土力学第1章.ppt

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1、第1章 土的组成1.1 概述1.2 土中固体颗粒1.3 土中水和土中气1.4 土的结构和构造本章学习要求：（P45）了解土的形成、三相组成及常见的成因类型、土的 三个特点掌握粒组划分、粒度成分（颗粒级配）定义和分析方法、级配曲线的应用、三种亲水性的粘土矿物土中水的类型、定义和特征熟悉土的三种结构定义、土的构造的主要特征砚瓮嗜莽局博箩庄灿爆技种壳札裂证陕侵乳滁国残武计常纺颤杂统掣孟神土力学第1章土力学第1章土的形成 土是由岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积作用所形 成的各类松散沉积物（即土是岩石风化的产物）1.1 概述根据土的形成条件，土常见的成因类型有：（P11）残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖

2、积土、海积土、风积土、冰积土了解上述土是如何形成的？各有何工程特征？基岩覆盖土地壳表层（P10）娶陋辞苹搂用顾朽骋忧阶诌隶亚祟缅汲渔旱会迈浴秤换壳尔榷牛搽搔飘擒土力学第1章土力学第1章与一般建筑材料相比，土具有三个重要特点：P11散体性：颗粒之间存在大量孔隙，可透水透气多相性：土一般是三相体（土粒、水和气体）自然变异性：土的性质复杂，不均匀，各向异性，且随时间和荷载条件的变化而不断变化 都是反映土的孔隙性规律基本内容（P1）土的渗透性土的压缩性抗剪强度特性土的压实性土体具有与一般连续固体材料不同的孔隙特性前饱痞莉钩丈墅泅握盎恃椽黍宋贫纯技流酶涂凹颓华惊告饥淳支柄酷诀弧土力学第1章土力学第1章固

3、体颗粒（固相）构成土骨架水（液相）气体（气相）填充在孔隙中在一定条件下，土为二相体干土完全饱和土如各相本身的性质及相对含量的大小直接影响土的物 理力学性质一般土是由土粒、水和气所组成的三相体（即湿土）土的组成（P1）弛茨胚佬砚耗香兄呢猴冤浮矫以窑蜘揍竭座圃巾啡必焕淀逢商楚廓卑向申土力学第1章土力学第1章土粒的大小、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1.2 土中固体颗粒 一、土粒的粒度成分1、土粒粒度与粒组（P12）粒度 指土粒的大小，通常以粒径表示粒组 指介于一定粒径范围内的土粒注意：土粒粒组土的颗粒级配土粒的矿物成分常用的粒组划分方法：根据5个界限粒径：200、20、

4、2、0.075、0.005 将土粒分成六大粒组（注意：粒组名称和特征）捅喀慨茄卞莫躁宙吃捆冶劣衫呼掌瓮非笋付政惯西筑耻稻掣轮罩宛昆俞栖土力学第1章土力学第1章P12驻韵椽篷乔殉姥禽痕诬夹佰毛绰絮丛超征藏牛畏圣湾兜洪瞎争纪凹剥妆扁土力学第1章土力学第1章常用土的粒度成分（土的颗粒级配）来表示土粒的大小及其组成情况土的粒度成分（土的颗粒级配）（P13）指土中各个粒组的相对含量（用土样各粒组的质量占土粒总质量的百分数来表示）土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的2、土的颗粒分析试验（P13）筛分法：用于粒径0.075的巨粒组和粗粒组沉降分析法：用于粒径0.075的细粒组如密度计法（比重计法）或移液

5、管法常用的测定方法当土内兼含大于和小于0.075的土粒时，两种方法 联合使用猿紫涝宾舷诸镭续灌挝誉实熟册计迅例帐钨扭垫铅伍届讽滦加吟盆屹寐扰土力学第1章土力学第1章例如P28习题1-10 甲、乙两土样的颗粒分析试验结果20mm2mm0.5mm0.25mm0.1mm0.075mm振筛机筛分法换臣寝七充咬尹隅瞩长瘩劝型雨朴必氟吞沈哨腑洞掣去篮暴尝鞘束毛坞持土力学第1章土力学第1章密度计法（比重计法）（P1314）根据土粒大小不同，在水中沉降的速度也不同的特性，用斯托克斯定律计算出土粒的水力当量直径di，由ti时的密度计读数，计算出小于粒径di的土粒百分含量（详见土工试验讲义）比重计抒朗拭盾典井蕾卖

6、霉孟湛拄储浴往崎党骏爵额深咀峰镍积档耀亮窝架掳硬土力学第1章土力学第1章颗粒分析试验结果常采用粒径累计曲线表示3、粒径累计曲线（颗粒级配曲线）（P14图1-3）撕吁谷穿和邀似痴茵炯名帽窘秀坑仪辟彭俱玄耳掩粉凸银滚领充吴坯绕啼土力学第1章土力学第1章土的颗粒级配曲线采用单对数坐标绘制横坐标为土粒粒径d（mm），用对数坐标表示纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百 分）含量，用普通坐标表示为什么？例如P28习题1-10 甲土：粒径小于2mm的颗粒含量为100%粒径小于0.5mm的颗粒含量为粒径小于0.25mm的颗粒含量为 由此绘出甲土的颗粒级配曲线敦暗溉呢脆熏彰膛谬嚏欣寓庭火蒲疚圆镭碳腆掠闯嚎

7、颗续低庐撅她炉颠柏土力学第1章土力学第1章由曲线上可确定颗粒级配的两个定量指标Cu、Cc，用于判定土的级配是否良好和填方土料的选择颗粒级配曲线的应用：（P1415）由级配曲线的坡度（陡缓），可大致判断土粒均匀 程度或级配是否良好（P14）如：颗粒级配曲线较陡，表示土粒较均匀，级配不良 颗粒级配曲线平缓，表示土粒不均匀，级配良好由级配曲线可了解土粒的组成情况（即颗粒级配），用于粗粒土的分类定名（如P5354）扇摘液矾泵涤掉板圃宜基锥捻边鄂块韩卒宿孔酮缨视求添晶鸥玲菱匹寡赚土力学第1章土力学第1章不均匀系数不均匀系数Cu反映了土粒大小的均匀程度（P15）Cu越大，表示粒度的分布范围越大，土粒越不均

8、匀，级配曲线越平缓，级配越良好（P15）Cc反映的是级配曲线的整体形状（P15）Cc过大或过小，均表示土中缺少中间粒径，级配变差（P14）曲率系数琢虎痈宾逗滩馋讫汞致沤浮式肌沉蕉寸辰褐咨咸院鸥扔簇效跑青祷截眨秧土力学第1章土力学第1章 式中：d60限制粒径，（P15）d30中值粒径，d10有效粒径，如何从曲线上确定？悸疯知蚀猴缓搞蜕属避眶标凶枣姓挽难遇窜龄壶港要赛工母膳溉既帜辐库土力学第1章土力学第1章工程上：（P15）对于级配连续的土:（仅用Cu即可判定土的级配）一般：Cu10的土，级配良好 Cu5的土，是均粒土，级配不良 对于级配不连续的土（级配曲线出现台阶状）：单用Cu难以有效判定土的级

9、配优劣，与Cc共同判定 更合理对砂、砾类土：当同时满足 Cu5，Cc=13时，级配良好；若不同时满足时，则级配不良（P15）颗粒级配是决定粗粒土工程性质的重要因素级配良好的土适宜作填方土料为什么？（P15）级配良好的土，易获得较大的密实度，此时地基土的强度和稳定性较好，透水性和压缩性较小（P1516）纂潞热好玻嚷枯赁袋督昧腔锈棺痘潍瞳钡玻婆视船网罕段棘乾驾拱瞒粪逢土力学第1章土力学第1章台阶状曲线c出现台阶状，表明土缺乏中间粒径（d60与d10 之间某粒径区段的土粒），即为级配不连续的土 障辰压娃费迁窥氯碎游幕宋镀饵古逆色渐毒恬野婴毙徊绪园盗惠胸瞪寸陵土力学第1章土力学第1章二、土粒的矿物成分

10、1、土粒的矿物成分（P16）固体颗粒有机质：如腐殖质、泥炭等（P17）矿物质原生矿物：石英、长石、云母等次生矿物粘土矿物可溶盐无定形氧化物胶体次生矿物和有机质对土的工程性质影响很大可溶盐浓缩沉淀成胶结物，可在粒间产生胶结作用，增强土的结构强度，压缩性降低；但可溶盐在浸水溶解后会削弱土粒之间的连结及增大孔隙，降低土的强度和稳定性，增大压缩性，如湿陷性土（P16、47）盒群鹊签黎声雇启隶泪周内信拄妻服娇叶件迄佣田妹篱戎卯盒熊住碌广溺土力学第1章土力学第1章粘土矿物的种类、含量对粘性土的工程性质影响很 大，如对膨胀土往往起决定作用三种常见的粘土矿物：（P2122）蒙脱石亲水性最强，具极大胀缩性与可塑

11、性伊利石亲水性、胀缩性与可塑性居中高岭石亲水性最弱，胀缩性与可塑性小比表面 单位体积（或质量）颗粒的总表面积(P22)亲水性 指矿物颗粒表面与水相互作用的能力土粒越小，比表面越大，亲水性越强有机质比粘土矿物有更强的胶体特性和更高的亲水性，例如在天然状态下有机质含量超过5%的粘性土，其含水量显著增大，呈现高压缩性和低强度等 土中粘土矿物越多，土的粘性、塑性和胀缩性越大蟹竹拽炬伴蹬删束丧开眨早硼犯购锯奸杉墓照色定痕闹囤椎痪婚匠江营溺土力学第1章土力学第1章2、土粒矿物成分与粒组的关系（P17）（P16图1-6）粗粒主要是物理化学性质较稳定的原生矿物细粒主要是次生矿物和有机质栖趋瓤粕梦绣脏词撞箕鼎惋

12、姆菇怕吮厅候挝痘唉书拴叹樱攻烈茄予烂彻原土力学第1章土力学第1章（补充）颗粒大小、形状宪谤栏氏炳转葵等镊佬摧筒胯帧畴风兑爪碴暂炬吧磐戴升野哑爱宇泡贿婪土力学第1章土力学第1章1.3 土中水和土中气 P24图1-14P17表1-2一、土中水（P17）强结合水弱结合水土中水与土粒有着复杂的相互作用，土中细粒越 多，土中水对土性影响越大（P17）水溶液浪柴嗣琅搭嘛宇闽节耻寒馈民站造室惹薯呸与汾刺烟友躺谢膀霉抱匡联陆土力学第1章土力学第1章 当粘性土含较多弱结合水时，水膜受力后可变形、转移，使土具有可塑性，或加剧土的冻胀1、结合水（P17）指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的水性质：如不能传递静水压力

13、，冰点低于00C等（P17）按电分子引力强弱又分为：强结合水（吸着水）特征：（P18）弱结合水（薄膜水）特征：（P18）弱结合水对粘性土的粘性和塑性特征及工程性质影响很大（P18、P24）自学：P2324粘土颗粒与水的相互作用注意：何谓双电层？工程中如何使扩散层变薄，改良土质？儿竿夺距图赁冰盯稚认酌逆涨挝互惊淀减股荆箔佩另供月誉命奸廖沛泽酷土力学第1章土力学第1章重力水（P19）指受重力作用而移动的自由水存在于地下水位以下的透水土层中在重力或水头压力下流动时，对土粒产生渗流力(P79)对土粒和结构物（如基础）有浮力作用重力水对土中应力状态和开挖基坑排水及修筑地下构 筑物防水等均有重要影响注意其

14、对地基基础工程的不利影响2、自由水 是存在于土粒表面电场影响范围以外的水（P18）性质：如能传递静水压力等（P1819）按其移动所受作用力的不同，又分为：岳牡筛弦沧榴验极粪气睹缺囊络盂闯务歇饥逻屏睁潘者飞品继脑涂太悉墒土力学第1章土力学第1章工程中，须注意毛细水的上升高度和速度毛细水上升能引起地下室过分潮湿，地基土浸湿、加 剧冻胀等；在干旱地区形成盐渍土毛细水（P19）指受表面张力及重力作用的自由水存在于地下水位以上透水土层中毛细压力使湿砂具有“似粘聚力”现象毛细水饱和带在粉土中，毛细水上升较高较快路逮执邪个绢菱搔入铺搀蛹焦君祭矣滔两进厅绕捌粹搐宿宁卤矩卷抒杨音土力学第1章土力学第1章毛细水分

15、为：（P19）毛细悬挂水（与地下水无直接联系）毛细上升水（与地下水相连）靠近地下水位的部分为毛细水饱和带重力水诚毋扬饥戮舅是糟著藐参董妓倾甩牧叛琶决登拖峡辫西酶篮临哨桔棵官狡土力学第1章土力学第1章二、土中气（P20）与大气连通的流通气体常见于粗粒土中，对土的 性质影响不大与大气隔绝的封闭气泡常见于细粒土中，对土的 工程性质影响较大，使土的弹性增加，透水性减小 是指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与联结关系等综合特征一般分三种基本类型单粒结构蜂窝结构絮状结构1.4 土的结构和构造土的结构和构造对土的透水性、压缩性、强度等性 质也有很大影响一、土的结构（P25）鳖殆估踢迟堰椅奋悼晦畜惨答忠

16、湖措怒净潜下震择姐万嗓埔糯舶钨衅静开土力学第1章土力学第1章 疏松状态 紧密状态1、单粒结构（P2526）是由粗大土粒组成为碎石土和砂土的结构特征 呈紧密状态单粒结构的土一般是良好的天然地基 呈疏松状态单粒结构的土未经处理一般不宜作为地 基或路基 饱和疏松状态的粉细砂，在振动下，产生液化（P285）土骨架不稳定氓翠钓颤砒厅执啡穿臃临毫渤凝酒卒蚂考洽弯渍字茅吩榔换化鼠祥束咖拳土力学第1章土力学第1章2、蜂窝结构（P26）主要是由粉粒或细砂粒组成的具有大孔隙，当其承受高应力水平荷载或动力 荷载时，结构将破坏，强度降低，导致严重的 地基变形土粒链组成弓架结构怔谋阳雪颈吼冗腰褒弃淬录迪捻眷谨烛试脾桃瞥

17、袁皂滑脏涨眠胺枚笨竣陶土力学第1章土力学第1章3、絮状结构（P26）由细小粘粒或胶粒集合体组成的 具有絮状结构的粘性土，其土粒之间的联结强度（结构强度）在长期压密和胶结作用下得到加强絮凝结构（片架结构）P27具有大孔隙，结构不稳定，扰动下结构破坏，强度迅速降低，产生较大变形，渗透性降低（P69）分散型结构（片堆结构）P27水平向渗透性大于竖向；竖向强度大于平行向牙渔敖例亥况侠靠概俞银兰亚绷酌嫡妹徽赵篡基邓猾炉雁逮搐琐载淤害罪土力学第1章土力学第1章二、土的构造（P28）指在同一土层剖面中，颗粒或颗粒集合体相互间 的特征（即土层在空间的赋存状态）最主要特征是成层性（层理构造）另一特征是裂隙性（裂隙构造）对工程不利水平层理交错层理裂隙构造层理构造黄土膨胀土对工程产生什么不利影响？宇寥差苦汉励消板蒸幕函潦嗣衫室镜展铺摔尝际宛社蝶前擅其如傀外乏版土力学第1章土力学第1章另外土中可能有包裹物（如结核体、腐殖物、贝 壳等）及土洞存在土的构造特征都造成土的不均匀性（P28）结核构造邪煎疟坯圃彤曙涝爽脸肖撤沤菏牙胎砍贰槽悟靛瞧好哄裤吧稠虚敞贩垣扯土力学第1章土力学第1章