土的颗粒组成幻灯片.ppt

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1、土的颗粒组成第1页，共47页，编辑于2022年，星期五气相固相液相+构成土骨架，起决定作用构成土骨架，起决定作用重要影响重要影响土体次要作用次要作用土是由固体相、液体相、气体相组成的三相体系。固体相指土中的矿物颗粒，简称土粒。它构成土的骨架，称为土骨架。液体相由水溶液组成，可分为强结合水、弱结合水、毛细水、重力水等。气体相由空气和其它气体构成。第2页，共47页，编辑于2022年，星期五土的固相土的固相-土颗粒土颗粒自然界中，组成土体骨架的土粒，大小悬自然界中，组成土体骨架的土粒，大小悬殊、性质各异。殊、性质各异。第3页，共47页，编辑于2022年，星期五土的骨架颗粒扫描电镜照片第4页，共47页

2、，编辑于2022年，星期五土粒的大小通常以其平均直径土粒的大小通常以其平均直径D的大小来的大小来表示，简称粒径，又称粒度。以表示，简称粒径，又称粒度。以“毫米毫米”为为单位。单位。土的粒度成分是指土中各种大小土粒的相土的粒度成分是指土中各种大小土粒的相对含量。对含量。一、土的一、土的粒度与粒度成分粒度与粒度成分第5页，共47页，编辑于2022年，星期五二、粒组及其划分二、粒组及其划分将工程地质性质相似的土粒归并成组，按其粒径的将工程地质性质相似的土粒归并成组，按其粒径的大小分为若干组别。这种大小相近、性质相似的大小分为若干组别。这种大小相近、性质相似的组别称粒组，或称粒级。组别称粒组，或称粒级

3、。每个粒组都以土粒直径的两个数值作为其上下限，每个粒组都以土粒直径的两个数值作为其上下限，并且给予适当的名称。并且给予适当的名称。0.05mm D 2mm 砂砂第6页，共47页，编辑于2022年，星期五划分粒组的原则：首先考虑的是在一定的粒度变化范围内，土的首先考虑的是在一定的粒度变化范围内，土的工程地质性质是相似的，超越了这个变化幅度工程地质性质是相似的，超越了这个变化幅度就要引起质的变化。就要引起质的变化。粒组界限的确定，则视起主导作用的特性而定，粒组界限的确定，则视起主导作用的特性而定，其次要考虑与目前粒度成分的测定技术相适应。其次要考虑与目前粒度成分的测定技术相适应。在符合上述两原则的

4、前提下，尚应服从一定的数学在符合上述两原则的前提下，尚应服从一定的数学规律，便于记忆。规律，便于记忆。第7页，共47页，编辑于2022年，星期五我国广泛应用的粒组划分方案粒径粒径mm粒粒 组组 的的 名名 称称方案一方案一方案二方案二方案三方案三800漂石粒漂石粒（块石粒）（块石粒）大大漂石粒漂石粒(块石粒块石粒)巨巨粒粒漂石粒漂石粒(块石粒块石粒)800400中中400 200小小200 100卵石粒卵石粒（碎石粒）（碎石粒）极大极大卵石粒卵石粒(碎石粒碎石粒)卵石粒卵石粒(碎石粒碎石粒)100 60大大60 40中中粗粗粒粒砾砾粒粒粗砾粒粗砾粒40 20小小20 10砾粒砾粒粗粗圆砾粒圆砾

5、粒(角砾粒角砾粒)细砾粒细砾粒10 5中中5 2细细2 0.5砂粒砂粒粗粗砂砂粒粒粗粗砂砂粒粒粗粗0.5 0.25中中中中中中0.25 0.1细细细细细细0.1 0.075极细极细0.075 0.05粉粒粉粒细细粒粒粉粒粉粒0.05 0.01粉粒粉粒粗粗0.01 0.005细细0.005 0.002粘粒粘粒粗粗粘粒粘粒粘粒粘粒800漂石粒漂石粒（块石粒）（块石粒）大大漂石粒漂石粒(块石粒块石粒)巨巨粒粒漂石粒漂石粒(块石块石粒粒)800400中中400 200小小200 100卵石粒卵石粒（碎石粒）（碎石粒）极大极大卵石粒卵石粒(碎石粒碎石粒)卵石粒卵石粒(碎石碎石粒粒)100 60大大60

6、40中中粗粗粒粒砾砾粒粒粗砾粒粗砾粒40 20小小20 10砾粒砾粒粗粗圆砾粒圆砾粒(角砾粒角砾粒)细砾粒细砾粒10 5中中5 2细细2 0.5砂粒砂粒粗粗砂砂粒粒粗粗砂砂粒粒粗粗0.5 0.25中中中中中中0.25 0.1细细细细细细0.1 0.075极细极细0.075 0.05粉粒粉粒细细粒粒粉粒粉粒0.05 0.01粉粒粉粒粗粗0.01 0.005细细0.005 0.002粘粒粘粒粗粗粘粒粘粒粘粒粘粒800漂石粒漂石粒（块石粒）（块石粒）大大漂石粒漂石粒(块石粒块石粒)巨巨粒粒漂石粒漂石粒(块石块石粒粒)800400中中400 200小小200 100卵石粒卵石粒（碎石粒）（碎石粒）极大

7、极大卵石粒卵石粒(碎石粒碎石粒)卵石粒卵石粒(碎石碎石粒粒)100 60大大60 40中中粗粗粒粒砾砾粒粒粗砾粒粗砾粒40 20小小20 10砾粒砾粒粗粗圆砾粒圆砾粒(角砾粒角砾粒)细砾粒细砾粒10 5中中5 2细细2 0.5砂粒砂粒粗粗砂砂粒粒粗粗砂砂粒粒粗粗0.5 0.25中中中中中中0.25 0.1细细细细细细0.1 0.075极细极细0.075 0.05粉粒粉粒细细粒粒粉粒粉粒0.05 0.01粉粒粉粒粗粗0.01 0.005细细0.005 0.002粘粒粘粒粗粗粘粒粘粒粘粒粘粒1001005100952160871180780.5240660.25220550.13803622-0.

8、50.5-0.250.25-0.0750.075-0.0050.005128101520101721040251510351020152030第27页，共47页，编辑于2022年，星期五以粒径以粒径d为横坐标，以小于该粒径的累计百分含量为横坐标，以小于该粒径的累计百分含量Xd为纵坐标，为纵坐标，在此直角坐标系中表示两者的关系曲线称累计曲线。在此直角坐标系中表示两者的关系曲线称累计曲线。自然数坐标系：自然数坐标系：2、累计曲线法：、累计曲线法：图图 自然数坐标系累计曲线自然数坐标系累计曲线第28页，共47页，编辑于2022年，星期五1009080706050403020100小于某粒径之土质量小

9、于某粒径之土质量百分数百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线累计曲线的半对数坐标曲线：累计曲线的半对数坐标曲线：第29页，共47页，编辑于2022年，星期五用累计曲线表示土的粒度成分，可对一个地区用累计曲线表示土的粒度成分，可对一个地区的土样进行对比，比较直观醒目。的土样进行对比，比较直观醒目。由累计曲线可求得任一粒径区段的百分含量、任一百分含量的最大粒径、土的不均匀系数和曲率系数等。第30页，共47页，编辑于2022年，星期五1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数

10、（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30特征粒径特征粒径:d50:平均平均粒径粒径d60:控制控制粒径粒径d10:有效有效粒径粒径d30:控制粒径控制粒径第31页，共47页，编辑于2022年，星期五1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30均匀程度均匀程度:

11、Cu=d60/d10 不均匀系数不均匀系数Cu 5,级配良好的非均匀土级配良好的非均匀土C反映大小不同粒大小不同粒组的的分布情况分布情况。C越大表示土粒大小的分布范围越大、其级配越良好，作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度第32页，共47页，编辑于2022年，星期五1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d50d10d30连续程度连续程度:Cc=d302/(d60 d10)曲率系数曲率系数Cc描写

12、累累积曲曲线的的分布范分布范围，反映曲线的整体形状。Cc=13 级配连续土其他其他，级配不连续土第33页，共47页，编辑于2022年，星期五1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的粒径级配累积曲线d60d10d30曲线 d60d10d30CuCcL0.33 0.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545斜率斜率:某粒径范围内颗粒的含量某粒径范围内颗粒的含量 陡陡相应粒组质量集中相应粒组质量集中 缓缓-相

13、应粒组含量少相应粒组含量少 平台平台-相应粒组缺乏相应粒组缺乏较大颗粒缺少较大颗粒缺少Cc 减小减小较小颗粒缺少较小颗粒缺少Cc 增大增大第34页，共47页，编辑于2022年，星期五不均匀系数Cu曲率系数Cc当当Cu5，Ccl3时，为良好级配的土，即非时，为良好级配的土，即非均粒土，表明土中各粒组的含量相差无几，大小均粒土，表明土中各粒组的含量相差无几，大小颗粒混杂，累计曲线显得平缓；颗粒混杂，累计曲线显得平缓；若不能同时满足上述两条件，则为不良级配的土，即若不能同时满足上述两条件，则为不良级配的土，即均粒土，表明土中某一个或几个粒组含量较多，颗粒均粒土，表明土中某一个或几个粒组含量较多，颗粒

14、不均一，累计曲线的中段显得陡直。不均一，累计曲线的中段显得陡直。第35页，共47页，编辑于2022年，星期五第36页，共47页，编辑于2022年，星期五粒径级配粒径级配粒径级配累积曲线及指标的用途粒径级配累积曲线及指标的用途：1）粒组含量用于土的分类定名粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：用于判定土的不均匀程度：Cu 5,不均匀土不均匀土；Cu 3 或或 Cc 1,级配不连续土级配不连续土4）不均匀系数不均匀系数Cu和和曲率系数曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣：如果如果 Cu 5且且 C c =1 3，级配级配 良好的土良好的土；

15、如果如果 Cu 3 或或 Cc 1,级配级配 不良的土不良的土第37页，共47页，编辑于2022年，星期五在评价土层的潜蚀、流土等渗透变形工程地质在评价土层的潜蚀、流土等渗透变形工程地质问题时，都用到不均匀系数的指标。在判别砂问题时，都用到不均匀系数的指标。在判别砂土的振动液化中常用到平均粒径土的振动液化中常用到平均粒径d50与不均匀系与不均匀系数这两个指标。数这两个指标。有效粒径有效粒径d10，其物理意义是：由一种粒径，其物理意义是：由一种粒径土组成的理想均粒土，如与另一个非均粒土具有土组成的理想均粒土，如与另一个非均粒土具有相等的透水性，那么这个均粒土的粒径应与这个相等的透水性，那么这个均

16、粒土的粒径应与这个非均粒土的非均粒土的d10大致相等。因此认为，大致相等。因此认为，d10是土中最是土中最具有代表性的粒径。它常见于机械潜蚀、透水性、具有代表性的粒径。它常见于机械潜蚀、透水性、毛细性等的经验公式中。毛细性等的经验公式中。第38页，共47页，编辑于2022年，星期五l l在等边三角形中，任一点对三边的在等边三角形中，任一点对三边的在等边三角形中，任一点对三边的在等边三角形中，任一点对三边的高之和恒等于等边三角形本身的高。高之和恒等于等边三角形本身的高。高之和恒等于等边三角形本身的高。高之和恒等于等边三角形本身的高。l l三角形的高为三角形的高为三角形的高为三角形的高为HH，三角

17、形中任意一，三角形中任意一，三角形中任意一，三角形中任意一点到各边的垂高为点到各边的垂高为点到各边的垂高为点到各边的垂高为h ha、h hb、h hc，将，将，将，将HH分为分为分为分为100100等分，即令等分，即令等分，即令等分，即令HH100100，则，则，则，则h ha、h hb、h hc就可以代表三大粒组的百就可以代表三大粒组的百就可以代表三大粒组的百就可以代表三大粒组的百分含量。任一个土所含的三大粒分含量。任一个土所含的三大粒分含量。任一个土所含的三大粒分含量。任一个土所含的三大粒组百分含量的总和必等于组百分含量的总和必等于组百分含量的总和必等于组百分含量的总和必等于100100。

18、这样，三角图中的每一个点就可这样，三角图中的每一个点就可这样，三角图中的每一个点就可这样，三角图中的每一个点就可以代表某一个土样的粒度成分。以代表某一个土样的粒度成分。以代表某一个土样的粒度成分。以代表某一个土样的粒度成分。在同一个三角图中，可以投上许在同一个三角图中，可以投上许在同一个三角图中，可以投上许在同一个三角图中，可以投上许多点，代表各土样的粒度成分。多点，代表各土样的粒度成分。多点，代表各土样的粒度成分。多点，代表各土样的粒度成分。3、三角图法：第39页，共47页，编辑于2022年，星期五细粒土的粒度成分三角图将全部土粒划分为砾砂组、粉粒组及粘粒组等三大粒组。砾砂组砾砂组粉粒组粉粒

19、组粘粒组粘粒组第40页，共47页，编辑于2022年，星期五粗粒土的粒度成分三角图粗粒土的粒度成分三角图将全部土粒划分为卵砾组、砂粒组及粉粘粒组将全部土粒划分为卵砾组、砂粒组及粉粘粒组卵砾组卵砾组卵砾组卵砾组(2(2d)d)粉粘粒组粉粘粒组粉粘粒组粉粘粒组(d0.074)(d0.074)砂粒组砂粒组砂粒组砂粒组(0.074d2)(0.074d2)第41页，共47页，编辑于2022年，星期五0102030405060708090100卵粒组卵粒组(d2mm)砂粒组砂粒组(20.05mm)粉粘粒组粉粘粒组(d0.05mm)100908070605040302010001020304050607080

20、90100第42页，共47页，编辑于2022年，星期五用粒组成分进行分类：粒组含量粒组含量粗碎屑土粗碎屑土细碎屑土细碎屑土1、卵粒组、卵粒组(d2mm)10102、粉粘粒组、粉粘粒组(d0.05mm)含量含量3 粘性土粘性土3 砂类土砂类土第43页，共47页，编辑于2022年，星期五0102030405060708090100卵粒组卵粒组(d2mm)砂粒组砂粒组(20.05mm)粉粘粒组粉粘粒组(d0.05mm)100908070605040302010001020304050607080901003、粗碎屑土的、粗碎屑土的三因分类三角图三因分类三角图砂砾砂砾 粉砾粉砾土土 土土含砾土含砾土砾

21、石土砾石土细碎屑土细碎屑土含量含量(d20mm)50 卵石土或碎石卵石土或碎石土土含量含量(d10mm)50 粗砾土粗砾土含量含量(d2mm)50 细砾土细砾土第44页，共47页，编辑于2022年，星期五0102030405060708090100粘粒组粘粒组(0.005mm)砾砂粒组砾砂粒组(0.05mm)粉粒组粉粒组(0.050.005mm)10090807060504030201001020304050607080901004、细碎屑土的、细碎屑土的三因分类三角图三因分类三角图重粘土重粘土粘土粘土粉质粘土粉质粘土砂质粘土砂质粘土重亚粘土重亚粘土粉质重亚粘土粉质重亚粘土粉质中亚粘土粉质中亚

22、粘土粉质轻亚粘土粉质轻亚粘土中亚粘土中亚粘土轻亚粘土轻亚粘土第45页，共47页，编辑于2022年，星期五0102030405060708090100粘粒组粘粒组(0.005mm)砾砂粒组砾砂粒组(0.05mm)粉粒组粉粒组(0.050.005mm)10090807060504030201001020304050607080901004、细碎屑土的、细碎屑土的三因分类三角图三因分类三角图粉质重亚砂土粉质重亚砂土粉质轻亚砂土粉质轻亚砂土重亚砂土重亚砂土轻亚砂土轻亚砂土砂土砂土粉土粉土粉质砂土粉质砂土第46页，共47页，编辑于2022年，星期五描述土粒形状的指标：描述土粒形状的指标：体积系数：体积系数：形状系数：形状系数：第47页，共47页，编辑于2022年，星期五