土质学与土力学-第1章
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物理风化——指岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度 湿度的变化、不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩 解为碎块。这种风化仅改变颗粒大小与形状，不改变原 来矿物成分。生成的土呈松散状态，无粘性土。
化学风化——指岩石碎屑与空气、水和各种水溶液相接触， 经氧化、碳化和水化作用，改变原来矿物成分，形成新 的矿物（次生矿物）。生成的土为细粒土，粘性土。
1.2.1 土的固体颗粒
（一）土的颗粒级配
1.土颗粒的大小直接决定土的性质；
2. 粒径——颗粒直径大小，界限粒径——划分粒组的分 界尺寸。
3. 粒组——将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土 粒归并为若干组别即称为粒组。可划分：
200 60
2 0.075 0.005mm
漂石 卵石 砾石 砂粒 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
＜0.005
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
三、级配曲线
颗粒分析试验结果，绘制图的粒径级配曲线。用
半对 数坐标绘制。纵坐标表示小于某粒径的土重占总
有时还有沼气等。
1.2.1 土的固体颗粒
土是岩石风化的产物。因此土粒的矿物组成将 取决于成土母岩的矿物组成及其后的风化作用。 成土矿物可分为两大类：
原生矿物
● 由岩石经物理风化生成的， ● 颗粒成分与母岩的相同， ● 常见的有石英、长石和云母 ● 颗粒较粗，多呈浑圆形状， ● 吸附水的能力弱，无塑性。
粗 中 细
20～10 10～5 5～2
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
粗 中 细 极细
2～0.5 0.5～0.25 0.25～0.1 0.1～0.05
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
强烈地震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘土地 基受建筑物荷载作用发生沉降需几十年才能稳定。
土的三相组成
土是由固相、液相、气相组成 的三相分散系。 固相——包括多种矿物成分组成 土的骨架，骨架间的空隙为液 相和气相填满，这些空隙是相 互连通的，形成多孔介质； 液相——主要是水(溶解有少量 的可溶盐类)； 气相——主要是空气、水蒸气，
1.1.2 土的结构和构造
1.定义： 指土颗粒的大小、形状、表面特征， 相互排列及其联结关系的综合特征。
2.分类：
单粒结构 砂层，砾石层
土的结构 蜂窝结构 粉粒
絮状结构 粘粒
3.工程性质：
土的构造
1.定义：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。
2.分类：构造分类 分 层状 散构 构造造交 水砂 错 平,错 原砾层理 石 , 卵石
次生矿物 ●由原生矿物经化学风化生成的新矿物 ●它的成分成分与母岩的完全不同， ●有高岭石、伊利石和蒙脱石粘土矿物 ● 颗粒极细，且多呈片状， ● 性质活泼，吸附水能力强，具塑性。
水溶盐
可溶性次生矿物。常见的有岩盐、 钾盐、石膏、方解石，硫酸盐类还 对金属和混凝土有一定的腐蚀作用
有机质Байду номын сангаас
动植物分解后的残骸，称为腐殖质。 其颗粒极细，粒径小于0.1m，呈凝胶 状，带有电荷，具极强的吸附性。
1.1.4 土的形成与工程特性的关系
由于各类土的生成条件不同，它们的工程特性 往往相差悬殊，下面分别加以说明： 1.搬运、沉积条件 通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土。 2.沉积年代 通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。 3.沉积的自然地理环境 自然地理环境不同所生成的土的工程性质差异 也很大。
土力学与土质学
(第1章）
第1章 土的物理性质和工程分类
学习要求：
了解土的成因和三相组成，掌握土的物理性 质和物理状态指标的定义、物理概念、计算公式 和单位。要求熟练地掌握物理指标的三相换算。 了解地基土的工程分类依据与准确定名。
基本内容：
1.1 土的形成与特征 1.2 土的三相组成 1.3 土的物理性质指标 1.4 土的物理状态指标 1.5 土的工程分类
裂隙构造
粘性土
如: 黄土
3.工程性质：通常分散构造的工程性质最好，
裂隙状构造中，因裂隙强度低、渗透性大，
工程性质差。
1.1.3 土的工程特征
土与其它连续介质的建筑材料，具有下列三个 显著的工程特征： 1.压缩性高 反映材料压缩性高低的指标弹性 模量E(土称变形模量),随着材料的不同而有极大 的差别,例如: 钢筋 E1=21万Mpa; C20混凝土 E2=2.6万Mpa; 卵石 E3=50Mpa; 饱和细砂 E4=10Mpa. 2.强度低 为抗剪强度 ，而非抗压、抗拉强度； 3.透水性大 颗粒之间有无数孔隙。
土重的百分数，横坐标用对数坐标表示土的粒径。
①不均匀系数定义为（Cu）Cu
d60 d10
②曲率系数定义为（Cc）
1.2 土的三相组成
●土的三相组成是指土由固体颗粒、液体水和气体三部分 组成。土中的固体矿物构成土的骨架,骨架之间贯穿着 大量的孔隙,孔隙中充满着液体水和气体。
●土体三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异， 例如： 固体+气体（液体=0）为干土，此时粘土呈坚硬状态， 砂土呈松散状态；
固体+液体+气体为湿土，此时粘土多为可塑状态； 固体+液体（气体=0）为饱和土，此时粉细砂或粉土遇
4. 颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各 个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
●级配的测室方法：
—筛析法 （> 0.075mm)比重计法(< 0.075mm)
土粒粒组的划分
粒组名称
粒径范围
一般特征
漂石、块石颗粒 卵石、碎石颗粒
＞200 200～20
透水性很大，无粘性，无毛细水
圆砾、角砾颗粒 砂粒
1.1 土的形成与特征
1.1.1 1.1.2 1.2.3 1.2.4
土的形成 土的结构与构造 土的工程特性 土的形成与工程特性的关系
1.1.1 土的形成
“土”一词在不同的学科领域有其不同的涵义。就土木 工程领域而言，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结 的颗粒堆积物。土与岩石的区分仅在于颗粒间胶结的强 弱。
化学风化——指岩石碎屑与空气、水和各种水溶液相接触， 经氧化、碳化和水化作用，改变原来矿物成分，形成新 的矿物（次生矿物）。生成的土为细粒土，粘性土。
1.2.1 土的固体颗粒
（一）土的颗粒级配
1.土颗粒的大小直接决定土的性质；
2. 粒径——颗粒直径大小，界限粒径——划分粒组的分 界尺寸。
3. 粒组——将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土 粒归并为若干组别即称为粒组。可划分：
200 60
2 0.075 0.005mm
漂石 卵石 砾石 砂粒 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
＜0.005
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
三、级配曲线
颗粒分析试验结果，绘制图的粒径级配曲线。用
半对 数坐标绘制。纵坐标表示小于某粒径的土重占总
有时还有沼气等。
1.2.1 土的固体颗粒
土是岩石风化的产物。因此土粒的矿物组成将 取决于成土母岩的矿物组成及其后的风化作用。 成土矿物可分为两大类：
原生矿物
● 由岩石经物理风化生成的， ● 颗粒成分与母岩的相同， ● 常见的有石英、长石和云母 ● 颗粒较粗，多呈浑圆形状， ● 吸附水的能力弱，无塑性。
粗 中 细
20～10 10～5 5～2
透水性很大，无粘性，毛细水上升高 度不超 过粒径大小
粗 中 细 极细
2～0.5 0.5～0.25 0.25～0.1 0.1～0.05
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
强烈地震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘土地 基受建筑物荷载作用发生沉降需几十年才能稳定。
土的三相组成
土是由固相、液相、气相组成 的三相分散系。 固相——包括多种矿物成分组成 土的骨架，骨架间的空隙为液 相和气相填满，这些空隙是相 互连通的，形成多孔介质； 液相——主要是水(溶解有少量 的可溶盐类)； 气相——主要是空气、水蒸气，
1.1.2 土的结构和构造
1.定义： 指土颗粒的大小、形状、表面特征， 相互排列及其联结关系的综合特征。
2.分类：
单粒结构 砂层，砾石层
土的结构 蜂窝结构 粉粒
絮状结构 粘粒
3.工程性质：
土的构造
1.定义：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。
2.分类：构造分类 分 层状 散构 构造造交 水砂 错 平,错 原砾层理 石 , 卵石
次生矿物 ●由原生矿物经化学风化生成的新矿物 ●它的成分成分与母岩的完全不同， ●有高岭石、伊利石和蒙脱石粘土矿物 ● 颗粒极细，且多呈片状， ● 性质活泼，吸附水能力强，具塑性。
水溶盐
可溶性次生矿物。常见的有岩盐、 钾盐、石膏、方解石，硫酸盐类还 对金属和混凝土有一定的腐蚀作用
有机质Байду номын сангаас
动植物分解后的残骸，称为腐殖质。 其颗粒极细，粒径小于0.1m，呈凝胶 状，带有电荷，具极强的吸附性。
1.1.4 土的形成与工程特性的关系
由于各类土的生成条件不同，它们的工程特性 往往相差悬殊，下面分别加以说明： 1.搬运、沉积条件 通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土。 2.沉积年代 通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。 3.沉积的自然地理环境 自然地理环境不同所生成的土的工程性质差异 也很大。
土力学与土质学
(第1章）
第1章 土的物理性质和工程分类
学习要求：
了解土的成因和三相组成，掌握土的物理性 质和物理状态指标的定义、物理概念、计算公式 和单位。要求熟练地掌握物理指标的三相换算。 了解地基土的工程分类依据与准确定名。
基本内容：
1.1 土的形成与特征 1.2 土的三相组成 1.3 土的物理性质指标 1.4 土的物理状态指标 1.5 土的工程分类
裂隙构造
粘性土
如: 黄土
3.工程性质：通常分散构造的工程性质最好，
裂隙状构造中，因裂隙强度低、渗透性大，
工程性质差。
1.1.3 土的工程特征
土与其它连续介质的建筑材料，具有下列三个 显著的工程特征： 1.压缩性高 反映材料压缩性高低的指标弹性 模量E(土称变形模量),随着材料的不同而有极大 的差别,例如: 钢筋 E1=21万Mpa; C20混凝土 E2=2.6万Mpa; 卵石 E3=50Mpa; 饱和细砂 E4=10Mpa. 2.强度低 为抗剪强度 ，而非抗压、抗拉强度； 3.透水性大 颗粒之间有无数孔隙。
土重的百分数，横坐标用对数坐标表示土的粒径。
①不均匀系数定义为（Cu）Cu
d60 d10
②曲率系数定义为（Cc）
1.2 土的三相组成
●土的三相组成是指土由固体颗粒、液体水和气体三部分 组成。土中的固体矿物构成土的骨架,骨架之间贯穿着 大量的孔隙,孔隙中充满着液体水和气体。
●土体三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异， 例如： 固体+气体（液体=0）为干土，此时粘土呈坚硬状态， 砂土呈松散状态；
固体+液体+气体为湿土，此时粘土多为可塑状态； 固体+液体（气体=0）为饱和土，此时粉细砂或粉土遇
4. 颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各 个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
●级配的测室方法：
—筛析法 （> 0.075mm)比重计法(< 0.075mm)
土粒粒组的划分
粒组名称
粒径范围
一般特征
漂石、块石颗粒 卵石、碎石颗粒
＞200 200～20
透水性很大，无粘性，无毛细水
圆砾、角砾颗粒 砂粒
1.1 土的形成与特征
1.1.1 1.1.2 1.2.3 1.2.4
土的形成 土的结构与构造 土的工程特性 土的形成与工程特性的关系
1.1.1 土的形成
“土”一词在不同的学科领域有其不同的涵义。就土木 工程领域而言，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结 的颗粒堆积物。土与岩石的区分仅在于颗粒间胶结的强 弱。