1、第一章第一章 土的物质构成及分类土的物质构成及分类 自然界的土由于其颗粒大小、形状、自然界的土由于其颗粒大小、形状、矿物成分类型、结构构造及含水量矿物成分类型、结构构造及含水量(饱和饱和度度)的不同，其性质相差很大。的不同，其性质相差很大。本章从土的矿物成份、土颗粒的带本章从土的矿物成份、土颗粒的带电性、土中水和气、土的物理化学性质电性、土中水和气、土的物理化学性质以及土的分类诸方面作一简单的介绍。以及土的分类诸方面作一简单的介绍。土是由固相、液相、气相组成的三相分散体。土是由固相、液相、气相组成的三相分散体。10203040506070801012141618202224262830O 粉质
2、粘土 拟和曲线含水量/%基质吸力/kPaABC粉质粘土水土特征曲线0.500.550.600.650.700.750.800.850200400600800100012001400100kPa拟合曲线200kPa 拟合曲线固结时间/min初始饱和度/%固结时间与初始饱和度关系第一节第一节 土的矿物成分土的矿物成分一、土的矿物成分类型一、土的矿物成分类型(一一)原生矿物原生矿物：母岩物理风化，形状大小发生变化，母岩物理风化，形状大小发生变化，化学成分未改变。化学成分未改变。(二二)次生矿物次生矿物：氧化、水化、水解及溶解等化学风化，氧化、水化、水解及溶解等化学风化，形成新的矿物成分。形成新的矿物
3、成分。(三三)水溶盐水溶盐：可溶性次生矿物：可溶性次生矿物-易溶盐、中溶盐及难易溶盐、中溶盐及难溶盐。溶盐。(四四)有机质有机质：动植物分解后的残骸，分解彻底的称为：动植物分解后的残骸，分解彻底的称为腐殖质。腐殖质。二、土的矿物成份和颗粒大小的关系二、土的矿物成份和颗粒大小的关系三三、粘土矿物粘土矿物(一一)高岭石组高岭石组：高岭石产生酸性环境中，是花岗岩风化后的产物。：高岭石产生酸性环境中，是花岗岩风化后的产物。(二二)蒙脱石组蒙脱石组：蒙脱百常由火山灰、玄武岩等转变而来，一般在：蒙脱百常由火山灰、玄武岩等转变而来，一般在碱性、排水不良的环境里风化形成。碱性、排水不良的环境里风化形成。(三三
4、)伊利石组伊利石组：伊利石是云母类粘土矿物的统称。：伊利石是云母类粘土矿物的统称。(四四)绿泥石绿泥石：绿泥石一般由变质岩风化而来，性质类似伊利石。：绿泥石一般由变质岩风化而来，性质类似伊利石。(五五)水铝英石水铝英石：水铅英石属非晶质矿物，通常同多水高岭石伴生，：水铅英石属非晶质矿物，通常同多水高岭石伴生，在良好的排水条件下，由火山灰风化而成。工程性质的特点在良好的排水条件下，由火山灰风化而成。工程性质的特点是，凡含有水铝英石的粘土，都具有很高的灵敏性和活动性。是，凡含有水铝英石的粘土，都具有很高的灵敏性和活动性。粘土矿物是次生矿物中数量最多的一种，是由各种硅酸粘土矿物是次生矿物中数量最多的
5、一种，是由各种硅酸盐矿物分解形成的含水铝硅酸盐矿物，颗粒都极细小，是粘盐矿物分解形成的含水铝硅酸盐矿物，颗粒都极细小，是粘粒组中的主要矿物成份。粒组中的主要矿物成份。四、粘土矿物的鉴定四、粘土矿物的鉴定(一)差热分析法(二)扫描电镜试验（SEM）(三)X射线分析法（XRD）(四)化学分析法(五)其他方法:染色法、红外光谱分析 过扫描电镜试验得到膨胀土微结构的图像，由图像中不同叠聚体的形态、过扫描电镜试验得到膨胀土微结构的图像，由图像中不同叠聚体的形态、排列和基质等，可判别膨胀土的微结构类型。在前人研究的基础上排列和基质等，可判别膨胀土的微结构类型。在前人研究的基础上3434，根，根据不同的微结
6、构类型可评定试样的膨胀势，以进一步研究膨胀土膨胀势提供依据不同的微结构类型可评定试样的膨胀势，以进一步研究膨胀土膨胀势提供依据，也可定性的判别膨胀土的主要矿物成分。据，也可定性的判别膨胀土的主要矿物成分。X-射线衍射分析（XRD）方法一(定性半定量分析)X-射线衍射分析方法二射线衍射分析方法二(定量方法定量方法)电镜试验可定性地判别土的矿物类别，在此基础上通电镜试验可定性地判别土的矿物类别，在此基础上通过过x-x-射线衍射分析（射线衍射分析（K K值法）可分析各矿物的物相含量，值法）可分析各矿物的物相含量，试验结果可为工程中判别膨胀土提供依据。试验结果可为工程中判别膨胀土提供依据。第二节第二节
7、 粘土颗粒的带电性粘土颗粒的带电性一、粘粒的表面特性一、粘粒的表面特性(一一)比表面积：单位体积土的颗粒所具有的表面积比表面积：单位体积土的颗粒所具有的表面积(二二)电动现象：电泳、电渗。电动现象：电泳、电渗。(三三)粘粒表面电荷的来源：粘粒表面电荷的来源：二、双电层理论二、双电层理论三、离子交换三、离子交换自然界的土是由各种大小不同的颗粒组成的。对粘自然界的土是由各种大小不同的颗粒组成的。对粘性土来讲，其中粘粒的含量和类型对土的性质起着决性土来讲，其中粘粒的含量和类型对土的性质起着决定性的影响。因为粘土颗粒极细，具有具大的表面积定性的影响。因为粘土颗粒极细，具有具大的表面积和带电性。当其与水
8、相遇时，将产生复杂的物理化学和带电性。当其与水相遇时，将产生复杂的物理化学变化，具有胶体分散系的一些特征。变化，具有胶体分散系的一些特征。第三节第三节 土中的水和气土中的水和气一、土中水的类型一、土中水的类型(一)结合水(二)非结合水(毛细水、重力水毛细水、重力水)(三)固态水二、土中的气体二、土中的气体空气、水气空气、水气(气态水气态水)、沼气等。、沼气等。充填于土粒间孔隙中的水和气与固相土粒相比更容易充填于土粒间孔隙中的水和气与固相土粒相比更容易变化。外界条件的改变，如大气降水、干旱、地下水升降，变化。外界条件的改变，如大气降水、干旱、地下水升降，都将引起土中水和气含量的明显变化，从而使土
9、的性状发都将引起土中水和气含量的明显变化，从而使土的性状发生变化。生变化。三、土中水的能量概念三、土中水的能量概念 含水量与基质吸力的关系含水量与基质吸力的关系土的粘性越大土的粘性越大(土的颗粒越细土的颗粒越细)，同，同一含水量时一含水量时基质势的绝对值基质势的绝对值越大越大(矿物的亲水性越强矿物的亲水性越强)，吸力也越大。，吸力也越大。同一种土，其结构类型也影响土水势，同样含水量时，原状土的基质势较高(基质势的绝对值较基质势的绝对值较小小)，扰动土的基质势较低。第四节 土的物理化学性质一、土粒间的相互作用一、土粒间的相互作用二、絮凝与分散二、絮凝与分散三、土的结构三、土的结构灵敏度灵敏度:同
10、一种土的原状结构试样与重同一种土的原状结构试样与重 塑试样无侧限抗压强度的比值塑试样无侧限抗压强度的比值四、粘性和塑性四、粘性和塑性 土的土的粘性粘性指土颗粒粘结在一起的性质，是粘性土的基本特征，它指土颗粒粘结在一起的性质，是粘性土的基本特征，它可以从抗剪强度中的凝聚力和抗拉强度中反映出来，其本质是土粒间各可以从抗剪强度中的凝聚力和抗拉强度中反映出来，其本质是土粒间各种作用力的综合体现。种作用力的综合体现。粘性土随着含水量的变化可以处于不同的稠度状态粘性土随着含水量的变化可以处于不同的稠度状态-流态、塑态、流态、塑态、固态。塑态时的土在外力作用下可变成任意形状而不破坏土粒间的连结，固态。塑态时
11、的土在外力作用下可变成任意形状而不破坏土粒间的连结，外力除去后能保持形状不变，这种性质称为外力除去后能保持形状不变，这种性质称为塑性塑性。五、蠕变特性五、蠕变特性 土是一种具有弹性、塑性和粘滞性的粘弹塑体土是一种具有弹性、塑性和粘滞性的粘弹塑体 蠕变和次固结的关系蠕变和次固结的关系第五节 土质分类一、土质分类及其意义一、土质分类及其意义 土质分类是土质学、土力学的基础理论之一，是将各种土质分类是土质学、土力学的基础理论之一，是将各种自然土，根据本学科的认识水平，按其在实际应用中的共自然土，根据本学科的认识水平，按其在实际应用中的共性划分类或组。性划分类或组。普通分类：适用于各类工程建筑，涉及自
12、然界的一普通分类：适用于各类工程建筑，涉及自然界的一切切土类、是一种较为通用的分类。土类、是一种较为通用的分类。涉及某一地区的地区性土涉及某一地区的地区性土质分类，按性质也属普通分类。质分类，按性质也属普通分类。专门分类：仅需满足某种建筑工程专门分类：仅需满足某种建筑工程(工民建、道路工程、工民建、道路工程、铁道工程水利工程等铁道工程水利工程等)的需要。专门分类是普通分类的深的需要。专门分类是普通分类的深化与补充。化与补充。二、国外土质分类近况二、国外土质分类近况 美、英、德、日等同家的分类法，在分类原则上大体上美、英、德、日等同家的分类法，在分类原则上大体上是相同的差异仅表现在具体划界的界限
13、值方面。表是相同的差异仅表现在具体划界的界限值方面。表1-7 1-7 美、美、英、德、日类法用于土质分类的文字符号英、德、日类法用于土质分类的文字符号美国、英国、德国、日本的土质分类的文字符号美国、英国、德国、日本的土质分类的文字符号三、我国土质分类的发展与问题三、我国土质分类的发展与问题四、我国土质分类国家标准简介四、我国土质分类国家标准简介 国国家家标标准准：土的分类标准土的分类标准(GBJ 145-90)(GBJ 145-90)其它行业标准其它行业标准五、我国细粒土在五、我国细粒土在卡萨格兰地卡萨格兰地塑性图塑性图上的分布规律上的分布规律卡萨格兰地卡萨格兰地塑性图：塑性图：卡萨格兰地卡萨格兰地曾将塑性图曾将塑性图A线以上的上定名为粘土线以上的上定名为粘土，A线以下的土定名为粉土线以下的土定名为粉土。各国应用塑性图的实践证明，卡氏的此项规定并不完全合乎实际。在我国的各国应用塑性图的实践证明，卡氏的此项规定并不完全合乎实际。在我国的塑性图上，于塑性图上，于A线之下出现了大批的线之下出现了大批的红粘土和福建的花岗岩风化粘土红粘土和福建的花岗岩风化粘土，按它，按它们的粒度成分也都不是以粉土为主。们的粒度成分也都不是以粉土为主。
