第二章 土的物理性质 及工程分类
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2.1.1 土的生成
由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震 等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程
量 物理风化
岩石
搬运沉积
大小、 形状和 成分都 不相同 的松散 颗粒集 合体 土
化学风化 量质
岩体与空气、水和各种水溶液相互作用使岩 石成分发生变化，形成粘粒和可溶盐的过程未分解的动植 物残体、有机残余物（泥炭）和腐殖质。

腐殖质含量在1.5%～2%以上称为淤泥类土，压缩性
极高，强度很低。

有机质含量〉5%的土称为有机质土。
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土粒的粒径级配
1.土粒粒度与粒组

土粒的大小称为粒度，通常以粒径表示，以mm为单位。 介于一定粒度范围内的土粒，称为粒组。以mm表示。 划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
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土的种类
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，其特点是土粒间存在点与点的接触。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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疏松状态
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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
3. 透水性大
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2.2 土的三相组成
质量m 气
m
体积V
Vw Va
mw —土中水质量
水
土粒
Va —土中气体积 Vw —土中水体积 Vs —土粒体积
mw
ms —土粒质量
ms
m ms mw
（土的总质量）
Vv Vw Va
（土中孔隙体积）
V Vs Vw Va
（土的总体积）
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Vs
V
Vv
1. 固体+气体（液体=0）为干土，粘土呈坚硬状态
2. 固体+液体+气体为湿土，此时粘土多为可塑状态
3. 固体+液体（气体=0）为饱和土。
此时松散的粉细砂或粉土遇强烈地震，可能产 生液化；粘土地基受建筑荷载作用发生沉降，有 时需几十年才能稳定。
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生物风化
由动物、植物和人类活动对岩体的破坏 称生物风化。
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2.1.2 土的结构和构造
微观结构 （土的结构） 土的 结构 宏观结构 （土的构造）
指土粒的原位集合体特征，是由土粒单元的大 小、矿物成分、形状、相互排列及联结关系， 土中水性质及孔隙特征等形成的综合特征。
是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近 的各部分之间的相互关系的特征，表征了土层 的层理、裂隙及大孔隙等宏观特征。
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 聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构 2017/10/24 5
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

粒组界限值力求服从简单的数学规律。
200、60、2、0.075、0.005
0.005 0.075 2 60
(mm)
200
粘粒
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粉粒
砂粒
砾粒
碎石
块石
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细粒
粗粒
巨粒
粒组 统称
粒组名称 漂石（块石） 粒 卵石（碎石） 粒 砾 粒 粗砾 细砾 粗砂 砂 粒 中砂 细砂 粉粒
粒径d范围 （mm） d>200 60<d≤200 20<d≤60 2<d≤20 0.5<d≤2 0.25<d≤0.5 0.075<d≤0. 25
2.粒度成分分析试验

土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的 相对含量（是指土样各粒组的质量占土粒总质量的 百分数）表示，称为土的粒度成分或颗粒级配 筛分法 试验方法 沉降分析法 适用于d＜0.075mm
（虹吸比重瓶法、移液管法、密度计法）
适用于0.075mm≤d≤60mm
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原生矿物
化学 风化
可溶性 次生矿物
成分改变 不可溶性 次生矿物

次生矿物是原生矿物在一定气候条件下经化学风化 作用，使其进一步分解而形成一些颗粒更细小的新 矿物。
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可溶性次生矿物又叫水溶盐，常见的有石盐、石膏13 等。
不可溶性次生矿物又有次生二氧化硅、倍伴氧化物 和粘土矿物（高岭石、蒙脱石、伊利石（水云 母））。
分析 方法
主 要 特
征
巨粒
直接 透水性很大，压缩性极小，颗 测定 粒间无粘结，无毛细水
粗粒
筛 分 法
透水性大，压缩性小，无粘性； 毛细水上升高度不超过粒径大 小
0.005<d≤0. 075 d≤0.005
细粒
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粘粒
透水性小，压缩性中等，微粘 性；毛细水上升高度较大较快， 静水 易冻胀 沉降 原理 透水性极弱，压缩性变化大， 具粘性和可塑性；毛细水上升 16 高度大，但慢
土粒的矿物成分
1. 原生矿物：物理风化 2. 次生矿物：化学风化 3. 腐殖质：土的压缩性增大，有机含量超过3%-5%的
土不宜作为建筑材料。
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矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用
1.土粒矿物组成
原生矿物 矿物质 固体颗粒 次生矿物 粘土矿物 可溶盐 无定形氧化物胶体 有机质
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2.粒度成分分析 试验
筛分法

用一套孔径不同的筛 子，按从上至下筛孔
逐渐减小放置（如20、
2、0.5、0.25、0.1、 0.075mm）。将事先
称过质量的烘干土样
1.层状构造：土体由不同颜色或不同的粒径的土组成
层理，一层一层互相平行。
2.分散构造：颗粒均匀、性质相近。砂、卵石等 3.结核状构造：细料土中混有粗颗粒。 4.裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂
隙中常充填有各种盐类的沉淀物
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2.1.3 土的工程性质
1. 压缩性高 2. 强度低
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物理风化
岩石
岩石破碎 化学成分不改变
原生矿物
原生矿物是岩石经物理风化破碎但成分没有发生变化的矿物 碎屑，它们主要存在于卵、砾、砂、粉各粒组中。. 例：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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