《地基与基础 》PPT课件

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第一节土的构成及其构造
细小的土粒主要是岩石经化学风化作用形成的次生矿物，其 矿物成分与母岩完全不同，如钻土矿物的蒙脱石、伊利石、 高岭石等。次生矿物性质不稳定，具有较强的亲水性，遇水 膨胀，脱水收缩。上述三种钻土矿物的亲水性依次减弱，蒙 脱石最强，伊利石次之，高岭石最弱。
第一章土的物理性质及工程分类
第一节土的构成及其构造 第二节土的物理性质指标 第三节土的物理状态指标 第四节土的压实性与渗透性 第五节地基岩土的工程分类 第六节岩土的野外鉴别方法
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第一节土的构成及其构造
一、土的成因 岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积等过程后，所形成的各
种疏松的沉积物，在建筑工程上都称之为“土”。这是土的 狭义概念。土的广义概念是将整体岩石也包括在内，但人们 一 般都使用土的狭义概念。 风化作用与气温变化、雨雪、山洪、风、空气、生物活动 等(也称为外力地质作用)密切相关，一般分为物理风化、化 学风化和生物风化三种。由于气温变化，岩石胀缩开裂、崩 解为碎块的属于物理风化。这种风化作用只改变颗粒的大小 与形状，不改变矿物成分，形成的土颗粒较大，称为原生矿 物。由于水溶液、大气等因素的影响，使岩石的矿物成分不 断溶解水化、氧化、碳酸盐化引起岩石破碎的属于化学风化。 这种风化作用使岩石的矿物成分发生改变，土的颗粒变得很 细，称为次生矿物。由于动、植物的生长使岩石破碎的属于 生物风化，这种风化作用具有物理风化和化学风化的双重作 用。
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第一节土的构成及其构造
自由水又分两种:位于地下水位以下的水叫重力水，因为它仅 受本身的重力作用而运动;位于地下水位以上的水，除重力外 还受毛细作用，称为毛细水。土粒间的孔隙是互相连通的， 地下水沿着这个不规则的通道上升，形成土中的毛细水上升 带。毛细水的上升高度:碎石土一无(一般认为粒径大于2 mm 的土粒无毛细现象);砂土2 m以下;粉土及黍占性土2m以上。
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第一节土的构成及其构造
若级配曲线平缓，表示土中wk.baidu.com种大小的土粒都有，颗粒不均 匀，级配良好;曲线陡峻则表示土粒均匀，级配不好。具体可
用式不中均d60匀--限系定数粒K，径来，衡土量中。小K于u该=d粒60/径d10的颗粒重占土总重的(1-1) 60%;
d良10工好--有程，效上土粒把中径K的u，大<5土孔的中隙土小可看于为做该细是粒颗级径粒配的所均颗填匀粒充;K重，u<占因10土而的总适土重于看的用做1作是0%填级。方配
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第一节土的构成及其构造
由于成土过程各环节交错反复，成土的自然地理环境复杂多 样，因此，土的类型与性质是千差万别的。但是在大致相同 的地质年代及相似的沉积条件下形成的堆积物往往在成分及 性质卜是相沂的十的性质一方而取决干原始沉积条件所决宁 的十粒成分、结构、石隙中水溶液的性质等，另一方面也取 决于沉积以后的经历，如沉积年代的长短、自然地理条件的 变迁等都可引起原始沉积物的成分或性质的某些改变。一般 沉积年代越为久远，上覆土层重量越大，土压得越密实，由 孔隙水中析出的化学胶结物也就越多。因此，老土层比新土 层的强度、变形模量要高，甚至由散粒体经过成岩作用又变 成整体岩石，如砂土成为砂岩，黏土变成页岩等。日前所见 到的土大都是第四纪沉积层，一般都呈松散状态。但第四纪 是由距今一百万年前开始的一个相当长的时期，第四纪早期 沉积的土和近期沉积的土，在性质上就有着相当大的区别。 这种影响，对钻性土尤为明显。
(二)土中的水 1.结合水 这部分水是借土粒的电分子引力吸附在土粒表面上的水，
对土的工程性质影响极大。由于土粒与其周围介质(包围它的 气体或液体)间发生物理化学变化，使土粒表面带电(多为负 电)，并在周围的空间内形成电场，将介质中的水分子[为极 性分子，如图1-2 ( a)所示]及游离阳离子吸附于表面，从而形 成结合水膜，如图1-2 (b)所示。 2.自由水 这种水处于土粒的电分子吸力以外，受重力法则控制，不 能抗剪，密度在1左右。
工程中常用的粒径分析法有筛分法(适用于粒径大于0. 074 mm的土)与比重计法(适用于粒径小于0. 074 mm的土)两种。 如土中同时含有粒径大于和小于0. 074 mm的土粒时，则两种 方法并用。
颗粒分析的结果常用如图1-1所示的粒径级配曲线表示。图 中的纵坐标表示小于某粒径的土粒占土总重的百分比，横坐 标表示粒径。粒径级配曲线可以对土的颗粒组成给以明确的 概貌，如由曲线2可以看出，所试验的土样含劲粒44%，粉粒 36%，砂粒20%。
二、土的组成 土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。固体颗
粒构成土的骨架，是三相体系中的主体，水和气体填充土骨 架之间的空隙，土体三相组成中每一相的特性及三相比例关 系都对土的性质有显著影响。 (一)土的固体颗粒 1.土的粒径级配
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第一节土的构成及其构造
为厂便于研究，将土粒按大小及性质的不同，划分成若干粒 组。土的颗粒越小，与水的相互作用就越强烈。粗颗粒和水 之间儿乎没有物理化学作用，而粒径小于0. 005 mm的钻粒和 胶粒就受水的强烈影响，遇水时出现钻性、可塑性、膨胀性 等粗颗粒所不具有的诸种特性。很显然，土中所含的各个粒 组的相对含量不同，表现出来的土的性质也就不同。
土料及混凝土工程的砂石料。
2.土粒的矿物成分
土粒的矿物成分决定于母岩的矿物成分及风化作用。粗大 的土粒往往是岩石经物理风化作用形成的原生矿物，其矿物 成分与母岩相同，常见的如石英、长石、石母等，一般砾石、 砂等都属此类。这种矿物成分的性质较稳定，由其组成的土 表现出无钻性、透水性较大、压缩性较低等性质。
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第一节土的构成及其构造
建筑工程中将土(岩石除外)分为儿大类，即碎石土、砂土、 粉土、黍占性土和人工填土。碎石和砂土统称为无钻性土。 粉土是既不同于钻性土，又有别于砂土，介乎二者之间的土。 不同的自然地理环境对土的性质也有很大影响。我国沿海地 区的软土、严寒地区的永冻土、西北地区的湿陷性黄土、西 南亚热带的红钻土等除具有一般土的共性外，还具有自己的 特点。