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第四章土的工程性质与分类
工程地质学
§ 土的组成与结构、构造
§ 土的物理力学性质及其指标
§ 土的工程分类
§ 土的成因类型特征
§ 特殊土的主要工程性质
退出
§、构造

1、粒组划分、组成与土的工程性质关系
粒组名称
粒径范围
一般特征
漂石或块石颗粒
卵石或碎石颗粒
>200
200~20
透水性很大;无粘性;无毛细作用
圆砾或角砾颗粒
粗
中
细
20~10
10~5
5~2
透水性很大;无粘性土;毛细水上升高度不超过粒径大小
砂粒
粗
中
细
极细
2~
~
~
~
易透水;无粘性;无塑性,干燥时松散;毛细水上升高度不大(一般小于1m)
粉粒
粗
细
~
~
透水性较弱;湿时稍有粘性(毛细力连结),干燥时松散,饱和时易流动;无塑性和遇水膨胀性;毛细水上升高度大;湿土振动有水析现象(液化)
粘粒
<
几乎不透水;湿时有粘性、可塑性、遇水膨胀大,干时收缩显著;毛细水上升高度大,但速度缓慢
2、粒度成分对土工程性质影响的实质
①组成土的颗粒大小不同,土的比面积不同,则土粒与水作用的表面能大小不同
②天然土中不同大小颗粒的组成矿物类型不同,直接影响土的工程特性
3、粒度分析及其成果表示
颗粒级配累计曲线——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)
试验方法(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。将事先称过质量的烘干土样过筛,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
试验方法(密度计法)——利用不同大小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
工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度
d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径
Cu愈大,表示土粒愈不均匀。工程上把Cu<5的土视为级配不良的土; Cu>10的土视为级配良好的土
描述颗粒级配曲线整体形态,表明某粒组是否缺失情况
对于砾类土或砂类土,同时满足Cu≥=1~3时,定名为良好级配砂或良好级配砾
颗粒级配的描述
土的矿物成分
1、原生矿物—颗粒粗大,物理、化学性质一般比较稳定,对土的工程性质影响比其它几种矿物小得多,他们对土的工程性质影响的差异主要在于其颗粒形状、坚硬程度和抗风化稳定性等因素
2、不溶于水的次生矿物
①粘土矿物—含水硅酸盐、主要有高岭石;伊利石、水云母;蒙脱石
②次生siO2(胶态和准胶态)
③倍半养化物(Al2O3和Fe2O3)
3、可溶盐类及易分解的矿物
①易溶盐—主要有NaCl,CaCl2,,
②中溶盐—,MgSO4
③难溶盐—主要有CaCO3和MgCO3
4、有机质—当有机质在粘性土中的含量达到或超过5%(在砂土中的含量达到或超过3%)时,开始对土的工程性质有显著的影响
土中水和气体及其与土粒的相互作用
1、土中水
结晶水
结合水
自由水
弱结合水
强结合水
气态水
液态水
固态水
毛细水
重力水
2、土中气体
封闭气体
游离气体
土的结构和构造
土颗粒本身特点—土颗粒大小、形状和摩圆度及表面性质等
土颗粒之间相互关系——粒间排列及其连结性质
: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
疏松状态
1、土的结构—土颗粒本身的特点和颗粒间相互关系的综合特征
: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
: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
蜂窝结构
絮状结构