土的组成和物理性质.doc

第四讲 土的组成和物理性质一、    内容提要:本讲主要讲述土的三相组成和三相指标、土的矿物组成和颗粒级配、土的结构、粘性土的界限含水量、塑性指数、液性指数、砂土的相对密实度、土的最佳含水量和最大干密度、土的工程分类二、    重点、难点:土的物理力学性质指标的计算一、土的三相组成土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的,一般称为土的三相组成。随着三相物质的质量和体积的比例不同,土的性质也将不同。【例题1】土的三相组成中不包括的部分是( )。A. 水 B. 气体 C. 固体颗粒 D. 矿物成分答案:D    (一)土的固相土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质,是构成土的骨架最基本的物质,称为土粒。对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和形状来描述。    1. 土的矿物成分    土中的矿物成分能够分为原生矿物和次生矿物两大类。    原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物,如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物,如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。【例题2】在下列各类矿物中,属于次生矿物的是( )。A. 石英 B. 长石 C. 云母 D. 蒙脱石答案:D    2. 土的粒度成分(颗粒级配)    天然土是由大小不同的颗粒组成的,土粒的大小称为粒度。工程上常见不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗粒组成情况,这种指标称为粒度成分。    (1)土的粒组划分    工程上常把大小相近的土粒合并为组,称为粒组。粒组间的分界线是人为划定的,划分时应使粒组界限与粒组性质的变化相适应,并按一定的比例递减关系划分粒组的界限值。    对粒组的划分,。其余粒组划分标准可参见《岩土工程勘察规范》(GB50021-)和《土的工程分类标准》(GBJl45-90)等。    (2)粒度成分及其表示方法    土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示),它可用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。 常见的粒度成分的表示方法是累计曲线法,也称颗分曲线法,它是一种图示的方法,一般见半对数纸绘制,横坐标(按对数比例尺)表示某一粒径,纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量,如图15-4-1所示。    在累计曲线上,可确定两个描述土的级配的指标:    (3)粒度成分测定方法对于粗粒土能够采用筛分法,而对于细粒土()则必须用沉降分析法测定其粒度成分。筛分法是用一套不同孔径的标准筛把各种粒组分离出来的方法。沉降分析法是根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的司笃克斯公式来确定各粒组相对含量的方法。【例题3】粗粒土与细粒土的粒径界限是( )。A. 2mm      B.    C.    D. 答案:C【例题4】在土体粒度成分的表示方法当中,称为有效粒径的是(①),称为限定粒径的是(②)。A.  d10 B.  d30 C.  d50 D.  d60 答案:① A;③ D 【例题5】对于砂土,当确定其粒度成分时,采用的测定方法为( )。A.  筛分法 B.  沉降分析法 C. 三轴试验 D. 直剪试验答案:A【例题6】某土的Cu=1~3,下列判断正确的是( )。A. 能够认为该土的粒径变化连续性好,填料中不缺失某种粒径含量;B.    能够认为该土的粒径变化连续性不好,填料中缺失某种粒径含量;C.    能够认为该土的粒径变化连续性好,该土的级配良好;D. 能够认为该土的粒径变化连续性不好,级配不良; 答案:A     (二)土的液相    土的液相是指存在于土孔隙中的水。按照水与土相互作用程度的强弱,可将土中水分为结合水和自由水两大类。    结合水是指处于土颗粒表面水膜中的水,它因受到表面引力的控制而不服从静水力学规律,其冰点低于零度。结合水又可分为强结合水和弱结合水。强结合水在最靠近土颗粒表面处,水分子和水化离子排列得非常紧密,以致其密度大于1,并有过冷现象,即温度降到零度以下不发生冻结的现象。在距离土粒表面较远地方的结合水称为弱结合水,由于引力降低,弱结合水的水分子的排列不如强结合水紧密,弱结合水可能从较厚水膜或浓度较低处缓慢地迁移到较薄的水膜或浓度较高处,亦即可从一个土粒迁移到另一个土粒,这种运动与重力无关,这层不能传递静水压力的水定义为弱结合水。    自由水包括毛细水和重力水。毛细水不但受到重力的作用,还受到表面张力的支配,能沿着土的细孔隙从潜水面上升到一定的高度。这种毛细上升对于公路路基土的干湿状态及建筑物的防潮有重要影响。重力水在重力或压力差作用下能在土中渗流,对于土颗粒和结构物都有浮力作用,在土力学计算中应当考虑这种渗流及浮力的作用力。【例题7】在土的液相