第1章：土的基本物理性质及分类详解

土的特性，掌握各物理特性指标的测定方法以及三相
比例指标间的相互换算关系，熟悉土的分类方法。
土的特理性质及分类
§1.2 土的组成(soil composition)
一、土的固体颗粒(solid particle)
1、土的矿物成分
原生矿物:石英、长石、云母。化学性质较稳定，抗水和抗风化
能力较强，亲水性弱（较弱）对土性质的影响主要由其本身 的性质 反映出来。 次生矿物:原生矿物经风化作用后，在一定的温度和压力下形成 的新的矿物成分，常见有粘土矿物、倍伴氧化物及次生 二氧
化硅 。决定土的工程性质。
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有机质： 土中的动植物残骸在微生物的作用下 分解而成。有机质 颗粒细小，具有较强的亲 水性，对土的工程性质影响较大。
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2、土的粒度组成( grain size composition)
•
•
粒组(fractional)：工程上常把大小，性质相近的土 粒合并为一组，称为粒组，分界尺寸称为临界尺寸。 粒度分析(grading analysis)：确定土中各个粒组 相对含量的方法称为粒度分析。
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曲线的坡度可以大致判断土 粒的均匀程度或级配是否良 好。曲线较陡，表示粒径大
小相差不多，土粒较均匀，
级配不良；反之，曲线平缓，
则表示粒径大小相差悬殊，
土粒不均匀，即级配良好。
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不均匀系数(uniformity coefficient)
cu=d60/ d10
曲率系数(coefficient of curvature)
d60-限制粒径 d30-中间粒径
d10-有效粒径
cc=d230/ d60* d10
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良好级配的土(good graded soil)
级配连续的土 Cu<5——均粒土； Cu>10——级配良好 Cu≥5和Cc=1~3
பைடு நூலகம்
级配不同，土的工程性质不同
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二、土中的水和气
5．掌握土的工程分类原则，土的类别与其工程特性的关系
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§1.1 概述
土是各种矿物的岩屑的松散集合体。是固、液、气组成 的三相松散介质。
风化、剥蚀、搬运、沉积
基岩
固体颗粒（>0.01mm) 粘土矿物（<0.005mm) 液体和气体
土体
骨架 胶结物 充填物
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土具有这种特殊的结构，研究其工程地质性质
nH2O
K K
蒙脱石
伊利石
高岭石
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2、粘土颗粒与水的相互作用
粘土颗粒表面的带电现象
电泳：固体颗粒在直流电作用下向某一电极移动的现象
电渗：水分子向相反电极移动的现象
土的特理性质及分类
双电层与扩散层的概念
固定层：在最靠近土粒表面处，静电引力最强，把水化离子 和极性分子牢固地吸附在颗粒表面形成固定层
细粒 Fine soils
粗粒 coarse soils
巨粒 Very coarse soils
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砂粒的形状
土的特理性质及分类
粘粒的形状
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1）土的颗粒分析试验
筛分法(sieving )：用于粒径小于等于
60mm，大于0.075mm的粗粒组。是 将风干、分散的代表性土样通过一套 自上而下孔径由大到小的标准筛（60、 20、2、0.5、0.25、0.1、0.075mm）， 称出留在各个筛上的干土重，即可求 得各个粒组的相对含量。
气态水 强结合水（吸附结合水） 次定向吸附结合水 弱结合水 渗透吸附结合水 液态水 毛细水 自由水（重力水） 矿物颗粒间固态水—冰 固态水 结构水 矿物晶格中的水 结晶水 沸石水 结合水
1、土中水
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2、土中气 gas in a soil
① 吸附于土颗粒表面及溶于水的气体 ②与大气相通的气体—可以排出
第1章 土的物理性质及分类
§1.1 概述 §1.2 土的组成 §1.3 土的三相比例指标 §1.4 无粘性土的密实度 §1.5 粘性土的物理特征
§1.6 土的击实性
§1.7 地基土的工程分类
土的特理性质及分类
学习目标
掌握土的物理性质和土的物理性质指标计算方法，掌握土的工 程分类方法。
学习基本要求
1．了解土的成因和组成 2．掌握土的物理性质指标 3．熟练掌握无粘性土和粘性土的物理性质 4．了解土的结构性和击实性
③ 封闭性的气体—不可以排出
④ 存在有封闭气体的土，称为橡皮土，工程中决不允许.
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三、粘土颗粒与水的相互作用
1.粘土矿物：是由各种硅
酸盐矿物分解形成的含 水铝硅酸盐矿物。由两 种原子层构成。
• 硅氧四面体 • 铝氢氧八面体
硅氧四面体
铝氢氧八面体
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四面体和八面体的不同组合堆叠重复，形成了具有不同性质 的粘土矿物。

蒙脱石、伊利石、高岭石
nH2O
K K
蒙脱石
伊利石
高岭石
土的特理性质及分类
高岭石双层型结构单元层示意图
一层硅氧四面体与一层铝氢氧八面体
土的特理性质及分类
两 层 四 面 体 晶 片 中 间 夹 一 层 八 面 体 晶 片 组 成
nH2O
蒙脱石三层结构单元层示意图
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粘土矿物结构单元图
土的三相组成物质的性质，相对含量以及土的结 构构造等各种因素通过土的物理性质（土的轻重、
松密、湿干、软硬等）反映，土的物理性质在一定
程度上决定了它的力学性质，所以物理性质是土的
最基本的工程性质。
土的特理性质及分类
处理与土相关的工程问题和进行土力学计算时： 知道土的物理特性指标及其变化规律，了解各类
不同于固体力学，也不同于流体力学。土颗粒的大
小、形状、排列方式、颗粒间的胶结物种类和胶结 程度、孔隙大小、排列方式、含水量的大小都与土 的工程性质存在密切的关系，下面分别从这几个方 面来讲述土的性质。 因此，要研究土的性质就必须了解土的三相组 成以及在天然状态下土的结构和构造等特征。
土的特理性质及分类
土的特理性质及分类
沉降分析法(sedimentation analysis method)：
用于粒径小于0.075mm的细粒组。理论基础是土 粒在水中的沉降原理。
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2）颗粒级配曲线 (grain size accumulation curve)
重小 量于 百或 分大 比于 某 土 粒 的 累 计 用对数值表示的土的粒径