第1章土组成

第1章 土的组成
1.1 概述
1.1.1、土的形成
岩石(体)
风化
物理、化 学、生物
破碎 或分解
剥蚀 搬运 沉积
重力、 风力、 水流、 冰川等
松散堆积物
土体
第1章土组成
第1章土组成
一、风化作用
风化作用指岩石在地表或接近地表的地方由于温度 变化、水及水溶液的作用、大气及生物等的作用下发生 的机械崩解及化学变化过程。风化作用一般分三类：物 理风化、化学风化和生物风化作用。
土粒的大小称为粒度,通常以粒径
粒度(granularity)： （mm）表示。
介于一定粒度范围内工程性质相似的 土粒，称为粒组。
粒组(fraction, grain group)：
粒组的划分
见P12表1-1.
第1章土组成
粒组的 划分原则
总原则：工程性质由量变到质变的某一范围粒径的土粒 分为一组。 具体： ① 在一定粒度范围内，工程地质性质相近；
固体颗粒矿物成分 第1章土组成
原生矿物：原岩经物理风化生成的土粒，成分与母岩完 全相同，如石英、长石、云母等 ；颗粒较粗，一般为 无粘性土；圆形、板状、块状；吸水力弱、稳定、无塑 性；
石英
云母
长石
角闪石
第1章土组成
▪ 石英 晶体
▪ 云母 晶体
第1章土组成
次生矿物：由原生矿物经化学风化作用而形成的矿物。 颗粒较细，一般为粘土矿物，如高岭石、伊利石、蒙 脱石，形成粘性土。片状、极细；吸水力强、活泼、 有塑性。
运离开生成地点后再沉积下来的堆积物。又分为冲积土、风 积土、冰碛土和沼泽土等。
坡积土
第1章土组成
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各种成因类型的土
(ii) 运积土
洪积土
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各种成因类型的土
(ii) 运积土
冲积土
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各种成因类型的土
(ii) 运积土
风积土，如：黄土
第1章土组成
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各种成因类型的土
土的三相
①固相 ②液相 ③气相
构成土的骨架，即固体矿物 、土粒，是三相中最主要的 物质成分
水溶液
二氧化碳、氮气、 氧气等
①+③：干土 ①+②：饱和土 ①+②+③：非饱和土(湿土)
第1章土组成
1.2 土中固体颗粒
1.2.1 土粒的粒度成分(粒径级配)
一、土粒粒度与粒组 天然土是由大小不同的颗粒组成的，
粒子:
第1章土组成
❖ 强结合水 ❖ 弱结合水
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(1) 强结合水(吸着水)
性质特点：水分子完全失去自由活动能力，排列紧密、
整齐；厚度大致相当几个水分子层；密度大，可达
1.5~1.8g/cm3；力学性质类似固体，具有极大的粘滞
性、弹性、抗剪强度；不能传递静水压力、不能导电，
没有溶解能力；冰点为-78°C。
100 80
60
40
20
0
100
10
1
0.1 0.01 0.001
粒径（mm) (对数坐标）
第1章土组成
第1章土组成
工程应用 （1）计算土中各粒组的百分含量，用于粗粒 土的分类和大致评估土的工程性质； （2）评价土的均匀性及土级配的好坏，用于 建筑材料的选择。
选择题：若土的颗粒级配累计曲线很陡，则表示( )
A. 土粒较均匀
B. 不均匀系数较大
C. 级配良好
D. 填土易于夯实
第1章土组成
第1章土组成
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。
限定粒径d60：
小于某粒径的土粒质 量累计百分数为60%时 相应的粒径。
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
粘性土只含强结合水时呈固态，碾碎后呈粉状。
② 与目前的颗粒分析的测定技术相适应； ③ 服从一定的数学规律，便于记忆。
《土的分类标准》(GB/T50145-2007)
0.005mm
0.075mm 2mm
60mm 200mm
粘粒
粉粒
细粒
砂粒
角砾/
圆砾
第1章粗土粒组成
卵石/ 块石/ 碎石 漂石
巨粒
二、粒度成分的测定方法
粗粒土 ♣ 筛分法：d>0.075mm
(ii) 运积土
冰积土
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各种成因类型的土
(ii) 运积土
湖积土：如沼泽 ▪ 海积土
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风化
搬运
沉积
母岩 （Parent
rock）
岩石破碎 化 学成分改变
1. 散体性 2. 多相性 3. 自然变异性
固相 土 液相
气相
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大小、形状和 成分都不相同 的松散颗粒集 合体（Soil）
(i) 物理风化
▪ 温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等
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第1章土组成
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风化作用
(ii) 化学风化 ▪ 空气、水和各种水溶液
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第1章土组成
二、 各种成因类型的土 (i) 残积土
特点：留在原地
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各种成因类型的土
(ii) 运积土岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等搬
高岭石
伊利石
蒙脱石
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1.3 土中水和土中气
1.3.1 土中的水
矿物中的结合水 (结晶水)
土中的水
土孔隙中的水 （※）
结合水
非结合水 （自由水）
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弱结合水(薄膜水)
强结合水(吸着水)
毛细水(过渡型水)
液态水
重力水(自由水)
气态水(水蒸气)
固态水(冰)
1. 结合水：大多数粘土颗粒表面带有净的负电荷阳
土的粒径级配累积曲线
wk.baidu.com
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10 0
d60
d30
d10
Cu≥5
粒径(mm) 级配良好
Cc=1~3
第1章土组成
1.2.2 土粒的矿物成分
原生矿物
石英、长石、云母等
矿
物
粘土矿物：蒙脱石、
质
伊利石、高岭石等
固
次生矿物
可溶盐：NaCl、
体
CaCO3等
颗
粒
无定型氧化物胶体
有机质
土的粒径级配累积曲线
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10 0
d60
d10
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粒径(mm)
不均匀系数Cu：
Cu
d 60 d 10
Cu <5，匀粒土，级配不良 Cu >10，级配良好
曲率系数Cc：
Cc
d30 2 d10d 60
砾类土 砂类土
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
第1章土组成
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筛分法（第d1>章0土.组0成75mm的土）
♣ 沉降分析法 d<0.075mm
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 土粒含量的方法。
密度计法
第1章土组成
密度计法 d<0.075mm
第1章土组成
三、 粒度成分的表示方法
表示方法：表格法、粒径级配曲线
小于某粒径的土重含量 （%）