1、第三章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构Structure of soil or soils力学特性力学特性土的结构土的结构(texture)重塑土的强度重塑土的强度原状土的强度原状土的强度土的构造土的构造(structure)+影响影响第三章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构土物质组成是土的物质基础，结构是土存在的外部土物质组成是土的物质基础，结构是土存在的外部表现，它们共同决定土的性质。表现，它们共同决定土的性质。 微观结构微观结构 土的结构土的结构 宏观结构：土体结构宏观结构：土体结构第三章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构一、基本概念一、基本概念 1.土的
2、结构：指土中颗粒和集粒的大小、形态、土的结构：指土中颗粒和集粒的大小、形态、表面特征、排列状况及其结构连接和孔隙特征。表面特征、排列状况及其结构连接和孔隙特征。它由如下要素（结构要素）构成：它由如下要素（结构要素）构成： 土粒或集合体的大小、形状、表面特征；土粒或集合体的大小、形状、表面特征； 土的结构连结（土的结构连结（structure bond) 土的排列方式土的排列方式 土的结构是一种物质状态，我们称之为土的结构是一种物质状态，我们称之为“结结构状态构状态”。在外界条件发生变化时，土的结构。在外界条件发生变化时，土的结构状态随之发生改变。土的物理力学性质在本质状态随之发生改变。土的物理
3、力学性质在本质上主要受到土的结构状态的制约。上主要受到土的结构状态的制约。 第三章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构（一）土粒或集合体的大小、形状、表面特征（一）土粒或集合体的大小、形状、表面特征 颗粒粗大，孔隙大，总孔隙体积小，无连结，颗粒粗大，孔隙大，总孔隙体积小，无连结，透水性强，内摩擦力大。透水性强，内摩擦力大。 颗粒细小，孔隙小，总孔隙体积大，有连结，颗粒细小，孔隙小，总孔隙体积大，有连结，透水性弱，强度低，压缩性高。透水性弱，强度低，压缩性高。 表面粗糙有棱角的颗粒形成松散土层，浑圆表面粗糙有棱角的颗粒形成松散土层，浑圆状的则生成较紧密的结构。状的则生成较紧密的结构。第三
4、章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构（二）土的结构连结（决定土的强度和稳定性）（二）土的结构连结（决定土的强度和稳定性）1.1.按连结物质分：按连结物质分：结合水连结结合水连结(coagulation bond)： 细粒土相邻土粒靠公共结合水膜连结起来。细粒土相邻土粒靠公共结合水膜连结起来。胶结连结胶结连结(cementation bond)： 粒间靠胶结物质连结起来。粒间靠胶结物质连结起来。毛细连结毛细连结(transitional bond): 靠毛细水弯液面力把土粒连结起来。靠毛细水弯液面力把土粒连结起来。冰连结：暂时连结，强度高冰连结：暂时连结，强度高无连结：粗的卵砾石类或粗
5、砂土，粒间为重力水无连结：粗的卵砾石类或粗砂土，粒间为重力水。第三章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构（二）土的结构连结（决定土的强度和稳定性）（二）土的结构连结（决定土的强度和稳定性）2.2.按连结力性质分：按连结力性质分：化学连结：化学连结：由原子的外围电子连结，强度高，压缩性由原子的外围电子连结，强度高，压缩性低。低。静电连结：静电连结：不同电性土粒连结。不同电性土粒连结。离子离子- -静电连结静电连结: :相当于结合水连结，阳离子起到电桥相当于结合水连结，阳离子起到电桥作用。作用。分子连结：分子连结：范德华力连结，强度高范德华力连结，强度高毛细力连结：毛细力连结：潮湿砂靠毛细
6、力连结。潮湿砂靠毛细力连结。磁性连结：磁性连结：粘粒表面存在磁铁质薄膜引起，一般很弱。粘粒表面存在磁铁质薄膜引起，一般很弱。第三章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构（三）土的排列方式及结构类型（三）土的排列方式及结构类型 指土粒或集合体排列的松密程度。指土粒或集合体排列的松密程度。 粗粒土粗粒土颗粒粗大颗粒粗大粒间分子引力小粒间分子引力小靠重力靠重力在水中沉积在水中沉积松散单粒结构松散单粒结构无连结无连结 细粒土细粒土颗粒细小颗粒细小分散度高分散度高比表面积大，比表面积大，表面能大表面能大沉积时形成集合体（基本单元体）沉积时形成集合体（基本单元体）第三章第三章 土的结构和土体结构土的
7、结构和土体结构1.粗粒土结构类型粗粒土结构类型 （1）单粒结构单粒结构 由单一颗粒相互堆砌在一起由单一颗粒相互堆砌在一起构成，常无连结或只具弱连结。构成，常无连结或只具弱连结。根据其排列的松密度可细分为：根据其排列的松密度可细分为： -松散单粒结构：沉积速松散单粒结构：沉积速度快、颗粒表面粗糙，棱角状、度快、颗粒表面粗糙，棱角状、颗粒大小相似。颗粒大小相似。 -紧密单粒结构：为缓紧密单粒结构：为缓慢堆积、颗粒经反复推移而成。慢堆积、颗粒经反复推移而成。表面光滑，浑圆状表面光滑，浑圆状(roundness)、颗粒大小混杂。颗粒大小混杂。松散结构紧密结构 （2）粗石状结构）粗石状结构 粗粒物质含量
8、高，粗粒物质含量高，相互间直接接触，而细相互间直接接触，而细粒物质充填在其孔隙中。粒物质充填在其孔隙中。 （3）假斑状结构）假斑状结构 粗粒物质含量较低，粗粒物质含量较低，被包围在细粒物质之中被包围在细粒物质之中而不能直接接触。而不能直接接触。粗石状结构假斑状结构1.细粒土结构类型（团聚结构）细粒土结构类型（团聚结构） 细粒土颗粒细小，具胶体特性，在水细粒土颗粒细小，具胶体特性，在水中一般都不能以单个颗粒沉积，而凝聚成中一般都不能以单个颗粒沉积，而凝聚成较复杂的集合体进行沉积，形成细粒土特较复杂的集合体进行沉积，形成细粒土特有的有的团聚结构团聚结构，又称为，又称为“海绵状结构海绵状结构”或或“
9、蜂窝状结构蜂窝状结构”。 按土粒均匀与否可分为按土粒均匀与否可分为均粒和非均粒均粒和非均粒两两种类型。均粒团聚结构又可细分为种类型。均粒团聚结构又可细分为蜂窝状蜂窝状结构和絮凝状结构：结构和絮凝状结构： （1 1）蜂窝状结构：）蜂窝状结构：是是0.02-0.002mm0.02-0.002mm土粒土粒在水中下沉时相互连结形成的。在水中下沉时相互连结形成的。 （2 2）絮凝状结构：）絮凝状结构：是粒径小于是粒径小于0.002mm0.002mm的的土粒在水中凝聚形成的。土粒在水中凝聚形成的。 （3 3）非均粒团聚结构）非均粒团聚结构：是由粉粒和砂粒：是由粉粒和砂粒之间充满粘粒团聚体所形成的结构。之间
10、充满粘粒团聚体所形成的结构。蜂窝状结构絮凝状结构非均粒团聚结构二、土的孔隙性概念：概念：指土颗粒之间空隙的大小和相对数量。指土颗粒之间空隙的大小和相对数量。影响因素：影响因素： （1 1）颗粒的大小：越大）颗粒的大小：越大孔隙越大孔隙越大 （2 2）颗粒的均匀性：越均匀）颗粒的均匀性：越均匀孔隙越大孔隙越大 （3 3）颗粒排列：越松散）颗粒排列：越松散孔隙越大孔隙越大土的孔隙类型：土的孔隙类型：孔隙性的描述孔隙性的描述 (porosity, pore ratio) Vv 孔隙总体积孔隙总体积（1）孔隙度孔隙度(率率) n = - x100% = - x100% V 土的体积土的体积 Vv 孔隙总体积孔隙总体积（2）孔孔 隙隙 比比 e = - x100% = - x100% Vs 固体颗粒体积固体颗粒体积 土的孔隙性比较土的孔隙性比较三、土体结构三、土体结构第三章第三章 土的结构和土体结构土的结构和土体结构 指土形成时期伴随形成的特征、以及后期改造过指土形成时期伴随形成的特征、以及后期改造过程中产生的节理、裂隙等不连续面在土块内的排列程中产生的节理、裂隙等不连续面在土块内的排列。层理构造裂隙构造Bye Bye
