土的性质及工程分类
2 土的性质及工程分类
2.1 概述 2.2 土的三相组成与土的结构 2.3 土的物理性质指标 2.4 无粘性土的密实度 2.5 粘性土的物理特性 2.6 土的渗透及渗流 2.7 土的动力特性 2.8 土(岩)的工程分类
土的性质及工程分类
2.1 概述 2.1.1土的物理性质概述
风化（物理、
搬运
化学）作用
在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物
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2.3 土的物理性质指标
❖ 2.3.1土的三相图及指标定义
质量m 气
体积V
Vw Va Vv
mw
水
m
Vs V
ms
土粒
1 三个基本试验指标 （1）土的密度ρ：单位体积土的质量
m ms mw
V土的性V质s 及V工w程分V类a
下沉，形成孔隙较大的土的絮性质状及工结程分构类
❖ 2土的构造
土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特 征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造， 二者都造成了土的不均匀性
（1）层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉
积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出 成层特征
（2)裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,
粒向正极移动，工程上利用这一特性进行电渗排水。 （2）双电层与扩散层的概念 （3）影响扩散层的因素
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4 土的冻胀
（1） 土的冻胀现象及其危害
（2）影响冻胀的因素
①土的因素
冻胀现象通常发生在细粒土中，粉砂、粉土、粉 质粘土和粉质亚砂土冻胀明显
②水的因素
有水源补给时冻胀现象明显
③温度因素
（2）比重计法
利用大小不同的土粒在水中的沉降速度不同来 确定小于某粒径的土粒含量
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❖ 2.2.2土中的水和气
1.土中水的存在形态
固态水：存在于体 矿格 物架 晶内部或参构 与造 矿的 物水， 属于矿物颗粒的。 一部分 土中的水 液 气态 态水 水 自 结： 由 合土 水 (水 与中 （ 普气 受 通 分 的 电 水一 分 无部 力 毛 重 子 异吸 细 力 吸 ）附 水 水 引 :存于 ：在土 存地粒 在下表 地水 ） 以 面 下 弱 强 位 上 的 水 结 结 以水 位 合 合 下水 水
2.2.1 土的固体颗粒（固相）
土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是 决定土的工程性质的主要成分 1 .土粒的矿物成分
(1)原生矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物成
分与母岩相同,石英、云母、长石等
特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具
有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点
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(2)次生矿物：岩石经化学风化后所形成的新的矿物，
岩石
沉积
岩石破碎 化 学成分改变
大小、形状和 成分都不相同 的松散颗粒集 合体（土）
固相 土 液相
气相
土中颗粒的大小、成分及三相 之间的相互作用和比例关系， 反映出土的不同性质
土Hale Waihona Puke 性质及工程分类土中气体 （气相）
固体矿物颗粒 （固相）
土中水 （液相）
土的三相组成
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2.2 土的三相组成及其结构
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强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、 几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体 弱结合水：紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所 受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱，是塑性 性有可塑性的原因。
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❖ 2土中气体
土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部 分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气 不连通的封闭气体 （1）非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，
4 颗粒分析试验 筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm
试验方法 比重计法:适用于d＜0.075mm
（1）筛分法 用一套孔径不同的标准筛，按从上至下筛孔逐 渐减小放置。将风干的试样土倒进筛内然后摇 振，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占 总土粒质量的百分数
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筛分法（土的d性>质及0工.0程7分5类mm的土）
气温下降缓慢，强度小，负温持续时间常，冻胀
明显。
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2.2.3土的结构和构造
1 土的结构：土粒的大小、形状、相互排列及连接关系 等特征。
（1）单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下
沉落形成的单粒结构.
特点:土粒间点与点接触。根据形成条件不同，可分为疏松 状态和密实状态
密实状态
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对土的性质影响不大
（2）封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压
缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土 的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性 增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时
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3 粘土颗粒与水的相互作用
（1）粘土颗粒表面的带电现象 粘土颗粒表面带有负电荷，在直流电的作用下土颗
组，土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总 量的百分数），称为土的颗粒级配
(2)颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标 表示土粒的粒径(对数坐标）的曲线。
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土的颗粒级配曲线
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（3）颗粒级配的描述 不均匀系数Cu 描述颗粒级配的不均匀程度
Cu
其成分与母岩不相同,高岭石、伊利石、蒙脱石等
特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水
易膨胀的特点
2. 土粒粒组
（1）粒度、粒组、界限粒径的概念
（2）土粒粒组的划分
0.005 0.075
2
60
200
粘粒 粉粒
细粒
砂粒
圆粒
粗粒
碎石 块石
巨粒
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3土的颗粒级配
（1）土的颗粒级配 工程上将各种不同的土粒按其粒径划分为若干粒
疏松状态
(2)蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大
于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链 环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构
蜂窝结构
絮状结构
3.絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，
在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表
面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物
d 60 d 10
连续级配土，Cu＜5的土视
为级配不良的土； Cu＞5的 土视为级配良好的土
曲率系数Cc 描述颗粒级配曲线整体形态
Cc
d
2 30
d10 d 60
不连续级配土，同时满足 Cu≥5和Cc=1～3时，为良 好级配土
d10、d30、d60为小于某粒径的土粒含量为10%、 30%和 60%时所对应的粒径 土的性质及工程分类
