发展,生物的出现标志着 成土过程的开始。

土壤的形成是多种因素综合作用的结果。
19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫,总结
认为成土因素主要有五个: 母质、气候、
物理风化
岩石风化
(2)化学风化
岩石在水、水溶液和空气中氧、CO2等作 用下由于溶解、水化、水解、碳酸化以及氧 化等作用下发生成分和性质变化的风化作用, 称为化学风化。

主要包括:溶解作用、水解作用、水化作用、 氧化作用等。 其中水解作用能使岩石中的矿物发生彻底分解, 引起岩石内部矿物组成和性质的彻底改变,所以水 解作用被认为是化学风化中最主要的作用。
动物:土壤中的动物从微小的原生动物到高 等脊椎动物在土壤中都有独特的生活方式, 它们参与了一些有机残体的分解破碎作用以 及搬运、疏松土壤和母质的作用,某些动物 还参与土壤结构的形成,有的脊椎动物能够 翻动土壤,改变土壤的剖面层次。
微生物:土壤中的微生物种类多、数量大, 在土壤形成中一方面能促进有机体分解;另 一方面又合成腐殖质,其后再进行分解,这 样就形成了土壤物质的循环。 另外,固氮菌能固定空气中的氮素,有的细 菌能促进矿物的分解、增加养分的有效性。
土壤矿物质是地壳中的化学元素在各种地质
作用下形成的自然产物,是岩石的组成单位 ,约 3000多种。
按照矿物的起源可分为:
原生矿物:在风化过程中没有改变化学组 成而遗留在土壤中的一类矿物。 次生矿物:原生矿物在风化和成土作用下, 新形成的矿物。
成土矿物

土的组成与构造

土的组成与构造
土的组成与构造
土随着生成环境、物质成分、形成年代的不 同,工程特性也复杂多变。生成不同性质的土体, 如软土、黄土、填土等。因此在建筑物设计前, 必须充分了解、研究建筑场地土(岩)层的工程地 质条件并作出正确的评价。 由于土是以矿物颗粒组成骨架的松散颗粒集 合体(松散体介质),必须通过专门的土工试验 技术进行研究。
(1)土颗粒的矿物成分
固体颗粒构成土的骨架,其大小和形状、矿物成分及其 组成情况是决定土物理力学性质的重要因素。 土的矿物成分主要取决于母岩的成分及其所经受的风化作 用、搬运及沉积作用。 土的固体颗粒物质成分有两大类: ①原生矿物。指物理风化产生的粗颗粒矿物,具有原来岩 石的矿物成分。常见的有长石、石英、云母等。 ②次生矿物。系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿 物。它们颗粒细小,呈片状,是粘性土固相的主要成分。
基本概念


重力水-存在于地下水位以下、 土颗粒电分子引力范围以外的水, 因为在本身重力作用下运动,故 称为重力水。 毛细水-受到水与空气交界面处 表面张力的作用、存在于地下水 位以上的透水层中自由水(图 2.7所示)。 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 向上及向其他方向移动的现象。
细粒
巨大的漂石
卵石
碎 石
粗 砂
细 砂
粘 土
(3)土的颗粒级配
颗粒级配:土中各粒组的相对含量,以各粒组重量与土粒 总重量比值的百分数表示。 要了解天然土颗粒的组成情况,不仅要了解土颗粒的大 小,而且要了解各种颗粒所占的比例。因为在自然界很难遇 到单一粒组所组成的土,绝大多数都是由几种粒组混合组成。 颗粒级配的表示方法:土的颗粒级配曲线(图2.5)。 颗粒级配好坏的评定方法: ①颗粒级配曲线形态直观判断:曲线平缓表示粒径大小相 差悬殊,颗粒不均匀,级配良好(如图2.5曲线B);反之, 则颗粒均匀,级配不良(图2.5曲线A、C)。

4.1 土的组成

4.1 土的组成

为60%时,该粒径称为限定粒径d60。
➢不均匀系数Cu:d60与d10之比值反映颗粒级配的不
均匀程度,称为不均匀系数Cu: Cu愈大,表示土粒愈不均匀;
Cu
=
d 60 d10
工程上把Cu<5的土看作是级配不良的土;
Cu>10的土则视为级配良好的土。
二、固体颗粒
6. 表征土粒特征的概念
➢ 曲率系数(Cc):用于来说明累积曲线的弯曲情况,
从而分析评述土粒度成分的组合特征:
Cc
=
d320 d10 d 60
式中d10,d60的意义同上,d30为相应累积含量为30% 的粒径值。
Cc值在1~3之间的土级配较好。Cc<1或Cc>3的土,
累积曲线都明显弯曲(凹面朝下或朝上)而呈阶梯状,粒
度成分不连续,主要由大颗粒和小颗粒组成,缺少中间颗源自粒。变形。二、固体颗粒
4. 粒度成分对土工程性质影响的实质
➢ 1)组成土的颗粒大小不同,土的比表面不同,则土 粒与水(或气)作用的表面能大小不同。因此,不同 大小颗粒与水(或气)相互作用的程度,以至含水的 种类、性质和数量不同。 ➢ 土的比表面一般用单位体积所有土粒的总表面积表 示。由于土粒大小不同而造成比表面数值上的巨大变 化,必然导致土的性质的突变。 ➢ 2)天然土中不同大小颗粒的组成矿物类型不同,直 接影响土的工程特性。
➢比表面:单位体积所具有的土粒的总表面积。
二、固体颗粒
2. 土的粒组划分标准
➢ 工程上粒组的划分要保证: 同一粒组中土粒的工程性质:相近; 相近且与相邻粒组土粒的性质:有明显差别。
➢ 划分方法不完全一致,一般采用的粒组划分及各粒 组土粒的性质特征见下表。表中根据界限粒径200、 20、2、0.075和0.005mm把土粒分为六大粒组:

土壤基本物质组成土壤矿物质

土壤基本物质组成土壤矿物质
(2) 次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用,组成 和性质发生化学变化,形成的新矿物称次生矿物。
土壤基本物质组成土壤矿物质
石 英 SiO2
不易分化,使土壤中砂粒的主要来源
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土壤基本物质组成土壤矿物质
正长石 KAlSi3O8
斜长石
Na(AlSi3O8)·CaAl2Si2O8)
较易风化,风化后产生高岭土、二氧化硅和盐基物质, 正长石含钾较多, 是土壤中钾素和粘粒的主要来源
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
共性:没有碎屑的块状构造;没有规则的层次排列;不含化石。 例如: 玄武岩、石英、花岗岩、正长岩
花岗岩 喷出性岩浆岩
玄武岩
侵入性岩浆岩土壤基本物质组成土壤矿物质
(2)沉积岩
又称次生岩,是裸露于地表的各种类型的岩石经风 化作用而破坏,经各种地质动力作用搬运后沉积,再 经压力胶结作用重新固结成岩,也有由生物遗体、残 骸堆积沉积而成。
变质岩
土壤基本物质组成土壤矿物质
土壤基本物质组成土壤矿物质
3.岩石的风化
岩石的风化作用:岩石在地表受到种种外力作用,逐 渐破碎成为疏松物质,这一过程叫做风化作用。所产 生的疏松物质就是土壤母质。
土壤基本物质组成土壤矿物质
风化作用的类型
A. 物理风化作用
指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程,特点是成 分未变。 1、主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。 2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀
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土壤基本物质组成土壤矿物质
橄揽石(Mg,Fe)2SiO4
易风化,风化后形成蛇纹石
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土壤基本物质组成土壤矿物质
方解石 CaCO3

第一章:土的物质组成与结构、构造

第一章:土的物质组成与结构、构造

• (2).细粒土的结构类型: • 细粒土具有胶体的性质,在水中往往以复杂的结 合体沉淀,形成团聚结构。蜂窝状结构 、架状结 构 、非均粒团聚结构 。 • 团聚结构不稳定,往往在外力或化学环境的影响 下使土的结构发生变化,引起土的性质发生变化。 • 二、土的构造 • 在一定土体中,结构相对均一的土层单元体的形 态和组合特征,称为土的构造。它包括土层单元体 的大小,形态,排列和相互关系等方面。
第一章 土的物质组成 与结构、构造
• 土是岩石圈表层在漫长的地质时期,经过复杂的 地质作用所形成的松散物质。 • 土:是由固体颗粒以及颗粒间孔隙中的水和气体 组成的一多相、分散多孔的系统。一般把土看成 是三相体系(固、液、气),其三相组成和性质 对土的工程地质性质有决定性的影响。 • 土层:一般的,土是地表外动力地质作用形成的, 一般具有成层特征, 同一层内土的物质组成和结构, 构造基本一致,工程地质性质亦大体相同。 • 土体:是由性质各异,厚薄不同的若干地层,以特 定的次序组合在一起的土层组合体。
• (二)、孔隙中的水 • 1. 液态水 • (1).结合水:分为吸着水(强结合水)和薄膜水(弱结合 水)。对细粒土的性质影响极大。当只有强结合水时,土 强度很大,处于坚硬、半坚硬状态,当存在较多弱结合水 时,颗粒之间有较厚的水膜,土可呈塑态。 • (2).毛细水:由于毛细作用保存在毛细孔隙(孔径为0.50.002mm)中的水。也受土粒表面静电力的影响,是重力水 和结合水的过渡类型。能传递静水压力。毛细水冰点低于 0℃。毛细水主要存在于砂类土和粉土中。 • (3).自由水 (重力水)。只受重力作用影响,是普通的 液态水。有溶解能力。
• 目的:进行土粒度成分分类,大致判断土的工程 地质性质 。 • 测定方法:筛分析法和静水沉降方法 。 • 对粒度实验获得的结果用某种方法表示出来,称 为粒度成分表示方法 : • 1.表格法:列表方法 方便简单,但大量样土对 比有困难 • 2.图解法:比较直观。 • 1)累积曲线法 2)分布曲线法 3)三角图法 • 最常用累积曲线法。

第1章土壤的物质组成-1无机矿物

第1章土壤的物质组成-1无机矿物

砂粒
粉粒
粘粒
图2-6 土粒矿物组成示意图
砂粒和粉粒主要由各种原生矿物组成,其中以石英最多,其次 是各种原生硅酸盐矿物(长石、云母);粘粒粒级中,原生矿物 很少,基本上是次生矿物(主要是各种层状硅酸盐和铁、硅、铝 氧化物)。
3、不同粒级土壤颗粒的性质差异 1) 矿物组成 2) 元素含量 3) 比表面 4) 物理性质:吸湿性、胀缩性、可塑性 5) 化学性质:阳离子交换量
常见变质岩:板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大
理岩 岩浆岩的变质如: 花岗岩→片麻状花岗岩→花岗片麻岩→正片麻

沉积岩的变质如:
粘土岩→板岩→千枚岩→片岩
• 再如:
– 硅质砂岩→石英岩(极坚硬、极难风化)
– 页岩→板岩(坚硬难风化) – 页岩→千枚岩(云母多) – 页岩、隐晶质的酸性岩浆岩→片岩 – 石灰岩→大理岩(质硬、色白)
土壤原生矿物作用 • 构成土壤的骨架 • 通过风化作用提供养分
2、次生矿物
简单的盐类—方解石、石膏、芒硝、食盐 分三类: 次生层状硅酸盐—高岭石、水云母、蒙脱石 氧化物—三水铝石、针铁矿、赤铁矿、水钠锰矿
原生矿物经风化作用后产生的,在化学组成、结构 特点和颗粒大小方面都有所变化的新矿物。
1)、层状铝硅酸盐矿物
铁矿
• 赤铁矿:Fe2O3,分布广,暗红色,较稳定
• 磁铁矿: Fe3O4,较稳定
• 褐铁矿: 2Fe2O3.3H2O ,是含铁矿物在地表经氧化 和水化后的产物,黄褐色。
• 黄铁矿:FeS2,地壳中分布最广的硫化物,土壤中 S的主要来源,极易风化成褐铁矿。
磷灰石 • 岩浆岩中副矿物,土壤P素重要来源
侵入岩
侵入地壳冷凝而成的岩石 深成侵入、浅成侵入 (<8 km) 花岗岩、闪长岩

土壤的结构和组成ppt全篇

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由于各种矿物质抵抗风化的能力不同,它们经受风化后,在各粒级中分布的多少也不相同。矿物的粒级不同,其化学成分也有较大的差异。在较细颗粒中,Ca、Mg、P、K等元素的含量较大。一般而言,土粒越细,所含养分越多,反之则越少。
1.2.2 土壤的质地 由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况称为土壤质地(或土壤机械组成)。土壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。
土壤质地在一定程度上反映了土壤矿物组成和化学组成,同时土壤颗粒大小和土壤的物理性质密切相关,并且影响土壤孔隙状况。因此对土壤水分、空气、热量的运动和养分转化均有很大的影响。质地不同的土壤表现出不同的性状,壤土兼有砂土和粘土的优点而克服了二者的缺点,是质地理想的土壤。
<返回>
土壤是由固、液、气三相物质组成的疏松多孔体。固相物质包括矿物质、有机质和土壤生物。在固相物质之间,为形状和大小不同的孔隙,孔隙中存在水分和空气。土壤三相物质的比率因土壤种类而异,并且经常变化。土壤中所含多量化学元素的丰度顺序如下:O>Si>Al>Fe=C=Ca>K>Na>Mg>Ti>N>S,这个次序与地壳组成大体一致,所不同的是由于土壤中集结了大量生物体,因此C、N、S的含量相对较高。从环境污染角度来看,土壤还是藏污纳垢之处,含有各种生物的残体、排泄物、腐烂物;还含有来自大气、水体及固体废物中的各种污染物以及农药、肥料残留物等。

工程岩土学-第1章土的物质组成

工程岩土学-第1章土的物质组成

1.3
土的矿物成分
一、土的矿物成分类型
原生 矿物 矿 次生 矿物
不可溶的
可溶的 腐植质 泥炭
粘土矿物 倍半氧化物 次生氧化物 难溶盐 中溶盐 易溶盐
物 有机质
原生矿物
石英、长石、云母等


次生矿物
主要是粘土矿物, 包括三种类型: 高岭石、伊里石、蒙脱石
高 岭 石
伊 利 石
蒙 脱 石
高岭石
伊利石
粒径级配
组 (3)砾石 (4)砂粒组 (5)粉粒组 (6)粘粒组
筛分法
粗颗粒
水分法
细颗粒
筛分法
它是利用一套孔径大小 不同的筛子,将事先称 过重量的烘干土样过筛, 称留在各筛上的重量, 然后计算相应的百分数。
水分法常用比重计法: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。
斯托克斯公式
蒙脱石
二、土的矿物成分与粒组的关系
• • • •
卵砾石组一般是由物理风化形成的岩石碎块(呈棱角状的 块石、碎石、角砾等)组成。 砂粒组的矿物成分主要是原生矿物,在较细粒中也有次 生矿物。 粉粒组往往是由抗风化能力较强的矿物,如石英组成。 粘粒组的矿物成分几乎都是由次生矿物与腐殖质组成的。
粘土矿物:
毛细水
分布在土粒内部相互贯通 的孔隙可以看成许多形状 不一、直径互异、彼此连 通的毛细管
分析对象: 水柱
πr2hcγw=2πrTcosα
•上升高度:
hc
2 T cos r
毛细升高与孔径成反比
土中毛细现象
粘土 粉土 砂土 砾石
毛细压力
2πrTcosα+ucπr2 = 0 • 假定α= 0, 毛细压力

1.土力学基础-土的组成

1.土力学基础-土的组成
d、表2-1给出国内常用的粒组划分方法。
表1 粒组的划分
1.1.2土中水(water in soil)
土中水可有不同的形态,如固态的冰、气态的水蒸汽、液态的 水,还有矿物颗粒晶格中的结晶水,这些都属于土中水。对 土的性质影响最大的是液态水,尤其是粘性土,它所含的液 态水对其性质影响最大。 液态水主要有结合水和自由水二种形式 1.结合水:解释结合水膜的概念 包括强结合水和弱结合水: 强结合水(strong bound water) (吸着水:absorbed water): 紧靠土粒表面,受到吸引力最大,约1000个大气压,厚度< 0.003μ m (1μ m=10-3mm)大约几个水分子层厚, 特性:显示固体的性质,极大的粘滞性、弹性和抗剪强度,不 传递静水压力。冰点很低,00C不冻结,1000C不蒸发,不能 溶解盐类; 粘土只含有强结合水时显示固体坚硬状态;砂土的强结合水含 量极少,仅含强结合水的砂土呈散粒状态;
2.天然含水量w (natural moisture content式: 常见值:砂土:0~40%;粘性土:(20~60)% 土体含水量愈大,则压缩性愈高,强度愈低。 测定方法: 烘箱烘干法(适合于粘性土、粉土、砂土) 取代表性试样15~20g放入铅盒,并用天平称重,然后放入烘箱内,控 制105℃-110℃,加温至恒重(使结合水蒸发),再称干土重。 (湿土+盒重)-(干土+盒重)=水重(mw) (干土+盒重)- 盒重 =干土重(ms) .酒精燃烧法(工地上没有烘箱,而又急于了解土的含水量时,用此 法) 试样入盒称重,而后倒入酒精,点燃,几分钟后熄灭,用针 将试样调拌均匀,重复3次,可认为土中水全部挥发,求 解mw , ms 及w .铁锅炒干法,适用于卵石或砂夹卵石,取代表发试样3~5kg,称重 后倒入铁锅中干炒,直到不冒气为止,再称重,计算mW , ms 及 w,原理直观。

土壤的基本物质组成

土壤的基本物质组成

2.1.3.3 土壤质地与肥力的关系
土壤质地常常是土壤通气、透水、保水、保肥、供肥、 保温、导温和耕性等的决定性因素。
(1)砂土类(sand soil): a、粒间孔隙大,毛管作用弱,通气透水性强,内部
排水通畅,不易积聚还原性有害物质:
b、矿物成分主要是石英,含养分少,要多施有机肥 料;
2.1.1.2 主要成土矿物、岩石
自然界的矿物岩石经风化作用及外力搬运形成母质 (parent material),母质经成土作用形成土壤。
岩石是一种或数种矿物的集合体。根据其成因可分 为三类:
(1)岩浆岩(magmatic rock):由岩浆冷凝而成。
(2)沉积岩(sedimentary rock):由各种先成的岩 石经风化、搬运、沉积、重新固结而成或由生物遗 体堆积而成的岩石称为沉积岩。
(2)土壤水、热状况 (3)土壤通气状况 (4)土壤酸碱性 2.2.2.6 土壤有机质对土壤肥力的作用 (1)土壤养分的主要来源 (2)改善土壤物理性质 (3)提高土壤的保肥性 (4)促进作物生长发育 (5)有助于消除土壤的污染
2.3 土壤水分
2.3.1 土壤水分的保持
根据土层中毛管水与地下水有无连接,通常将毛管水分为:
毛管支持水(soil capillary supporting water)和毛管 悬着水 (soil capillary suspending water)
毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为田间持 水量(field water holding capacity)。
(2) 化学组成
砂粒和粉砂粒以石英和长石等原生矿物为主, 二氧化硅含量较高;粘粒中,则以次生硅酸盐矿物 为主,铁、钾、钙、镁等的含量较多。

土壤学资料

土壤学资料

土壤学复习资料绪论土壤:陆地上能够生长绿色植物的疏松表层。

土壤肥力:在植物生活的全过程中,土壤具有的能供应与协调植物正常生长发育所需的养分、水分、空气和热量的能力。

第一章土壤的基本物质组成一、高岭石粘土矿物、蒙脱石粘土矿物和伊利石粘土矿物异同点:高岭石粘土矿物特点:1:1型晶层结构;连接力最强,具有非膨胀性;晶层内部没有或极少有同晶置换现象,电荷数量少;可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性都较弱,胶体特性较弱;保水保肥能力差。

蒙脱石粘土矿物:2:1型晶层结构;连接力最弱,具有膨胀性;普遍发生同晶置换现象,电荷数量大;可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性都较强,胶体特性较突出;保水保肥能力最强。

伊利石粘土矿物:2:1型晶层结构;连接力较强,具有非膨胀性;普遍发生同晶置换现象,电荷数量大;可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性适中,胶体特性位于高岭石和蒙脱石之间,保水保肥能力较强。

二、土壤的矿物组成与化学组成土壤矿物质可分为原生矿物和次生矿物。

原生矿物:在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物。

次生矿物:原生矿物在风化和成土作用下,新形成的矿物。

土壤矿物质的化学组成有0、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等,其中SiO、2 Al0、Fe0占土壤矿质总质量75%以上。

矿2物3质颗粒23越粗大,含石英及原生原生铝硅酸盐类愈多;反之,矿物质颗粒愈小,含石英及原生原生铝硅酸盐类愈少,而次生矿的含量愈多。

土壤的机械组成(一)土壤粒级土壤粒级一般将土粒分为石砾、砂粒、粉砂粒、粘粒四级。

各粒级矿物组成和化学组成:矿物组成:砂粒和粉粒主要是由各种原生矿物组成,其中石英最多,其次是原生硅酸盐矿物;粘粒中基本上是次生矿物。

化学组成:砂粒和粉粒以石英和长石等原生矿物为主,二氧化硅含量较高;粘粒以次生硅酸盐矿物为主,铁、钾、钙、镁等地含量较多。

各级土粒的主要特征:・1.石砾及砂粒它们是风化碎屑,其所含矿物成分和母岩基本一致,粒级大,抗风化,养分释放慢,比表面积小,无可塑性、粘结性、粘着性和吸附性。

土的物质组成和结构

土的物质组成和结构

第一章土的物质组成和结构本章学习要点1.土的生成学习要点简要了解什么是土,它是怎样生成的,从土的形式来看它有什么特点。

2.土的三相组成学习土的固体颗粒、矿物成分、土粒形状、土中水、土中气等内容,掌握土的额粒级配的含义及颗粒级配累积曲线的做法、用途,区分开三大类矿物成分(高岭石、伊里石、蒙脱石)不同性质,土中水的主要形态类型。

3.土的结构与构造学习颗粒间的作用力、颗粒间的排列型式(结构类型)、土的构造、粘性土的灵敏度,掌握单粒结构、蜂窝结构、絮状结构的特点与不同,了解土的层状构造、分散构造、结构状构造、裂隙状构造,理解灵敏度的含义与划分。

第一节土的形成一、土和土体的概念1.土(soil)地球表面30-80km厚的范围是地壳。

地壳中原来整体坚硬的岩石,经风化、剥蚀搬运、沉积,形成固体矿物、水和气体的集合体称为土。

土是由固体相、液相、气体三相物质组成;或土是由固体相、液体相、气体相和有机质(腐殖质)相四相物质组成。

不同的风化作用,形成不同性质的土。

风化作用有下列三种:物理风化、化学风化、生物风化。

2.“土体”(soil mass)土体不是一般土层的组合体,而是与工程建筑的稳定、变形有关的土层的组合体。

土体是由厚薄不等,性质各异的若干土层,以特定的上、下次序组合在一起的。

二、土和土体的形成和演变地壳表面广泛分布着的土体是完整坚硬的岩石经过风化、剥蚀等外力作用而瓦解的碎块或矿物颗粒,再经水流、风力或重力作用、冰川作用搬运在适当的条件下沉积成各种类型的土体。

再搬运过程中,由于形成土的母岩成分的差异、颗粒大小、形态,矿物成分又进一步发生变化,并在搬运及沉积过程中由于分选作用形成在成分、结构、构造和性质上有规律的变化。

土体沉积后:a.将经过生物化学及物理化学变化,即成壤作用,形成土壤(1)靠近地表的土体b. 未形成土壤的土,继续受到风化、剥蚀、侵蚀而再破碎、再搬运、再沉积等地质作用。

(2)时代较老的土,在上覆沉积物的自重压力及地下水的作用下,经受成岩作用,逐渐固结成岩,强度增高,成为“母岩”。

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图1-1 土的累积曲线
2. 确定相应于某一累积百分含量的粒径
有效粒径(d10):小于某粒径的土粒质量累计百分数 为10%时,相应的粒径称为有效粒径(d10)。
平均粒径d50):系指土中大于此粒径和小于此粒径的 土的含量均占50%
限制粒径(d60)或称限定粒径(d60):当小于某粒径 的土粒质量累计百分数为60%时,该粒径称为控制粒径。
d30:小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒 径用d30表示。
3. 不均匀系数的确定
定义土的不均匀系数为: Cu d60
d10
不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况。越大表示 土粒大小的分布范围越大,颗粒大小越不均匀,其级 配越良好,作为填方工程的土料时,则比较容易获得 较大的密实度。
三、有机质
有机质是土中动植物残骸在微生物作用下 分解形成的产物。
它可分为两类:
—类是分解不完全的植物及各种生物有机体的残骸; 泥炭、淤泥
另一类是分解完全的腐殖质。
特点:
有机质亲水性强,当土中有机质含量增多时,土的 可塑性和压缩性增大,强度降低,对工程建筑不利。 是有害成分!
次粘 生土 矿矿 物物
高岭土 伊利石 蒙脱石
倍半氧化物 (Al2O3 - Fe2O3)
难溶盐 (CaCO3,MgCO3)
腐殖质
第三节 土中的水
一、土中水的基本类型与特征
水是土的基本组成部分之一,它在土中以不同 形式和不同状态存在,不同的水对土的工程地 质性质影响是不同的。
土中水的分类
(一)矿物矿物中的结合水
定义土的粒径级配累积曲线的曲率系数为:
Cc
d
2 30
d60 d10
曲线系数描写的是累积曲线的分布范围,反映曲线的 整体形状;或称反映累积曲线的斜率是否连续。
在一般情况下:
1).工程上把Cu ≤5的土看作是均粒土,属级配不良; Cu >5时,称为不均粒土; Cu >10的土属级配良好。 2).经验证明,当级配连续时,Cu的范围约为1~3;因
d>200
60<d≤200 20<d≤60 2<d≤20 0.5<d≤2 0.25<d≤0.5
0.075<d≤0.25
细粒
粉粒 粘粒
0.005<d≤0.075 d≤0.005
土的粒度成分(颗粒级配)是指土中各粒组的相对含量,通常用各粒组占土粒总质量 (干土质量)的百分数表示。
二、粒度分析
测定土中各颗粒直径大小及百分含量的过程 主要测试方法:
一、原生矿物
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。常见的原生矿物 有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄 榄石、石榴石等。
特点:
颗粒粗大、亲水性弱、化学性质稳定、抗水、 抗风化能力强主要存在它们主要存在于卵、砾、 砂、粉各粒组中,。是组成粗粒土的主要矿物 成分。
二、次生矿物
筛析法-主要用于粗粒土的粒度分析 静水沉淀-主要用于细粒土的粒度分析
土的粒度成分表
粒组的百分含量
>2mm 2~0.5mm 0.5~0.25 mm0.2~0.075 mm0.075~0.005mm <0.005mm
21
8
6
22
33
10
10.6
64.5
16.4
8.5
0.8
4.7
68
26.5
1. 累积曲线 常用的粒度成分的表示方法是累积曲线法,它是一种图示的 方法,通常用半对数纸绘制,横坐标(按对数比例尺)表示 某一粒径,纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量,如 下图所示。
次生矿物是原生矿物经过化学风化作用, 使其进一步分解,形成一些颗粒更细小的 新矿物。
次生矿物又可分为两种类型:
一种是原生矿物中部分可溶物质被水溶滤并携带到 其他地方沉淀下来所形成的“可溶性次生矿物”;
另一种是原生矿物中的可溶部分被溶滤后的残余物, 它改变了原来矿物的成分和结构,形成了“不可溶 的次生矿物”。
第一章
土的物质组成与结构
第一节 土的粒度成分
一、粒度成分
1. 粒径(d)-土颗粒的直径(mm) 2. 粒组-土颗粒按大小相近、性质相似合成的
组叫粒组(粒级)。

表1-1 土的粒组划分方案
粒组统称 巨粒
粗粒
粒组名称
漂石(块石)粒
卵石(碎石)粒
砾粒
粗砾 细砾粗砂砂粒中砂细砂粒径d范围(mm)
矿物成分与粒度成分的关系
粒组
名称
漂石粒、卵石粒
最常见的矿物范围值(mm)
砾粒组
>2
砂粒组 2-0.075
母岩碎屑
粉粒组
0.075 -0.005
粗 0.005
-0.001
粘粒组


0.001 -0.0001
>0.0001
原 生
(多矿物结构)
单 石英 矿
矿物 物颗
长石
粒 云母
次生二氧化硅 (SiO2)
砂类土
砾粒组质量少于或等于总质量50%
细粒土
细粒组质量多于或等于总质量的50%的土
第二节 土的矿物成分
土中矿物类型
土的固体相部分是由各种矿物颗粒或矿物集合 体组成的,不同矿物成分的性质是有差别的, 因此由不同矿物组成的土的性质也是不同的。 土中矿物成分类型可分为:
原生矿物 次生矿物 有机质
非结合水
毛细水是由于毛细作用保持在土的毛细孔隙中的地下 水。
重力水又叫自由水,是不受颗粒吸附和毛细力作用控 制,在重力作用下能自由运动的地下水。它是普通的 液态水
固态水=冰
1. 结合水
特点:
不受重力作用 密度大 不能传递静水压力 冰点低 具有一定抗剪强度(有抵抗外力的能力)
结构水:
以H+、 OH-离子存在,数量、位置固定
结晶水:
以H2O存在,数量、位置固定
沸石水:
以H2O存在,数量不定、晶胞之间
(二)孔隙中的液态水
结合水:
在土粒静电引力范围内,被吸附在土粒周围的水就叫 结合水。它不受重力影响,密度大,不能传递静水压 力,冰点低,有粘滞性和一定的抗剪强度。
此当Cc <1或Cc >3时,均表示级配线不连续。
从工程上看:
Cu ≥5且Cc=1~3的土,称为级配良好的土; 不能同时满足上述两个要求的土,称为级配不良的土。
三、土按粒度成分的分类
粒度分类-土按粒度成分的分类
巨粒土和含巨粒的土:
巨粒组质量多于总质量15%
砾类土
砾粒组质量多于总质量50%
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