土的组成
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很松散——可压缩。地震可液化，~30º 很密实——压缩性很低。地震稳定。 ~45º
液限和塑限含水量间可以没有断裂而成型——塑性
渗透性低至很低(＜10-7m/s)，水流通过孔隙很慢， 排水需要几周至10年
“排水”和“不排水”两类强度很重要。若先前固 结压力低，则“不排水强度”也低
随颗粒粒径的 减小，粉土性 质从“似砂” 到“似黏土”
失水收缩
高岭石 基本层
1 土的组成
高岭石结构示意
高岭土电荷分布
高岭石晶体结构 （图片宽17m）
1 土的组成
蒙脱石
结构：2:1的三层结构 颗粒大小：约0.1～1.0 层厚：0.001～0.01
主要特征：
➢ 颗粒细微 ➢ 亲水能力强 ➢ 显著吸水膨胀、失水收缩性质
1 土的组成
伊利石
结构：与蒙脱石类似(2:1结构) 两个硅片间夹一铝片构成的三 层结构，但晶层间钾离子连接 主要特征： 连接强度弱于高岭石而高于蒙 脱石，其特性也介于两者之间
2）弱结合水——粘滞水膜
受力，水膜较厚处转移较薄处；可因电场概述力从一个土粒周围转移到 另一土粒周围；水膜能变形，但不因重力而流动
砂土<10%，粘性土30-40%
弱结合水是黏性土在某一含水量范围内表现出可塑性的原因
1 土的组成
关于结合水的研究
Ø 结合水含水量、水膜厚度、结合水迁移等 ——土的力学性质，尤其细粒土 Ø 减少结合水量——增加土的强度、减少压缩性 Ø 试验：平面剪切、电渗、磁渗、随机剪切等——证实 Ø 问题： 吸附机理——理论问题
石英 蒙脱石 长石
石英 高岭石
埃洛石（微量） 蒙脱石（微量）
黏土颗粒大小与矿物成分
1 土的组成
Ø 土中水
（1） 结合水 黏土颗粒 水中带电性 电场 极性水分子 颗粒四周 定向 排列 结合水
最靠近颗粒表面水分子所受电场作用力很大，可达1000MPa， 随距离作用力衰减
强结合水 + 弱结合水
1 土的组成
1 土的组成——定义与特点
土的定义：
Ø 岩石经物理、化学、生物等风化作用的产物 ——形成
Ø 覆盖在地表无胶结或弱胶结的颗粒堆积物 ——形态
Ø 由固相、液相和气相所组成的混合物
——材料
Ø 包含固相、液相和气相的三相体系
——物理
Ø 具有非线性力学特性的多孔介质
——力学
土体特点：
多相性、碎散性、自然变异性
毛细水计算：
1 土的组成
毛细管及毛细压力
毛细水影响：
毛细水位上升——
降低土的强度
加剧土的冻胀
毛细压力增加—— 增加地基沉降量
——重力水
毛细上升高度：
dc
2awcos wgrP
1 土的组成
➢ 土中气体
按土中气体所处的状态和结构特点，分为： ——颗粒表面气体： 研究不多，对土性影响不清 ——封闭气体（四周为土颗粒和水所包围）：
1 土的组成
(a) 氢键结合
(b) 离子水化作用
(c) 渗透吸力
黏土颗粒表面吸附结合水的一些可能机理
(d) 偶极引力——双电层
1 土的组成
双电子层理论概念 黏土矿物颗粒表面带负电荷原因： (1) 理想晶体正负电荷平衡，但因晶体边缘结构破坏——粘土颗粒带负电荷 (2) 硅氧四面体和八面体晶片离子交换——粘土颗粒带有负电荷 (3) 碱性溶液中，粘土颗粒周围羟基中氢的离解。
渗透性一般较高(10-6~10-1m/s)，水流易通过孔隙 除非有动荷载作用(如地震)，否则排水很快。除非地震
和快速崩塌，重要强度是“排水强度”
最重要力学性质指标是相对密度Dr和侧压。 Dr=0-20%:很松； Dr=20-40%:松散； Dr=40-60%:中密；
Dr=60-80%:密实； Dr=80-100%:很密实
性质： 体积与压力有关，增加土的弹性； 阻塞水的渗流通道，减小土渗透性
——溶解水中气体： 研究不多，对土性影响甚少 ——孔隙中自由气体：与大气相连通，对土性影响不大
1 土的组成——土的结构
3 土的结构
土粒外表特征、土粒排列、土粒间联结、孔隙特性
（1） 粗粒土的结构
Ø 比表面积：小 Ø 结合水量：少 Ø 粒间作用力——重力决定性 Ø 重力堆积成散粒状态，点与点接触单粒结构（散粒结构） Ø 孔隙率（孔隙度，孔隙体积与土总体积之比）n=0.2～0.55
亲水能力：蒙脱石 > 伊利石 > 高岭石
1 土的组成
黏土颗粒大小与矿物组分
颗粒尺寸(m) 0.1
0.1~0.2
主要成分 蒙脱石 铝蒙脱石
云母中间体
0.2~2.0 2.0~11.0
高岭石
云母 伊利石
长石
公共组分
云母中间体
高岭石 蒙脱石 伊利石 云母中间体 云母 埃洛石
特有组分
伊利石（微量）
伊利石 石英（微量）
1 土的组成——土的形成 1 土的形成 土——岩石经过风化作用而形成
1 土的组成——土的形成
风化作用： （1）物理：风、水、冰川、加卸载、冻融循环等 （2）化学：水解、离子交换、氧化还原、碳化 （3）生物：微生物、植被、树木 作用结果： 留存在原地——残积土
搬运至异地——沉积土 搬运力 Ø 风：风成沉积土，如黄土、砂丘等 Ø 水：沉积土 按水流方向和沉积条件不同，分为：坡积土、洪积土、山区河谷冲 积土、平原河谷冲积土、湖相沉积土、三角洲沉积土、海相沉积土 Ø 冰川：冰川沉积土
75mm
2mm
0.074mm
0.002mm
苹果至豌豆
豌豆至面粉
比面粉细
比面粉细得多
无需放大，视觉可见颗粒 筛分可确定颗粒大小
不放大，视觉不可见颗粒 筛分不可确定颗粒大小，需用沉积方法
湿水后不能成团——无黏性
当颗粒与水混合时，由于孔隙吸力和孔隙流体与矿 物的物理化学相互作用，颗粒将团聚一起——黏性
不存在使土体没有断裂而成型的界限含水量——无塑性
4个数量级
1 土的组成
不同土颗粒
砾石
大小及形状
砂 粉土
1 土的组成
粗分土类： ➢ 粗粒土（无粘性土）：砾石、砂粒为主 （60mm~20mm；20mm~2mm；2mm~0.075mm） ➢ 细粒土（粘性土）：粉粒、粘粒和胶粒为主(<0.005mm)
———————粗粒土——————— ——————细粒土—————— —— 砾石———— 砂————粉土————黏土——
1 土的组成
——水分法(比重计法)Stokes法： Ø G.G.Stokes原理：球状颗粒在水中下沉速度与颗粒直径平方成正比
v 2r2( 0)g 9
v—颗粒下沉速度；r—颗粒半径(cm)；—颗粒比重(g/cm3)； 0—分 散介质比重(g/cm3)；—分散介质粘度(Pa ·s)；g—重力加速度(m/s2)
最重要力学性质“先期固结压力” 和施加围压Pp。 Pp=0~50kPa:很软
； Pp=50~100kPa:软； Pp=100~200kPa:实； Pp=200~400kPa:硬； Pp=400~800kPa:很硬； Pp=0.8~1.6MPa:J坚硬。
很软——压缩性很高，不排水剪切强度12.5kPa
较大颗粒缺少 较小颗粒缺少
Cc 减小 Cc 增大
Cc=1~3——级配连续性好
曲线
d60
d10
d30
Cu
Cc
L
0.081
3.98
M
0.063
2.41
0.33
0.005
6.6
R
0.030
0.545
1 土的组成
土的粒径级配曲线及指标分析
1）粒组含量 土的分类定名
2）不均匀系数Cu 判定土的不均匀程度 Cu ≥ 5, 不均匀土；Cu < 5, 均匀土 3）曲率系数Cc 判定土的连续程度
解吸附方法——技术问题
1 土的组成
（2） 自由水
——毛细水 水与土体细粒接触，其分子力 和表面张力克服重力，在粒间 缝隙中滞留或上升到一定高度 毛细水的表面张力 粒面内挤压力 毛细压力 粒间粘聚作用 假粘聚力
主要存在：孔径0.002-0.5mm的孔隙中 毛细上升高度：砂土<2m；粉土>2m；黏土相对较小
1 土的组成——土的形成
残积土
洪积土
坡积土
冰川搬运示意
1 土的组成——土的形成
搬运力与颗粒特征
风、水搬运与颗粒尺寸
地质历史对土颗粒尺寸分类的影响
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
1 土的组成——土的组成
2 土中固体颗粒
固体颗粒
构成土骨架，对土性起决定性作用
Ø 粒径：颗粒大小 Ø 一般 0.002mm~60.0mm
C c = 1 ~ 3, 级配连续土； Cc > 3 或 Cc < 1,级配不连续土 4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc 判定土的级配优劣
若 Cu ≥ 5且 C c = 1 ~ 3 ， 级配良好的土 若 Cu < 5 或 Cc > 3 或 Cc < 1，级配不良的土
土粒矿物成分
1 土的组成
矿物质
固体成分
1 土的组成
土的粒径级配累积曲线
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
粒径(mm) 百分数P(%)
粒径(mm)
0.05
0.01
26
13.5
0.005 10
特征粒径: 平均粒径：d50 控制粒径：d60 有效粒径：d10 中值粒径：d30
粗细程度： 用d50 表示
不均匀度： Cu=d60 /d10 —不均匀系数
孔隙比
0.91 0.65 0.43 0.35 0.35
均匀球体理想排列性质
(d)锥体 (e)四面体
原生矿物 次生矿物
石英、长石、云母、……等
黏土矿物 无定形氧化物胶体 可融性盐
有机质
黏土矿物：复合铝-硅酸盐 片状结晶格架 晶体 高岭石、伊利石、蒙脱石
黏土矿物综合模式
1 土的组成
1 土的组成 高岭石
1:1双层结构，颗粒大小约0.3～3.0，厚约0.03～1.0
主要特征：
Ø 颗粒较粗 Ø 亲水能力相对差 Ø 不容易吸水膨胀、
带负电荷黏土薄片周围产生电场：极性水分 子将定向： ——正极指向负电荷 ——阳离子吸附在外层 ——定向程度随电场强度减小而减弱 带负电荷黏土片与带正电荷阳离子层： ——“扩散双电子层”
1）强结合水 （1）冰点（-78℃）（2）比重（1.2-2.4）（3）具蠕变性 （4）温度超100℃可蒸发 （5）不能传递静水压力 砂土<1%，黏性土10-20%
很密实——压缩性低，不排水剪切强度100kPa
1 土的组成
土粒的粒度成分 粒径：颗粒大小 粒径级配：固体颗粒粒径大小及在土中所占的百分比 (粒组相对含量) 为什么要对土颗粒级配进行分析？如何进行粒径分析？ 土颗粒组成——对其力学性质起决定性作用 分析方法：筛分法、水分法
——筛分法： Ø 利用不同孔径的筛子，将事先称重的烘干土过筛，称留在各级筛上 的土的重量，计算其相应百分比 Ø 适用 土颗粒直径大于0.1mm(0.074mm)
1 土的组成——土的结构
均匀球体的理想排列
(a)简单立方体
(b)立方四面体
(c)四方蝶窦体
排列类型
简单立方体 立方四面体 四方蝶窦体
锥体 四面体
配位数
6 8 10 12 12
层间距 (R-半径)
2R 2R 3R 2R 22/3R
单元体积
8R3 43R3
6R6 42R3 42R3
孔隙度 (%) 47.64 39.54 30.19 25.95 25.95
粗 中 细 粗 中 细 极细
60 20 5 2 0.5 0.25
0.05
0.005 0.002
筛分法
水分法
土的粒径级配曲线
筛分
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 mm
200g
P%
100 10g
95 16g
87 18g
78 24g
66 22g
55 38g
36 72g
水分
小于某粒径土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
Cu ≥5 — 级配不均匀 连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
— 曲率系数
小于某粒径土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
Hale Waihona Puke Baidu1 土的组成
土的粒径级配累积曲线
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
d60 d50
d30
d10
粒径(mm)
d50
d60
d10
d30
Cu
Cc
0.22
0.33 0.005 0.063
6.6
2.41
1 土的组成
斜率: 某粒径范围内颗粒的含量 陡 — 相应粒组质量集中 缓 — 相应粒组含量较少 平 — 相应粒组缺乏
连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
— 曲率系数
利用粗颗粒下沉速度快、细颗粒慢的原理，将土颗粒按下沉速度分组 适用
颗粒直径小于0.1mm(0.074mm) 的土
1 土的组成
粗
比重计
粒
筛
分
细 粒 水 分
1 土的组成
土的粒径级配曲线
粒组：按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 界限粒径：划分粒组的分界尺寸
d
(mm)
0.1
粗粒
砾石
砂粒
细粒 粉粒 粘粒 胶粒
液限和塑限含水量间可以没有断裂而成型——塑性
渗透性低至很低(＜10-7m/s)，水流通过孔隙很慢， 排水需要几周至10年
“排水”和“不排水”两类强度很重要。若先前固 结压力低，则“不排水强度”也低
随颗粒粒径的 减小，粉土性 质从“似砂” 到“似黏土”
失水收缩
高岭石 基本层
1 土的组成
高岭石结构示意
高岭土电荷分布
高岭石晶体结构 （图片宽17m）
1 土的组成
蒙脱石
结构：2:1的三层结构 颗粒大小：约0.1～1.0 层厚：0.001～0.01
主要特征：
➢ 颗粒细微 ➢ 亲水能力强 ➢ 显著吸水膨胀、失水收缩性质
1 土的组成
伊利石
结构：与蒙脱石类似(2:1结构) 两个硅片间夹一铝片构成的三 层结构，但晶层间钾离子连接 主要特征： 连接强度弱于高岭石而高于蒙 脱石，其特性也介于两者之间
2）弱结合水——粘滞水膜
受力，水膜较厚处转移较薄处；可因电场概述力从一个土粒周围转移到 另一土粒周围；水膜能变形，但不因重力而流动
砂土<10%，粘性土30-40%
弱结合水是黏性土在某一含水量范围内表现出可塑性的原因
1 土的组成
关于结合水的研究
Ø 结合水含水量、水膜厚度、结合水迁移等 ——土的力学性质，尤其细粒土 Ø 减少结合水量——增加土的强度、减少压缩性 Ø 试验：平面剪切、电渗、磁渗、随机剪切等——证实 Ø 问题： 吸附机理——理论问题
石英 蒙脱石 长石
石英 高岭石
埃洛石（微量） 蒙脱石（微量）
黏土颗粒大小与矿物成分
1 土的组成
Ø 土中水
（1） 结合水 黏土颗粒 水中带电性 电场 极性水分子 颗粒四周 定向 排列 结合水
最靠近颗粒表面水分子所受电场作用力很大，可达1000MPa， 随距离作用力衰减
强结合水 + 弱结合水
1 土的组成
1 土的组成——定义与特点
土的定义：
Ø 岩石经物理、化学、生物等风化作用的产物 ——形成
Ø 覆盖在地表无胶结或弱胶结的颗粒堆积物 ——形态
Ø 由固相、液相和气相所组成的混合物
——材料
Ø 包含固相、液相和气相的三相体系
——物理
Ø 具有非线性力学特性的多孔介质
——力学
土体特点：
多相性、碎散性、自然变异性
毛细水计算：
1 土的组成
毛细管及毛细压力
毛细水影响：
毛细水位上升——
降低土的强度
加剧土的冻胀
毛细压力增加—— 增加地基沉降量
——重力水
毛细上升高度：
dc
2awcos wgrP
1 土的组成
➢ 土中气体
按土中气体所处的状态和结构特点，分为： ——颗粒表面气体： 研究不多，对土性影响不清 ——封闭气体（四周为土颗粒和水所包围）：
1 土的组成
(a) 氢键结合
(b) 离子水化作用
(c) 渗透吸力
黏土颗粒表面吸附结合水的一些可能机理
(d) 偶极引力——双电层
1 土的组成
双电子层理论概念 黏土矿物颗粒表面带负电荷原因： (1) 理想晶体正负电荷平衡，但因晶体边缘结构破坏——粘土颗粒带负电荷 (2) 硅氧四面体和八面体晶片离子交换——粘土颗粒带有负电荷 (3) 碱性溶液中，粘土颗粒周围羟基中氢的离解。
渗透性一般较高(10-6~10-1m/s)，水流易通过孔隙 除非有动荷载作用(如地震)，否则排水很快。除非地震
和快速崩塌，重要强度是“排水强度”
最重要力学性质指标是相对密度Dr和侧压。 Dr=0-20%:很松； Dr=20-40%:松散； Dr=40-60%:中密；
Dr=60-80%:密实； Dr=80-100%:很密实
性质： 体积与压力有关，增加土的弹性； 阻塞水的渗流通道，减小土渗透性
——溶解水中气体： 研究不多，对土性影响甚少 ——孔隙中自由气体：与大气相连通，对土性影响不大
1 土的组成——土的结构
3 土的结构
土粒外表特征、土粒排列、土粒间联结、孔隙特性
（1） 粗粒土的结构
Ø 比表面积：小 Ø 结合水量：少 Ø 粒间作用力——重力决定性 Ø 重力堆积成散粒状态，点与点接触单粒结构（散粒结构） Ø 孔隙率（孔隙度，孔隙体积与土总体积之比）n=0.2～0.55
亲水能力：蒙脱石 > 伊利石 > 高岭石
1 土的组成
黏土颗粒大小与矿物组分
颗粒尺寸(m) 0.1
0.1~0.2
主要成分 蒙脱石 铝蒙脱石
云母中间体
0.2~2.0 2.0~11.0
高岭石
云母 伊利石
长石
公共组分
云母中间体
高岭石 蒙脱石 伊利石 云母中间体 云母 埃洛石
特有组分
伊利石（微量）
伊利石 石英（微量）
1 土的组成——土的形成 1 土的形成 土——岩石经过风化作用而形成
1 土的组成——土的形成
风化作用： （1）物理：风、水、冰川、加卸载、冻融循环等 （2）化学：水解、离子交换、氧化还原、碳化 （3）生物：微生物、植被、树木 作用结果： 留存在原地——残积土
搬运至异地——沉积土 搬运力 Ø 风：风成沉积土，如黄土、砂丘等 Ø 水：沉积土 按水流方向和沉积条件不同，分为：坡积土、洪积土、山区河谷冲 积土、平原河谷冲积土、湖相沉积土、三角洲沉积土、海相沉积土 Ø 冰川：冰川沉积土
75mm
2mm
0.074mm
0.002mm
苹果至豌豆
豌豆至面粉
比面粉细
比面粉细得多
无需放大，视觉可见颗粒 筛分可确定颗粒大小
不放大，视觉不可见颗粒 筛分不可确定颗粒大小，需用沉积方法
湿水后不能成团——无黏性
当颗粒与水混合时，由于孔隙吸力和孔隙流体与矿 物的物理化学相互作用，颗粒将团聚一起——黏性
不存在使土体没有断裂而成型的界限含水量——无塑性
4个数量级
1 土的组成
不同土颗粒
砾石
大小及形状
砂 粉土
1 土的组成
粗分土类： ➢ 粗粒土（无粘性土）：砾石、砂粒为主 （60mm~20mm；20mm~2mm；2mm~0.075mm） ➢ 细粒土（粘性土）：粉粒、粘粒和胶粒为主(<0.005mm)
———————粗粒土——————— ——————细粒土—————— —— 砾石———— 砂————粉土————黏土——
1 土的组成
——水分法(比重计法)Stokes法： Ø G.G.Stokes原理：球状颗粒在水中下沉速度与颗粒直径平方成正比
v 2r2( 0)g 9
v—颗粒下沉速度；r—颗粒半径(cm)；—颗粒比重(g/cm3)； 0—分 散介质比重(g/cm3)；—分散介质粘度(Pa ·s)；g—重力加速度(m/s2)
最重要力学性质“先期固结压力” 和施加围压Pp。 Pp=0~50kPa:很软
； Pp=50~100kPa:软； Pp=100~200kPa:实； Pp=200~400kPa:硬； Pp=400~800kPa:很硬； Pp=0.8~1.6MPa:J坚硬。
很软——压缩性很高，不排水剪切强度12.5kPa
较大颗粒缺少 较小颗粒缺少
Cc 减小 Cc 增大
Cc=1~3——级配连续性好
曲线
d60
d10
d30
Cu
Cc
L
0.081
3.98
M
0.063
2.41
0.33
0.005
6.6
R
0.030
0.545
1 土的组成
土的粒径级配曲线及指标分析
1）粒组含量 土的分类定名
2）不均匀系数Cu 判定土的不均匀程度 Cu ≥ 5, 不均匀土；Cu < 5, 均匀土 3）曲率系数Cc 判定土的连续程度
解吸附方法——技术问题
1 土的组成
（2） 自由水
——毛细水 水与土体细粒接触，其分子力 和表面张力克服重力，在粒间 缝隙中滞留或上升到一定高度 毛细水的表面张力 粒面内挤压力 毛细压力 粒间粘聚作用 假粘聚力
主要存在：孔径0.002-0.5mm的孔隙中 毛细上升高度：砂土<2m；粉土>2m；黏土相对较小
1 土的组成——土的形成
残积土
洪积土
坡积土
冰川搬运示意
1 土的组成——土的形成
搬运力与颗粒特征
风、水搬运与颗粒尺寸
地质历史对土颗粒尺寸分类的影响
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
1 土的组成——土的组成
2 土中固体颗粒
固体颗粒
构成土骨架，对土性起决定性作用
Ø 粒径：颗粒大小 Ø 一般 0.002mm~60.0mm
C c = 1 ~ 3, 级配连续土； Cc > 3 或 Cc < 1,级配不连续土 4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc 判定土的级配优劣
若 Cu ≥ 5且 C c = 1 ~ 3 ， 级配良好的土 若 Cu < 5 或 Cc > 3 或 Cc < 1，级配不良的土
土粒矿物成分
1 土的组成
矿物质
固体成分
1 土的组成
土的粒径级配累积曲线
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
粒径(mm) 百分数P(%)
粒径(mm)
0.05
0.01
26
13.5
0.005 10
特征粒径: 平均粒径：d50 控制粒径：d60 有效粒径：d10 中值粒径：d30
粗细程度： 用d50 表示
不均匀度： Cu=d60 /d10 —不均匀系数
孔隙比
0.91 0.65 0.43 0.35 0.35
均匀球体理想排列性质
(d)锥体 (e)四面体
原生矿物 次生矿物
石英、长石、云母、……等
黏土矿物 无定形氧化物胶体 可融性盐
有机质
黏土矿物：复合铝-硅酸盐 片状结晶格架 晶体 高岭石、伊利石、蒙脱石
黏土矿物综合模式
1 土的组成
1 土的组成 高岭石
1:1双层结构，颗粒大小约0.3～3.0，厚约0.03～1.0
主要特征：
Ø 颗粒较粗 Ø 亲水能力相对差 Ø 不容易吸水膨胀、
带负电荷黏土薄片周围产生电场：极性水分 子将定向： ——正极指向负电荷 ——阳离子吸附在外层 ——定向程度随电场强度减小而减弱 带负电荷黏土片与带正电荷阳离子层： ——“扩散双电子层”
1）强结合水 （1）冰点（-78℃）（2）比重（1.2-2.4）（3）具蠕变性 （4）温度超100℃可蒸发 （5）不能传递静水压力 砂土<1%，黏性土10-20%
很密实——压缩性低，不排水剪切强度100kPa
1 土的组成
土粒的粒度成分 粒径：颗粒大小 粒径级配：固体颗粒粒径大小及在土中所占的百分比 (粒组相对含量) 为什么要对土颗粒级配进行分析？如何进行粒径分析？ 土颗粒组成——对其力学性质起决定性作用 分析方法：筛分法、水分法
——筛分法： Ø 利用不同孔径的筛子，将事先称重的烘干土过筛，称留在各级筛上 的土的重量，计算其相应百分比 Ø 适用 土颗粒直径大于0.1mm(0.074mm)
1 土的组成——土的结构
均匀球体的理想排列
(a)简单立方体
(b)立方四面体
(c)四方蝶窦体
排列类型
简单立方体 立方四面体 四方蝶窦体
锥体 四面体
配位数
6 8 10 12 12
层间距 (R-半径)
2R 2R 3R 2R 22/3R
单元体积
8R3 43R3
6R6 42R3 42R3
孔隙度 (%) 47.64 39.54 30.19 25.95 25.95
粗 中 细 粗 中 细 极细
60 20 5 2 0.5 0.25
0.05
0.005 0.002
筛分法
水分法
土的粒径级配曲线
筛分
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 mm
200g
P%
100 10g
95 16g
87 18g
78 24g
66 22g
55 38g
36 72g
水分
小于某粒径土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
Cu ≥5 — 级配不均匀 连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
— 曲率系数
小于某粒径土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
Hale Waihona Puke Baidu1 土的组成
土的粒径级配累积曲线
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
d60 d50
d30
d10
粒径(mm)
d50
d60
d10
d30
Cu
Cc
0.22
0.33 0.005 0.063
6.6
2.41
1 土的组成
斜率: 某粒径范围内颗粒的含量 陡 — 相应粒组质量集中 缓 — 相应粒组含量较少 平 — 相应粒组缺乏
连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
— 曲率系数
利用粗颗粒下沉速度快、细颗粒慢的原理，将土颗粒按下沉速度分组 适用
颗粒直径小于0.1mm(0.074mm) 的土
1 土的组成
粗
比重计
粒
筛
分
细 粒 水 分
1 土的组成
土的粒径级配曲线
粒组：按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 界限粒径：划分粒组的分界尺寸
d
(mm)
0.1
粗粒
砾石
砂粒
细粒 粉粒 粘粒 胶粒