长安大学土力学知识点讲解.doc

长安大学岩土工程、防灾减灾及防护工程专业
基础知识点框架梳理及其解析
第一章土的物理性质及工程分类
本章节包括6个知识点土的形成(地质背景)、土的组成、级配、土的结构特征、土的物理状态指标、土的工程分类。其中必须掌握的知识点是2个,土的物理性质及工程分类。要求掌握土的基本物理性质指标的定义、应用及计算方法,熟悉土的工程分类。
基础阶段,复习时间是从5月份至8月份,需要掌握的知识点土的组成,土的三相比例指标,土的物理特性及其指标,地基土的分类及分类依据。
在复习每一个知识点的过程中,首先要了解知识点,通过熟悉并分析理解教材内容,记忆相关的定义、分类并掌握其内涵,结合自己生活实践经验并通过相关试验操作,深刻理解把握本章内容,熟悉相应知识点,最后再通过本讲义如下内容对应的例题,从分析、解题、注意易错点到完成老师布置的作业完成相应知识点的掌握过程。
本章知识点以记忆为主,要求概念明确清晰,内容要求深刻理解并掌握。
【知识点1】土的形成(地质背景)
在土木工程中,土是指覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而破碎后,形成形状不同、大小不一的颗粒。这些颗粒受各种自然力的作用,在各种不同的自然环境下堆积下来,就形成通常所说的土。堆积下来的土,在很长的地质年代中发生复杂的物理化学变化,逐渐压密、岩化最终又形成岩石,就是沉积岩或变质岩。因此,在自然界中,岩石不断风化破碎形成土,而土又不断压密、岩化而变成岩石。这一循环过程,永无止境地重复进行着。
【知识点2】土的组成、级配
自然界的土体由固相(固体颗粒)、液相(土中水)和气相(土中气体)组成,通常称为三相分散体系。
( 简称土粒) 的大小和形状、矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性质的重要因素。粗大土粒往往是岩石经物理风化作用形成的碎屑,或是岩石中未产生化学变化的矿物颗粒。
土粒的矿物成分主要决定于母岩的成分及其所经受的风化作用。不同的矿物成分对土的性质有着不同的影响,其中以细粒组的矿物成分尤为重要。
漂石、卵石、圆砾等粗大土粒都是岩石的碎屑,它们的矿物成分与母岩相同。
砂粒大部分是母岩中的单矿物颗粒,如石英、长石和云母等。其中石英的抗化学风化能力强,在砂粒中尤为多见。
粉粒的矿物成分是多样性的,主要是石英和 MgCO 3 、 CaCO 3 等难溶盐的颗粒。
粘粒的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类( 如碳酸钙等) ,它们都是次生矿物。粘土矿物的颗粒很微小,在电子显微镜下观察到的形状为鳞片状或片状,经 X 射线分析证明其内部具有层状晶体构造。粘土矿物基本上是由两种原子层( 称为晶片) 构成的。一种是硅氧晶片,它的基本单元是 SlO 四面体;另一种是铝氢氧晶片,它的基本单元是 Al — OH 八面体。由于晶片结合情况的不同,便形成了具有不同性质的各种粘土矿物。其中主要有蒙脱石、伊利石和高岭石三类。除粘土矿物外,粘粒组中还包括有氢氧化物和腐植质等胶态物质。
在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒组成的。土粒的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化,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( 各粒组占土粒总量的百分数) 来表示,称为土的颗粒级配。
表 提供的是最常用的土粒粒组的划分方法,表中根据界限粒径 200 、 60 、 2 、 和 把土粒分为六大粒组:漂石( 块石) 颗粒、卵石( 碎石) 颗粒、圆砾( 角砾) 颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
表 土粒粒组的划分方法
粒组名称
粒径范围(mm)
一般特征
漂石或块石颗粒
>200
透水性很大,无粘性,无毛细水
卵石或碎石颗粒
200~60
圆砾或角砾颗粒
粗
60~20
透水性大,无粘性,毛细水上升高度不超过粒径大小
中
20~5
细
5~2
砂粒
粗
2~
易透水,当混入云母等杂质时透水性减小,而压缩性增加,无粘性,遇水不膨胀,干燥时松散,毛细水上升高度不大,随粒径变小而增大
中
~
细
~
极细
~
粉粒
粗
~
透水性小;湿时稍有粘性,遇水膨胀小,干时稍有收缩,毛细水上升高度较大较快,极易出现冻胀现象
细
~
粘粒
<
透水性很小,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,但速度较慢
,在自然条件下,土中总是含水的。土中水可以处于液态、固态或气态。土中细粒愈多,即土的分散度愈大,水对土的性质的影响也愈大。研究土中水,必须考虑到水的存在状态及其与