第一章土的物理性质与工程分类

土的基本特征
☆土是自然历史的产物 ☆土是相系组合体 ☆土是分散体系 ☆土是多矿物组合体
第一节 土的形成
土的主要成因类型
残积土(体) 坡积土(体) 洪积土(体) 湖积土(体) 冲积土(体) 冰积土(体) 崩积土(体) 风积土(体) 海洋沉积土(体) 火山沉积土(体)
第二节 土的组成
土体三相组成示意图
透水性大，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，而压缩性增大；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
组
细粒
粉粒
划
分
粘粒
0 .0 7 5 ～ 0 .0 0 5
< 0 .0 0 5
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
粒组统称 粒组名称
粒径范围 一般特征
表
巨粒
（mm） 漂 石 或 块 石 颗 粒 >200
透水性很大，无粘性，无毛细水
格
卵 石 或 碎 石 颗 粒 200～ 60
法
粗粒
表
示
的
粒
圆砾或 粗
角砾颗 粒
中
细
砂粒 粗
中
细
60～ 20 20～ 5 5～ 2 2～ 0.5 0.5～ 0.25 0.25～ 0.75
生物风化
有机质
动植物活动引起的岩石和土体粗颗 粒的粒度或成分的变化
第一节 土的形成
沉积与搬运
残积土 无搬运
运积土 有搬运
母岩表层经风化作用破碎 成岩屑或细小颗粒后， 未经搬运残留在原地的 堆积物
风化所形成的土颗粒， 受自然力的作用搬运到 远近不同的地点所沉积 的堆积物
第一节 土的形成
土的基本特征及主要成因类型
第一章土的物理性质与工程 分类
《土力学》
第一章
土的物理性质与工程分类
本章主要内容
第一节 土的形成 第二节 土的组成 第三节 土的结构 第四节 土的物理性质 第五节 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠
度及土的压实性 第六节 土的工程分类
第一节 土的形成
土的演化
土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物
水分法：具体有比重计法或移液管法。 该两法的理论基础都是依据Stokes(司笃克斯)定律，即球状 的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比
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
典 型 颗 分 级 配 曲 线
沉降分析结果
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5
（四）颗粒大小分析试验
200g
P
10 5.0 10 2.0 16 1.0 18 0.5 24 0.25 22 0.1 38
72
% 95 87 78 66 55 36
筛分法原理图
筛分法
将烘干且分散了的 200g有代表性的试 样倒入标准筛内摇振， 然后分别称出留在各 筛子上的土重，并计 算出各粒组的相对含 量，即得土的颗粒级 配。
（三）土粒大小和土的级配
粒径级配
(1)漂石或块石组 (2)卵石（碎石） 组 (3)砾石 (4)砂粒组 (5)粉粒组 (6)粘粒组
筛分法 水分法
粗颗粒
细颗粒
1、颗粒大小与土的级配
•粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类
•界限粒径
0.1
粗粒土
细粒土
卵石 砾石 砂粒
粉粒 粘粒 胶粒
d
mm
粗 中 细 粗 中 细 极细
0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
粒径(mm)
粒径(mm) 0.05 0.01 0.005 百分数P(%) 26 13.5 10
特征粒径:
d50 : 平均粒径 d60 : 控制粒径 d10 : 有效粒径 d30 :中值粒径
气 水
土粒
气相 液相 固相
次要作用 重要影响
构成土骨架，起决定作用
土的基本特征及主要成因类型
土的基本特征
☆土是自然历史的产物 ☆土是相系组合体 ☆土是分散体系 ☆土是多矿物组合体
第二节 土的组成
一、 土的固体颗粒 （一）成土矿物
矿物成分
粒径级配 颗粒形状
物理状态 力学特性
第二节 土的组成
（一）成土矿物 ①. 矿物成分
60 20 5 2 0.5 0.25 0.05 0.005 0.002
粗粒土与细粒土
粗粒土(无粘性土) 特征
孔隙大、透水性强，毛细上升， 高度很小，既无可塑造性，也 无胀缩性，压缩性极弱，强度 较高。
细粒土(粘性土) 特征
主要由原生矿物、次生矿物组成， 孔隙很小，透水性极弱，毛细上 升高度较高，有可塑性、胀缩性， 强度较低。
透水性很小，湿时有粘性、可塑 性，遇水膨胀大，干时收缩显著； 毛细水上升高度大，但速度较慢
粒径级配
——各粒组的相对含量，用质量百分数来表示 •确定方法 筛分法：适用于粗粒土 (>0.1 mm)
水分法：适用于细粒土 (<0.1 mm)
•表述方法 粒径级配累积曲线
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）
原生矿物 石英、长石、云母等 圆状、浑圆状、棱角状 次生矿物 主要是粘土矿物，针状、片状、扁平状
包括三种类型 高岭石、伊利石、蒙脱石
粘土矿物:
由硅氧四面体和铝氢氧八面体构成的 晶胞所组合而成
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
矿
高岭石、伊里石、蒙脱石
物
粘土矿物:
由硅片和铝片构成的晶包所组合而成
高岭石
粘土矿物
伊利石
蒙脱石
高岭石
伊利石
蒙Hale Waihona Puke 石（二）粘土矿物的晶格结构
硅片的结构
铝片的结构
粘土矿 物的晶 格构造
粒径 比表面积 胀缩性 渗透性 强度 压缩性
高岭石
大 10-20m2/g
小 大 大 小
伊利石
中 80-100m2/g
中 中 中 中
蒙脱石
小
800m2/g 大 小 小 大
第二节 土的组成
粗细程度： 用d50 表示
不均匀程度：
Cu = d60 / d10
— 不均匀系数
Cu ≥5,级配不均匀
连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
— 曲率系数
小于某粒径之土质量百分数（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
岩石 地球
风化剥蚀
搬运、沉积
土 地球
第一节 土的形成
一、风化作用分类
岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的 影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动 过程中因碰撞和摩擦而破碎
物理风化
矿物成 分未变
原生矿物
化学风化 矿物成 次生矿物
分改变
母岩表面和碎散的颗粒受环 境因素的作用而改变其矿物 的化学成分，形成新的矿物