土力学1第一章清华大学
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仁者乐山 智者乐水
第一章：土的物理性质与工程分类
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
土的形成 土的三相组成 土的物理状态 土的结构 土的工程分类 土的压实性
§1.2 土的形成
仁者乐山 智者乐水
过程、条件
• 是云母在碱性介质中风化的产物。
• 与蒙特石相似，由两层硅片夹一层 铝片所形成的三层结构，但晶层之 间有钾离子连结。
• 主要特征：连结强度弱于高岭石而 高于蒙特石，其特征也介于两者之 间。
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粘土的电泳和电渗现象
+
-
(列依斯, 1809) 粘土粒
依硅片和铝片组叠 形式的不同，可分 成如下三种类型：
2:1的三 层结构
Si Si Al Al Si Si
数层 水分子
Si Si Al Al Si Si
高岭石 蒙特石 伊利石
• 晶层间是O2-对O2-的连结，联结力很 弱，水很容易进入晶层之间。
• 每一颗粒能组叠的晶层数较少。颗粒 大小约为0.1-1 ，厚约0.001-0.01。
玻璃筒
水位 升高
粘土矿物的带电性质
研究表明，片状粘土颗粒表 面常带有电荷，净电荷通常 为负电荷
粘土膏 粘土颗粒
玻璃皿
水分子 阳离子
粘土矿物的带电特性
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
原生矿物：一般颗粒较粗，呈粒状。 有圆状、浑圆状、棱角状等。
次生矿物：颗粒较细，多呈针状、片 状、扁平状。
• 坡积土：土粒粗细不同，性质不均 • 洪积土：有分选性，近粗远细 • 冲积土：浑圆度分选性明显，土层交迭 • 湖泊沼泽沉积土：含有机物淤泥，土性差 • 海相沉积物：颗粒细，表层松软，土性差 • 冰积土：土粒粗细变化较大，性质不均匀 • 风积土：颗粒均匀，层厚而不具层理
搬运与沉积
仁者乐山 智者乐水
仁者乐山 智者乐水
毛细水
hc
重力水
土中水 – 自由水
§1.2 土的三相组成 – 土中水 水蜘蛛
仰泳的 水蜘蛛
生活在水面收缩膜 顶面和地面的昆虫
• 晶层间通过氢键联结，联结力强，晶 格不能自由活动，水难以进入晶格间
• 能组叠很多晶层，多达百个以上，成 为一个颗粒。颗粒长宽约0.3-3，厚 约0.03-1。
• 主要特征：颗粒较粗，不容易吸水膨 胀和失水收缩，或者说亲水能力差。
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
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)
固体颗粒 – 级配曲线
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
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
土的粗细度：用d50 表示
土的组成、结构 和物理力学性质
岩石
风化、搬运、沉积
地质成岩作用
土
土的形成
§1.2 土的形成
仁者乐山 智者乐水
物理风化 化学风化
生物活动
• 岩石和土的粗颗粒受各种气 候等物理因素的影响产生胀 缩而发生裂缝,或在运动过 程中因碰撞和摩擦而破碎
• 是颗粒大小发生量的变化
• 矿物成分与母岩相同，称原 生矿物
孔径
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075)
200g筛土余 P
0
100
10
95
16
87 筛 18 78 分 24 66 法
22 55 38 36 72
水分法
100
90
土的粒径级配
80
累积曲线
70
60
50
40
30
20
10
0
粒径(mm)
粒径(mm) 0.05 0.01 百分数P(%) 26 13.5
土的不均匀程度：用不 均匀系数： Cu = d60 / d10 表示，Cu 5，称为不均 匀土，反之称为均匀土
连续程度: 用曲率系数
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
度量, Cc=1~3为连续级 配, >3或<1为不连续级配
土的粒径级配累积曲线
100
90
80
70
60
50
40
30
0.005 10
固体颗粒 - 粒径级配
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
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
斜率: 某粒径范围内颗 粒的含量
陡-相应粒组含量多 缓-相应粒组含量少 平台-相应粒组缺乏
特征粒径: d50 : 平均粒径 d60 : 控制粒径 d10 : 有效粒径 d30
仁者乐山 智者乐水
母岩表层经风化作用破碎成 岩屑或细小颗粒后，未经搬 运残留在原地的堆积物
残积土 强风化 弱风化 微风化 母岩体
• 颗粒表面粗糙 • 多棱角 • 粗细不均 • 无明显层理
搬运与沉积
§1.2 土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
仁者乐山 智者乐水
风化所形成的土颗粒，受自然力的 作用搬运到远近不同的地点所沉积 的堆积物
§1.2 土的三相组成 – 土中水
仁者乐山 智者乐水
结晶水 结合水 自由水
矿物内部的水 吸附在土颗粒表面的水 电场引力作用范围之外的水
土中冰 由自由水冻成，冻胀融沉 水蒸气 存在孔隙空气中
土中水
§1.2 土的三相组成 – 土中水
仁者乐山 智者乐水
结合水：受颗粒表面电场作用力
第一章：土的物理性质与工程分类
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
土的形成 土的三相组成 土的物理状态 土的结构 土的工程分类 土的压实性
• 风化作用 • 搬运与沉积
§1.2 土的三相组成
仁者乐山 智者乐水
固体颗粒
土中水 土中气体
固相
液相 气相
构成土体骨架 起决定作用
重要影响
次要作用
饱和土 ：土体孔隙完全被水充满 干 土 ：土体孔隙完全被气充满 非饱和土：孔隙中水和气均存在
土体的三相构成
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
• 粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 • 界限粒径
巨粒
d
(mm)
60
0.075
粗粒
细粒
砾石
砂粒 粉粒 粘粒 胶粒
粗 中 细 粗 中细
硅片
OH1铝离子Al3+
铝片
铝-氢氧八面体 硅片的结构
Al Al
硅片简图
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
依硅片和铝片组叠 形式的不同，可分 成如下三种类型：
高岭石 蒙特石 伊利石
1:1的两 层结构
Al Al Si Si
高岭 石微粒
Al Al Si Si Al Al Si Si
• 产生无粘性土
土的形成与风化作用
§1.2 土的形成
物理风化 化学风化
生物活动
仁者乐山 智者乐水
• 母岩表面和碎散的颗粒受环 境因素的作用而改变其矿物 的化学成分，形成新的矿物
• 颗粒成分发生质的变化 • 矿物成分与母岩不同，称次
生矿物 • 形成十分细微的土颗粒，最
主要为粘性颗粒及可溶盐类
100
90
土的粒径级
80
配累积曲线
70
60
50
40
30
20
10 0
d60
d30
d10
曲线 d60
L M 0.33 R
粒径(mm)
d10 d30 Cu
0.081 0.005 0.063 66
0.030
Cc
3.98 2.41 0.545
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粒组含量用于土的分类定名；
不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：
Cu 5为不均匀土； Cu 5为 均匀土
曲率系数Cc用于判定土的连续程度：
Cc =1~3为级配连续土；Cc>3 或 Cc<1为级配不连续土
不均匀系数Cu和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：
Cu 5且 Cc=1~3为级配 良好的土；如果Cu< 5 或Cc>3
强结合水 弱结合水 自由水
阳离子 水分子
d
土中水 – 结合水
§1.2 土的三相组成 – 土中水
自由水：不受颗粒电场引 力作用的孔隙水
- 毛细水：由于土体孔隙的毛细 作用升至自由水面以上的水。 毛细水承受表面张力和重力的 作用
- 重力水：自由水面以下的孔隙 自由水，在重力作用下可在土 中自由流动
20
10 0
d60 d50 d30
d10
粒径(mm)
固体颗粒 – 级配曲线
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
曲率系数举例
Cc=13, 级配连续
缺少小颗粒，Cc
缺少大颗粒，Cc
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
仁者乐山 智者乐水
20
60
5
0.5 0.25
2
0.075
0.005
0.002
粗粒土：以砾石和砂砾为主要组成的土，也称无粘性土。
细粒土：以粉粒、粘粒和胶粒为主要组成的土，也称粘性土。
固体颗粒 - 颗粒大小
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粒径级配：各粒组的相对含量，用质量百分
数来表示
分析方法：
或Cc<1为 级配 不良的土
粒径级配曲线和指标的应用
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
固体成分
原生矿物 - 石英、长石、云母等
矿物质 次生矿物
有机质
无定形氧化物胶体 可溶盐 粘土矿物
具有和原生矿物很不相同的特性 对粘土性质的影响很大
固体颗粒 - 矿物成分
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
• 筛分法：适用于粗粒土 孔径大小不同的筛子 • 水分法：适用于细粒土 常采用比重计法
表述方法: 粒径级配累积曲线
固体颗粒 - 粒径级配
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
仁者乐山 智者乐水
土的三相组成 土的物理状态 决定 土的结构
渗透特性 变形特性 强度特性
土的工程分类：便于研究和应用 土的压实性：如何获得较好的土
仁者乐山 智者乐水
1-1，1-2，1-3，1-5，1-6 1-4 （假定两种土的活性指数相同） 1-8，1-9，1-10，1-12
提醒：请同学们上教育在线2003年
比表面积：单位质量土颗粒所拥有的 总表面积。对于粘性土，其大小直接 反映土颗粒与四周介质,特别是水,相 互作用的强烈程度,是代表粘性土特 征的一个很重要的指标。 高岭石的比表面积为：10-20m2/g,伊 利石：80-l00m2/g,蒙特石：800m2/g
粗颗粒的形状 粘土颗粒的形状
颗粒形状和比表面积
仁者乐山 智者乐水
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅 片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和 蒙特石三种类型。
硅片 铝片
氧离子O2硅离子Si4+
硅-氧四面体 硅片的结构
Si Si
硅片简图
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅 片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和 蒙特石三种类型。
粘土
吸引而包围在颗粒四周，不传递静水
颗粒
压力，不能任意流动的水
- 强结合水：
• 排列致密，密度>1g/cm3 • 冰点处于零下几十度 • 完全不能移动，具有固体的特性 • 温度略高于100°C时可蒸发
- 弱结合水：
• 受电场引力作用，为粘滞水膜 • 外力作用下可以移动 • 不因重力而流动，有粘滞性
引力
土的形成与风化作用
§1.2 土的形成
仁者乐山 智者乐水
物理风化 化学风化
生物活动
• 包括植物、动物和土壤微 生物的作用
• 可加剧物理和化学风化
• 构成土中有机质和营养物 质的生物循环
• 导致腐殖质的形成，改变 土壤的结构
土的形成与风化作用
§1.2 土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
《土力学1》之第一章
土的物理性质与工程分类
张丙印
清华大学土木水利学院 岩土工程研究所
第一章：土的物理性质与工程分类
本章提要
• 对土的特点进行详细解释 • 对土的组成和状态进行定量描述
本章特点 • 内容琐碎、零散
学习要点
• 理清各节间联系 • 理清各节内层次 • 注意物理概念的把握
土的形成过程
• 主要特征：颗粒细微，具有显著的吸 水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲 水能力强。
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
依硅片和铝片组叠 形式的不同，可分 成如下三种类型：
2:1的三 层结构
Si Si Al Al Si Si
钾离子
Si Si Al Al Si Si
来自百度文库
高岭石 蒙特石 伊利石
用户名和密码已通知
仁者乐山 智者乐水
第一章：土的物理性质与工程分类
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
土的形成 土的三相组成 土的物理状态 土的结构 土的工程分类 土的压实性
§1.2 土的形成
仁者乐山 智者乐水
过程、条件
• 是云母在碱性介质中风化的产物。
• 与蒙特石相似，由两层硅片夹一层 铝片所形成的三层结构，但晶层之 间有钾离子连结。
• 主要特征：连结强度弱于高岭石而 高于蒙特石，其特征也介于两者之 间。
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粘土的电泳和电渗现象
+
-
(列依斯, 1809) 粘土粒
依硅片和铝片组叠 形式的不同，可分 成如下三种类型：
2:1的三 层结构
Si Si Al Al Si Si
数层 水分子
Si Si Al Al Si Si
高岭石 蒙特石 伊利石
• 晶层间是O2-对O2-的连结，联结力很 弱，水很容易进入晶层之间。
• 每一颗粒能组叠的晶层数较少。颗粒 大小约为0.1-1 ，厚约0.001-0.01。
玻璃筒
水位 升高
粘土矿物的带电性质
研究表明，片状粘土颗粒表 面常带有电荷，净电荷通常 为负电荷
粘土膏 粘土颗粒
玻璃皿
水分子 阳离子
粘土矿物的带电特性
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
原生矿物：一般颗粒较粗，呈粒状。 有圆状、浑圆状、棱角状等。
次生矿物：颗粒较细，多呈针状、片 状、扁平状。
• 坡积土：土粒粗细不同，性质不均 • 洪积土：有分选性，近粗远细 • 冲积土：浑圆度分选性明显，土层交迭 • 湖泊沼泽沉积土：含有机物淤泥，土性差 • 海相沉积物：颗粒细，表层松软，土性差 • 冰积土：土粒粗细变化较大，性质不均匀 • 风积土：颗粒均匀，层厚而不具层理
搬运与沉积
仁者乐山 智者乐水
仁者乐山 智者乐水
毛细水
hc
重力水
土中水 – 自由水
§1.2 土的三相组成 – 土中水 水蜘蛛
仰泳的 水蜘蛛
生活在水面收缩膜 顶面和地面的昆虫
• 晶层间通过氢键联结，联结力强，晶 格不能自由活动，水难以进入晶格间
• 能组叠很多晶层，多达百个以上，成 为一个颗粒。颗粒长宽约0.3-3，厚 约0.03-1。
• 主要特征：颗粒较粗，不容易吸水膨 胀和失水收缩，或者说亲水能力差。
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
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)
固体颗粒 – 级配曲线
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
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
土的粗细度：用d50 表示
土的组成、结构 和物理力学性质
岩石
风化、搬运、沉积
地质成岩作用
土
土的形成
§1.2 土的形成
仁者乐山 智者乐水
物理风化 化学风化
生物活动
• 岩石和土的粗颗粒受各种气 候等物理因素的影响产生胀 缩而发生裂缝,或在运动过 程中因碰撞和摩擦而破碎
• 是颗粒大小发生量的变化
• 矿物成分与母岩相同，称原 生矿物
孔径
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075)
200g筛土余 P
0
100
10
95
16
87 筛 18 78 分 24 66 法
22 55 38 36 72
水分法
100
90
土的粒径级配
80
累积曲线
70
60
50
40
30
20
10
0
粒径(mm)
粒径(mm) 0.05 0.01 百分数P(%) 26 13.5
土的不均匀程度：用不 均匀系数： Cu = d60 / d10 表示，Cu 5，称为不均 匀土，反之称为均匀土
连续程度: 用曲率系数
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
度量, Cc=1~3为连续级 配, >3或<1为不连续级配
土的粒径级配累积曲线
100
90
80
70
60
50
40
30
0.005 10
固体颗粒 - 粒径级配
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
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
斜率: 某粒径范围内颗 粒的含量
陡-相应粒组含量多 缓-相应粒组含量少 平台-相应粒组缺乏
特征粒径: d50 : 平均粒径 d60 : 控制粒径 d10 : 有效粒径 d30
仁者乐山 智者乐水
母岩表层经风化作用破碎成 岩屑或细小颗粒后，未经搬 运残留在原地的堆积物
残积土 强风化 弱风化 微风化 母岩体
• 颗粒表面粗糙 • 多棱角 • 粗细不均 • 无明显层理
搬运与沉积
§1.2 土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
仁者乐山 智者乐水
风化所形成的土颗粒，受自然力的 作用搬运到远近不同的地点所沉积 的堆积物
§1.2 土的三相组成 – 土中水
仁者乐山 智者乐水
结晶水 结合水 自由水
矿物内部的水 吸附在土颗粒表面的水 电场引力作用范围之外的水
土中冰 由自由水冻成，冻胀融沉 水蒸气 存在孔隙空气中
土中水
§1.2 土的三相组成 – 土中水
仁者乐山 智者乐水
结合水：受颗粒表面电场作用力
第一章：土的物理性质与工程分类
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
土的形成 土的三相组成 土的物理状态 土的结构 土的工程分类 土的压实性
• 风化作用 • 搬运与沉积
§1.2 土的三相组成
仁者乐山 智者乐水
固体颗粒
土中水 土中气体
固相
液相 气相
构成土体骨架 起决定作用
重要影响
次要作用
饱和土 ：土体孔隙完全被水充满 干 土 ：土体孔隙完全被气充满 非饱和土：孔隙中水和气均存在
土体的三相构成
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
• 粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 • 界限粒径
巨粒
d
(mm)
60
0.075
粗粒
细粒
砾石
砂粒 粉粒 粘粒 胶粒
粗 中 细 粗 中细
硅片
OH1铝离子Al3+
铝片
铝-氢氧八面体 硅片的结构
Al Al
硅片简图
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
依硅片和铝片组叠 形式的不同，可分 成如下三种类型：
高岭石 蒙特石 伊利石
1:1的两 层结构
Al Al Si Si
高岭 石微粒
Al Al Si Si Al Al Si Si
• 产生无粘性土
土的形成与风化作用
§1.2 土的形成
物理风化 化学风化
生物活动
仁者乐山 智者乐水
• 母岩表面和碎散的颗粒受环 境因素的作用而改变其矿物 的化学成分，形成新的矿物
• 颗粒成分发生质的变化 • 矿物成分与母岩不同，称次
生矿物 • 形成十分细微的土颗粒，最
主要为粘性颗粒及可溶盐类
100
90
土的粒径级
80
配累积曲线
70
60
50
40
30
20
10 0
d60
d30
d10
曲线 d60
L M 0.33 R
粒径(mm)
d10 d30 Cu
0.081 0.005 0.063 66
0.030
Cc
3.98 2.41 0.545
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粒组含量用于土的分类定名；
不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：
Cu 5为不均匀土； Cu 5为 均匀土
曲率系数Cc用于判定土的连续程度：
Cc =1~3为级配连续土；Cc>3 或 Cc<1为级配不连续土
不均匀系数Cu和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：
Cu 5且 Cc=1~3为级配 良好的土；如果Cu< 5 或Cc>3
强结合水 弱结合水 自由水
阳离子 水分子
d
土中水 – 结合水
§1.2 土的三相组成 – 土中水
自由水：不受颗粒电场引 力作用的孔隙水
- 毛细水：由于土体孔隙的毛细 作用升至自由水面以上的水。 毛细水承受表面张力和重力的 作用
- 重力水：自由水面以下的孔隙 自由水，在重力作用下可在土 中自由流动
20
10 0
d60 d50 d30
d10
粒径(mm)
固体颗粒 – 级配曲线
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
曲率系数举例
Cc=13, 级配连续
缺少小颗粒，Cc
缺少大颗粒，Cc
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
仁者乐山 智者乐水
20
60
5
0.5 0.25
2
0.075
0.005
0.002
粗粒土：以砾石和砂砾为主要组成的土，也称无粘性土。
细粒土：以粉粒、粘粒和胶粒为主要组成的土，也称粘性土。
固体颗粒 - 颗粒大小
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粒径级配：各粒组的相对含量，用质量百分
数来表示
分析方法：
或Cc<1为 级配 不良的土
粒径级配曲线和指标的应用
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
固体成分
原生矿物 - 石英、长石、云母等
矿物质 次生矿物
有机质
无定形氧化物胶体 可溶盐 粘土矿物
具有和原生矿物很不相同的特性 对粘土性质的影响很大
固体颗粒 - 矿物成分
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
• 筛分法：适用于粗粒土 孔径大小不同的筛子 • 水分法：适用于细粒土 常采用比重计法
表述方法: 粒径级配累积曲线
固体颗粒 - 粒径级配
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
仁者乐山 智者乐水
土的三相组成 土的物理状态 决定 土的结构
渗透特性 变形特性 强度特性
土的工程分类：便于研究和应用 土的压实性：如何获得较好的土
仁者乐山 智者乐水
1-1，1-2，1-3，1-5，1-6 1-4 （假定两种土的活性指数相同） 1-8，1-9，1-10，1-12
提醒：请同学们上教育在线2003年
比表面积：单位质量土颗粒所拥有的 总表面积。对于粘性土，其大小直接 反映土颗粒与四周介质,特别是水,相 互作用的强烈程度,是代表粘性土特 征的一个很重要的指标。 高岭石的比表面积为：10-20m2/g,伊 利石：80-l00m2/g,蒙特石：800m2/g
粗颗粒的形状 粘土颗粒的形状
颗粒形状和比表面积
仁者乐山 智者乐水
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅 片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和 蒙特石三种类型。
硅片 铝片
氧离子O2硅离子Si4+
硅-氧四面体 硅片的结构
Si Si
硅片简图
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅 片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和 蒙特石三种类型。
粘土
吸引而包围在颗粒四周，不传递静水
颗粒
压力，不能任意流动的水
- 强结合水：
• 排列致密，密度>1g/cm3 • 冰点处于零下几十度 • 完全不能移动，具有固体的特性 • 温度略高于100°C时可蒸发
- 弱结合水：
• 受电场引力作用，为粘滞水膜 • 外力作用下可以移动 • 不因重力而流动，有粘滞性
引力
土的形成与风化作用
§1.2 土的形成
仁者乐山 智者乐水
物理风化 化学风化
生物活动
• 包括植物、动物和土壤微 生物的作用
• 可加剧物理和化学风化
• 构成土中有机质和营养物 质的生物循环
• 导致腐殖质的形成，改变 土壤的结构
土的形成与风化作用
§1.2 土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
《土力学1》之第一章
土的物理性质与工程分类
张丙印
清华大学土木水利学院 岩土工程研究所
第一章：土的物理性质与工程分类
本章提要
• 对土的特点进行详细解释 • 对土的组成和状态进行定量描述
本章特点 • 内容琐碎、零散
学习要点
• 理清各节间联系 • 理清各节内层次 • 注意物理概念的把握
土的形成过程
• 主要特征：颗粒细微，具有显著的吸 水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲 水能力强。
粘土矿物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
仁者乐山 智者乐水
依硅片和铝片组叠 形式的不同，可分 成如下三种类型：
2:1的三 层结构
Si Si Al Al Si Si
钾离子
Si Si Al Al Si Si
来自百度文库
高岭石 蒙特石 伊利石