土的组成及其结构构造

其他（海相沉积土、冰川沉积土、风相沉积土） 土的成因 岩石→风化→搬运→沉积→土 老沉积土（晚更新世及以前） 按沉积年代 新近沉积土（全新世及以后） 残积土 坡积土 按沉积方式 冲积土 洪积土 其他（海相沉积土、冰川沉积土、风相沉积土）

土的三相组成 饱和土 土颗粒 三 相 组 成 非饱和土 水 干土 气体

一、土颗粒——决定因素 1. 土粒的矿物成分 长石 原生矿物 石英 云母 土 粒 成 分 无机矿物 粘土矿物 次生矿物 氧化物 有机质 1. 土粒的矿物成分 无粘性土的 主要成份 长石 原生矿物 石英 云母 土 粒 成 分 无机矿物 粘土矿物 次生矿物 氧化物 有机质 氢氧化物 粘性土的 主要成份

※ 粘土矿物——构成粘性土的主要成分 ◇ 微观结构 Si-O 四面体 硅氧晶片 扁平粘粒单元 Al-OH 八面体 铝氢氧晶片 ◇ 代表矿物

◇ 粘粒的带电性 电渗电泳试验示意图

Si-O四面体中高价Si4+被低价Al3+ 等置换 粘土粒带电原因 ◆ 边缘破键 ◆ 同晶置换 Si-O四面体中高价Si4+被低价Al3+ 等置换 ◆ 水化离解 SiO2+ H2 O → H2 SiO3 → H+ + SiO32－ H+ 在水溶液扩散，SiO32－ 附在晶格表面 ◆ 选择性吸附 如: CaCO3晶格 处于Na2CO3溶液中时，只吸附CO32 － 处于CaCl2溶液中时，只吸附Ca2+

◇ 粘粒的亲水性 ◇ 比表面积大 ◇ 表面带电荷 矿物成份 晶粒结构 带电性 工程性质 亲水性

（Particle size and Particle diameter） 2. 土粒的组划分 粒度 和 粒径 （Particle size and Particle diameter） 土颗粒的大小称为粒度。 水中具有相同沉降速度的圆球粒直径 （水力直径）称为土粒粒径。

土粒的粒组划分 粒组统称 粒组名称 粒径范围（mm） 一 般 特 征 巨粒 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 粗粒 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 2～0.5 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 0.5～0.25 0.25～0.075 细粒 粉 粒 0.075～0.005 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 粘 粒 ＜0.005 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

土的颗粒级配 3. 土的颗粒级配 （Gradation) 土中各粒组的质量在总质量中 的相对百分含量称为~。 ◇表示方法 表格法、 三角坐标法、 级配曲线法

表格法 粒组(mm) 粒度成份（重量%） 土样 a 土样 b 土样 c 10~5 25.0 5~2 3.1 20.0 2~1 6.0 12.3 1~0.5 14.4 8.0 0.5~0.25 41.5 6.2 0.25~0.10 26.0 4.9 0.10~0.05 9.0 4.6 0.05~0.01 8.1 37.6 0.01~0.005 4.2 11.1 0.005~0.002 5.2 18.9 ＜0.002 1.5 10.0

三角坐标法

颗粒级配曲线法 （Grading curve）

不均匀系数 曲率系数 d60 —— 小于某粒径的土粒质量含量为60%的粒径， 称为限定粒径，mm；

◇ 颗粒级配的工程评价 ●良好： 级配连续不均匀 Cu>5 且Cc=1~3 曲线平缓、粒径范围广 ●不良： 级配均匀或不连续 曲线陡直、粒径范围小

4. 颗粒分析试验 d＞0.075mm —— 筛分析法 d≤0.075mm —— 沉降分析法（相对密度计法、 移液管法）

二、土中水 结合水 土中水 自由水 结合水分子定向排列及其所受电分子力变化

结合水 1. 结合水 （Adsorbed water） 受土粒表面电分子力作用而吸附于土粒 表面、不能传递静水压力、无溶解能力、不 能任意流动的土中水。 土粒带电量 结合水含量 土粒比表面积

◇ 强结合水 ◆ 似固体（ρ=1.2～2.4g/cm3、冰点-78℃ ） ◆ 强度高、粘滞性、弹性 ◆ 105 ℃以上烘烤蒸发 ◇ 弱结合水 ◆ 强度高、粘滞性、弹性 ◆ 105 ℃以上烘烤蒸发 ◇ 弱结合水 ◆ 离开土粒表面的距离↑，所受静电引力↓ ◆ 水膜厚处→薄处转移（可塑性、冻胀性） 2. 土的物理性质及工程分类

存在于土粒电荷电场力作用范围之外的土中水 2. 自由水 自 由 水 （Free groundwater） 存在于土粒电荷电场力作用范围之外的土中水 ◆ 物性同普通水（ρ=1.0g/cm3、冰点0℃ ） ◆ 能传递静水压力 ◆具溶解能力

重力水 ◇ 重力水 （Gravity water） 存在于地下水位以下透水层中的自由水 和地表渗流水 ◆ 流动→→动水压力→→流砂 潜蚀 ◆ 流动→→动水压力→→流砂 潜蚀 ◆ 浮力→→削弱粒间自重应力→→ τf↓ ◆ 溶解→→侵蚀 ◆ 隔离→→ τf↓

毛 细 水 （Capillary water） ◇ 毛细水 界面的表面张力作用而沿土粒表面上升 一定高度的自由水。 存在于地下水位以上，受水与空气 界面的表面张力作用而沿土粒表面上升 一定高度的自由水。 ◆ 地基、地面返潮 ◆ 地基冻胀 ◆ 土体盐渍化 ◆ 地基沼泽化

三、土中气 ◆ 贯通型 ◆ 封闭型

四、土的结构和构造 1. 土的结构（细观） 土的结构 （Structure） 土粒的大小、形状、相互排列及其 连接关系等综合特征。

单粒结构 蜂窝结构 絮状结构

2. 土的构造（宏观） 土的构造 （Construction） 同一土层中土颗粒或颗粒集合体 之间的相互联结关系

◇层理构造 水平层理 交错层理 ◇分散构造 ◇裂隙构造