第二章土的性质及工程分类

水分子 极性
粘粒
弱结合水
自由水
（2-1）强结合水：没有溶解盐类的能
力，不能传递静水压力，牢固地吸附于土 粒表面，其性质接近于固体，具有极大的 粘滞度、弹性和抗剪强度。
（2-2）弱结合水：厚度较强结合水大，
具有较高的粘滞度、抗剪强度，仍不能传 递静水压力。当含量较多时，使土具有一 定的可塑性。
自由水
重力水 毛细水
（1）结晶水
存在于矿物结晶中的水，只有在高温(>105 00C)下，才能从 矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。
（2）结合水
受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。
+
+
+ + __
_ _
_
_
__
+ _
_
+ _
___
_ __
_
+_ __
_
_
粘土颗粒
强结合水
O2
105o
H+
H+
小于某粒径的土粒质量(％）＝
小于该粒径的土的累计 质量
100
土的总质量
＝（1－
大于该粒径的土的累计 土的总质量
质量）
100
土粒级配状况的判别
定性判别
（1）曲线连续且分布范围广(平缓)，表示土粒粒径大小相差较大，为级 配不均匀或级配良好的土
（2）曲线连续但分布范围窄(曲线较陡)，表示土粒粒径大小相差不多， 为级配均匀或级配不良的土
2.什么是土？
岩石经过风化作用而剥落、搬运、沉积形成的矿 物集合体。 （由此可见：土是一种复合材料）
3.风化的类型
○ 物理风化
定义：由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及盐类的结 晶引起的岩石表面逐渐破碎崩解的过程。
结果：主要使岩石机械破碎。风化的产物（原生矿物）与 原母岩矿物成分、化学性质相同。
○ 化学风化
（3）曲线出现不连续（如“平台”），表示缺乏某些粒径的土，为级配 不
良的土
定量判别：利用不均匀系数Cu和曲率系数Cc
Cu = d60 / d10
(表示土粒的不均匀程度)
Cc
=
d320 d10 . d60
(表示级配曲线的连续程度)
有效粒径d10:土粒质量累计为10%时的粒径。 中值粒径d30:土粒质量累计为30%时的粒径。 限定粒径d60:土粒质量累计为60%时的粒径。 平均粒径d50:土粒质量累计为50%时的粒径。
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
水分法
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 粒径(mm)
土的粒径级配累积曲线
级配曲线的制作
横坐标：土粒粒径(已换算为对数) 纵坐标：小于某粒径的土粒质量百分数（%）
土的颗粒级配：土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总 量的百分数)。
颗粒级配的用途：作为确定土的名称和选用建筑材料的重 要依据。它是决定无粘性土工程性质的主 要因素。
颗粒级配的分析方法——颗分试验
筛分法：适用于粒径>0.075mm。 比重计法或移液管法：适用于粒径<0.075mm。
筛分法
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
土粒：构成土的骨架，称为固相。 孔隙中的水(及溶液物质)：称为液相。 孔隙中的气体：称为气相。
5.土与岩石的区别：仅在于颗粒间胶结的强弱。
粒间无胶结：无黏性土（如砂、碎石等） 粒间弱胶结：黏性土、粉土等。 粒间强胶结：岩石。
2.2 土的三相组成及土的百度文库构
1.土的固体颗粒(固相)：通常由以下三部分组成：
定义：岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物 作用下所引起的破坏过程。
结果：不仅破坏了岩石的结构，而且使其化学成分发生了 变化，形成新的矿物（次生矿物）。
○ 生物风化
定义：生物活动过程中对岩石的破坏作用。 结果：可能生物原生矿物或次生矿物。
4.土性质复杂的原因
○ 成因复杂（自然的产物） ○ 组成复杂。通常由以下三部分组成：
蒙脱石：Al2O3 4SiO2 nH2O
亲水性： 蒙脱石>伊利石>高岭石
b. 倍半氧化物及次生二氧化硅 c. 可溶性次生矿物
（3）有机质
高岭石 伊利石
蒙脱石
❖粘土的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各
种难溶盐类，它们都是次生矿物。
2.土颗粒的大小和形状
自然界中存在的土，都是由粒径大小不同的土粒组成的， 土的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此 可将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称为粒组，划分 粒组的分界尺寸称为界限粒径。
常用200、60、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒组: 漂石(块石)颗粒（粒径>200mm） 卵石(碎石)颗粒（粒径介于200~60mm） 圆砾(角砾)颗粒（粒径介于60~2mm） 砂粒（粒径介于2~0.075mm） 粉粒及粘粒（粒径介于0.075~0.005mm）
土的粒组划分
3.土的颗粒级配(粒径级配)
（表示土粒的粗细程度 ）
判别：
(1)对级配曲线连续的土：Cu>5为级配良好； Cu<5为级配不良
(2)对级配曲线不连续的土：同时满足Cu>5和Cc<1~3时为级配良好 反之为级配不良
填方用料的选择： 应选择级配良好的土
4.土中的水(液相)
结晶水 - 土粒矿物内部的水
土中水 结合水 - 与土粒表面结合的水 强结合水 弱结合水
（1）原生矿物
物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分。 特点：化学性质稳定，水稳性强。
（2）次生矿物
化学风化产物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。 特点：颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。
a. 粘土矿物 复合的铝－硅酸盐晶体，片状。
高岭石： Al2O3 2SiO2 2H2O 伊利石：K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O
第二章 土的性质及工程分类
主要内容：
◆ 土的三相组成及土的结构 ◆ 土的物理性质指标 ◆ 无黏(粘)性土的密实度 ◆ 黏性土的物理特性 ◆ 土的渗透性 ◆ 地基土的工程分类
2.1 概述
1.风化作用
由于昼夜和季节的气温变化(使地表各种原岩不断 发生热胀脱离、冷缩开裂等机械破碎)、水和水溶 液的存在(使原岩不断发生水化、氧化、碳酸盐化、 溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂等化学和机械破碎)、 动植物和微生物的活动(使原岩不断发生机械破碎 和化学变化)，对原岩发生机械破碎和化学变化的 作用，称为风化作用。