土质土力学02土的物质组成和结构
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根据固相土粒的大小程度，将土划分为： 粗分散体系(>2m) 细分散体系(2~0.1m) 胶体体系(0.1~0.01m) 分子体系(<0.01m)。
分散体系的性质随着分散程度的变化而变化。
研究表明，粗分散体系与细分散体系及胶 体体系的差别很大。细分散体系和胶体体 系具有许多的共性。因此，一般将细分散 体系和胶体体系合并在一起作为土的细分 散部分加以研究。
2 土的物质组成和结构
土是未固结成岩的松散沉积物，在地表广泛 分布，是工程和经济活动的主要对象。土的 工程性质复杂多变：
作为建筑地基，有的可以修建高楼大厦，有的连 平房都承受不起；作为建筑材料，有的可以作为 混凝土的骨料，有的可以烧制砖瓦，有的很难派 上用场。
土的性质之所以有这样大的差别，主要是其成分 和结构的不同。因此，在研究土的工程性质形成 及其变化规律时，首先要研究土的组成成分。
砂土及其它碎屑土的比表面积很小，所以 表面能有限，砂土在物理—化学方面，很 大程度上是惰性的、不亲水的。
黏性土的比表面积和表面能均很大，因此， 具有较大的物理—化学活性和亲水性，表 现为极强的黏着性和塑性。
4）土是多矿物组合体
土中含有5~10种甚至更多的矿物， 其中除原生矿物外，次生黏土矿物 是主要成分。黏土矿物的粒径很小 (<0.002mm)，遇水容易呈现胶体化 学特性，在土粒之间形成一种特殊 的连接，使黏性土表现出复杂多变 的工程性质。
沼泽沉积物、三角洲（河－湖、河－海）堆积物 海水堆积：滨海堆积物、浅海堆积物、深海堆积物 地下水堆积：泉水堆积物、洞穴堆积物 冰川堆积：冰积堆积物、冰水堆积物、冰积湖堆积
物 风力堆积：风积物 火山堆积：火山岩及火山碎屑岩 其它：人工堆积
通常，流水搬运、沉积形成的土如 洪、冲积土的工程性质要好于风力 搬运、沉积形成的土，也好于湖积 和海积土；沉积年代久远的土的工 程性质要优于新近形成的土；不同 的自然条件下形成的土的性质有较 大的差异，各地往往存在一些特殊 性土，其性质常常较一般土差。
我国《土的工程分类标准》（GB/T 501452007）中的粒组划分方案见下图：
巨大的砾石—漂石
扫描电镜
2、粒组划分与粒度成分 (1) 粒组
按粒径的大小划分的组称为粒组。也就 是将土中的颗粒按粒径分成若干个粒径 区段，每一个区段中所包括的这些大小 的颗粒称为粒组，即土中颗粒直径界于 某粒径区间的所有颗粒。
土的粒度成分实际上是不同粒组所占的 比例关系。
(2) 粒组划分
2 土的物质组成和结构
2.1 土的基本特性 2.2 土的粒度成分 2.3 土的矿物成分 2.4 土的化学成分 2.5 土中的水和气 2.6 土与水的相互作用
2.1 土的基本特征
1、从地质观点分析，土具有如下共同特点：
1）土是地质历史的产物
土是由多种矿物自然集合而成的，它是在 一定的地质历史时期内，经过各种复杂的 自然因素的作用后形成的。不同类型的土， 其形成时间、地点、环境及方式不同，各 种矿物在质量、数量和空间排列上都有一 定的差异，因而工程性质也有所不同。因 此，成因类型和地质历史的研究是分析鉴 定土的工程性质的基础。
土的细分散体系具有特殊的矿物成分，具 有很高的分散性和比表面积，因而具有巨 大的表面能。当细分散颗粒与水作用时， 在固、液相界面上具有很强的物理—化学 活性。土中细分散颗粒含量的增多是形成 黏性土工程性质的决定因素。
任何土类具有存在一定的能量，在砂土和 黏性土中，其总能量是由内部能量和表面 能量之和构成的。内部能量与其土粒体积 成正比，而表面能量则与土粒的表面积成 正比。
形成过程：无机土来自岩石的物 理风化和化学风化,有机土中的有 机物来自植物、小动物的骨骼和 外壳。
形成过程中仍残留原地的称为残 积土。
由风、水、波浪、冰川或重力搬 运而形成的沉积物称为运积土。
松散沉积物类型：
风化残积：残积物 重力堆积：坠积物、崩塌堆积物、滑坡堆积物、土
溜堆积物 大陆流水堆积：坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、
3）透水性大——土属于多孔介质，内部存在无 数的相互连通的孔隙。这些孔隙是透水的。土 的透水性与土的粒度成分、结构、构造等有关。
2 土的物质组成和结构
2.1 土的基本特性 2.2 土的粒度成分 2.3 土的矿物成分 2.4 土的化学成分 2.5 土中的水和气 2.6 土与水的相互作用
2.2 土的粒度成分
1、粒径
土粒的大小用其直径表示，称为粒 径，又称粒度。
一般用土粒能通过的最小筛孔的直 径，或土粒在静水中具有相同下沉 速度的当量球体直径表示——原因 是颗粒形状多样
Baidu Nhomakorabea
土的粒度变化范围极大。大到数百 至数千mm的漂石、块石，小到不足 千分之一的黏土颗粒。
随着粒径的变化，土的成分和工程 性质也随之变化。不同粒径的土粒 具有不同的成分和性质。
相系之间往往存在复杂的物理—化学 作用。因此，土的相系之间质和量的 变化是鉴定其工程性质的一个重要依 据。
在研究土时，必须对同时存在的三相 的质与量以及它们之间的相互作用一 并加以研究。
3）土是分散体系
由二相或更多相所构成的体系，其一相或某一 些相分散在另一相中，称为分散体系。多相组 成的土是分散体系。
2）土是相系组合体
土是由三相（固、液、气）或四相（固、 液、气、有机质）所组成的体系：
空气（气相 —） —干土——两相土 空气水（液相—）—湿土——三相土 土颗粒 (固相)冰 水— （— 特饱 殊和 相 水 土 — ）— 空两 气— 相— 土四相冻土 冰——两相冻土 有机质（特殊—相—）有机土 ——特殊土的一种
2、土与其它连续介质的建筑材料（如钢材等）相比， 具有以下三个方面的工程特性：
1）压缩性高——在相同外部荷载作用下，土的 压缩量远大于常用的建筑材料如混凝土，反映 在变形模量E上，土的压缩模量较建筑材料要小， 而且不同类型的土之间的压缩性存在较大的差 别。
2）强度低——土的抗剪强度远小于建筑材料的 抗剪强度。这是因为，土粒之间的摩擦力和黏 聚力（土粒间的结合力）通常较小。
分散体系的性质随着分散程度的变化而变化。
研究表明，粗分散体系与细分散体系及胶 体体系的差别很大。细分散体系和胶体体 系具有许多的共性。因此，一般将细分散 体系和胶体体系合并在一起作为土的细分 散部分加以研究。
2 土的物质组成和结构
土是未固结成岩的松散沉积物，在地表广泛 分布，是工程和经济活动的主要对象。土的 工程性质复杂多变：
作为建筑地基，有的可以修建高楼大厦，有的连 平房都承受不起；作为建筑材料，有的可以作为 混凝土的骨料，有的可以烧制砖瓦，有的很难派 上用场。
土的性质之所以有这样大的差别，主要是其成分 和结构的不同。因此，在研究土的工程性质形成 及其变化规律时，首先要研究土的组成成分。
砂土及其它碎屑土的比表面积很小，所以 表面能有限，砂土在物理—化学方面，很 大程度上是惰性的、不亲水的。
黏性土的比表面积和表面能均很大，因此， 具有较大的物理—化学活性和亲水性，表 现为极强的黏着性和塑性。
4）土是多矿物组合体
土中含有5~10种甚至更多的矿物， 其中除原生矿物外，次生黏土矿物 是主要成分。黏土矿物的粒径很小 (<0.002mm)，遇水容易呈现胶体化 学特性，在土粒之间形成一种特殊 的连接，使黏性土表现出复杂多变 的工程性质。
沼泽沉积物、三角洲（河－湖、河－海）堆积物 海水堆积：滨海堆积物、浅海堆积物、深海堆积物 地下水堆积：泉水堆积物、洞穴堆积物 冰川堆积：冰积堆积物、冰水堆积物、冰积湖堆积
物 风力堆积：风积物 火山堆积：火山岩及火山碎屑岩 其它：人工堆积
通常，流水搬运、沉积形成的土如 洪、冲积土的工程性质要好于风力 搬运、沉积形成的土，也好于湖积 和海积土；沉积年代久远的土的工 程性质要优于新近形成的土；不同 的自然条件下形成的土的性质有较 大的差异，各地往往存在一些特殊 性土，其性质常常较一般土差。
我国《土的工程分类标准》（GB/T 501452007）中的粒组划分方案见下图：
巨大的砾石—漂石
扫描电镜
2、粒组划分与粒度成分 (1) 粒组
按粒径的大小划分的组称为粒组。也就 是将土中的颗粒按粒径分成若干个粒径 区段，每一个区段中所包括的这些大小 的颗粒称为粒组，即土中颗粒直径界于 某粒径区间的所有颗粒。
土的粒度成分实际上是不同粒组所占的 比例关系。
(2) 粒组划分
2 土的物质组成和结构
2.1 土的基本特性 2.2 土的粒度成分 2.3 土的矿物成分 2.4 土的化学成分 2.5 土中的水和气 2.6 土与水的相互作用
2.1 土的基本特征
1、从地质观点分析，土具有如下共同特点：
1）土是地质历史的产物
土是由多种矿物自然集合而成的，它是在 一定的地质历史时期内，经过各种复杂的 自然因素的作用后形成的。不同类型的土， 其形成时间、地点、环境及方式不同，各 种矿物在质量、数量和空间排列上都有一 定的差异，因而工程性质也有所不同。因 此，成因类型和地质历史的研究是分析鉴 定土的工程性质的基础。
土的细分散体系具有特殊的矿物成分，具 有很高的分散性和比表面积，因而具有巨 大的表面能。当细分散颗粒与水作用时， 在固、液相界面上具有很强的物理—化学 活性。土中细分散颗粒含量的增多是形成 黏性土工程性质的决定因素。
任何土类具有存在一定的能量，在砂土和 黏性土中，其总能量是由内部能量和表面 能量之和构成的。内部能量与其土粒体积 成正比，而表面能量则与土粒的表面积成 正比。
形成过程：无机土来自岩石的物 理风化和化学风化,有机土中的有 机物来自植物、小动物的骨骼和 外壳。
形成过程中仍残留原地的称为残 积土。
由风、水、波浪、冰川或重力搬 运而形成的沉积物称为运积土。
松散沉积物类型：
风化残积：残积物 重力堆积：坠积物、崩塌堆积物、滑坡堆积物、土
溜堆积物 大陆流水堆积：坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、
3）透水性大——土属于多孔介质，内部存在无 数的相互连通的孔隙。这些孔隙是透水的。土 的透水性与土的粒度成分、结构、构造等有关。
2 土的物质组成和结构
2.1 土的基本特性 2.2 土的粒度成分 2.3 土的矿物成分 2.4 土的化学成分 2.5 土中的水和气 2.6 土与水的相互作用
2.2 土的粒度成分
1、粒径
土粒的大小用其直径表示，称为粒 径，又称粒度。
一般用土粒能通过的最小筛孔的直 径，或土粒在静水中具有相同下沉 速度的当量球体直径表示——原因 是颗粒形状多样
Baidu Nhomakorabea
土的粒度变化范围极大。大到数百 至数千mm的漂石、块石，小到不足 千分之一的黏土颗粒。
随着粒径的变化，土的成分和工程 性质也随之变化。不同粒径的土粒 具有不同的成分和性质。
相系之间往往存在复杂的物理—化学 作用。因此，土的相系之间质和量的 变化是鉴定其工程性质的一个重要依 据。
在研究土时，必须对同时存在的三相 的质与量以及它们之间的相互作用一 并加以研究。
3）土是分散体系
由二相或更多相所构成的体系，其一相或某一 些相分散在另一相中，称为分散体系。多相组 成的土是分散体系。
2）土是相系组合体
土是由三相（固、液、气）或四相（固、 液、气、有机质）所组成的体系：
空气（气相 —） —干土——两相土 空气水（液相—）—湿土——三相土 土颗粒 (固相)冰 水— （— 特饱 殊和 相 水 土 — ）— 空两 气— 相— 土四相冻土 冰——两相冻土 有机质（特殊—相—）有机土 ——特殊土的一种
2、土与其它连续介质的建筑材料（如钢材等）相比， 具有以下三个方面的工程特性：
1）压缩性高——在相同外部荷载作用下，土的 压缩量远大于常用的建筑材料如混凝土，反映 在变形模量E上，土的压缩模量较建筑材料要小， 而且不同类型的土之间的压缩性存在较大的差 别。
2）强度低——土的抗剪强度远小于建筑材料的 抗剪强度。这是因为，土粒之间的摩擦力和黏 聚力（土粒间的结合力）通常较小。