工程岩土学电子课件

? 触变:当粘粒发生聚沉，如果受到外力如振动，搅拌，电流等作用的影响，则往往会“液

化”变成溶液或悬液，而当这些外力作用停止后，它们又从新聚沉，这种作用称为“触变”。

产生触变的条件

①触变性土的颗粒粒径应<0.01㎜,且小于0.001㎜的土粒为足够的百分含量。 ②土粒形状必须是片状或长条状，这样才能形成网状结构。如果土粒是浑圆状，则不会发生触变现象。例如：由蒙脱石粘粒组成的土，就具有触变性。由石英颗粒组成的土，则不具有触变性。

? 陈化：有的触变性土，经一定时间就失去了液化的能力，失去了原有的触变性，这种变

化是不可逆的，叫做“陈化”。

3 土的结构和土体结构

形态学特征：土颗粒的大小、形状、表面特征

微观结构 几何学特征：结构单元体在空间的排列状况 （土的结构） 能量学特征：结构连结特征 孔隙特征

土的结构

宏观结构 原生结构：层理

（土体结构） 次生结构：不连续面（节理、裂隙等）及其组合特征

3.1土的结构连结分类

土的结构连结：指组成土的颗粒之间的连结，组合关系，简称连结。

3.1.1按连结物质性质的分类

（1）结合水连结：通过粒间的结合水膜而使邻近土颗粒连结起来的连结形式。 （2）胶结连结：土粒由某些物质胶结起来形成的连结。

（3）毛细水连结：砂土在潮湿时，砂粒、粉粒间有毛细水弯液面力（或称毛细压力）作用于土粒，将土粒暂时地连结在一起。

（4）冰连结：含冰冻土的一种暂时性连结。 （5）无连结：粒间呈无连接状态。

2.1.2按连结力的性质分类

（1）化学连结：是由原子的外围电子，即价电子来实现的连结。 化学连结包括：共价键连结、离子键连结、金属键连结

（2）静电连结：电性不同的两种粘粒直接吸引。

（3）离子—静电连结：带负电荷的粘粒被介于其间的阳离子静电吸引而成。

（4）毛细力连结：存在于土的三相交界面上，在毛细管内的水形成弯液面力使土粒靠近而连结。

（5）分子连结：是由分子力或范德华力来实现的。

（6）磁性连结：粘粒表面存在着厚度约为0.05—0.5ūm的 磁铁质薄膜引起的。 ? 接触类型：同相型接触、过渡型接触、近凝聚型接触、远凝聚型接触。

特征：从同相型接触至远凝聚型接触，连接力由强变弱，细粒土的强度也由强变弱。

3.2 土的排列方式与孔隙类型

排列方式指土颗粒排列的松紧程度。土的排列方式影响土的孔隙大小、类型和数量，而这些又会影响土的水理性质和力学性质。

3.2.1粗粒土（无粘性土）的排列方式与孔隙类型

（1）粗粒土的排列方式：松散 孔隙比max：0.91 紧密 孔隙比min: 0.35

（2）特征： ① 土粒表面越光滑，越不易保持“松散排列”，而易成为“紧密排列”。

② 单粒排列的易变性，与土的粒度成分、颗粒形状、矿物成分、粒间连结、土中含水情况有关。

3.2.2细粒土的排列方式

? 按孔隙比的大小分： 松散排列的土：孔隙比＞1.0 中密排列的土： 0.7 <孔隙比<1.0

紧密排列的土：孔隙比<0.7

3.2.3 细粒土的孔隙特征

（1）孔隙特征：主要是指孔隙大小、形状、分布及连通情况。 （2）细粒土孔隙类型：粒间孔隙、粒内孔隙、溶蚀孔隙、大孔隙

3.3 土的结构类型及研究方法

3.3.1粗粒土的微观结构类型

（1）粗粒土的结构主要为单粒结构。

（2）根据单粒间的排列接触关系：松散结构、紧密结构。

（3）结论：具有单粒排列的卵粒类土和砂类土，孔隙大，透水强，土粒间一般没有内聚力，但土粒相互依靠支撑，内摩擦力较大，受压力时土体积变化较小。

3.3.2细粒土的微观结构类型

? 分类：骨架状结构、絮凝状结构、团粒状结构、叠片状结构、凝块状结构、蜂窝状结构、

海绵状结构、磁畴状结构、基质状结构等。

3.3.3研究土结构的方法

? 粗粒土——粒度分析（筛析法）

? 细粒土——X射线能谱和波谱分析法、压汞法、电子显微镜等

3.4土体结构（土的构造）

土体结构：土层组合和被节理、裂隙等切割后形成的土块在土体内排列、组合方式。 物质组成 存在基础

决定土的工程地质性质 结构构造 存在形式

? 土体结构：原生结构：是在土体形成时具有的一定的结构特征。 次生结构：是在土体形成后经地质作用改造后形成的。

① 原生结构：流水形成的层理、风积形成的均质结构、残积、洪积、冰积等形成的无序状结构。

② 次生结构：块状结构、碎裂状结构、团粒状结、柱状结构、割裂状结构、片状结构等。

4 土的物理性质

4.1土的基本物理性质

土的基本物理性质包括土的密度、土的含水性和土的孔隙性。它们反映了土的三相物质的比例关系，土的松密和干湿程度。

4.1.1土粒密度（?s）

? 定义及公式：土粒密度是指土颗粒质量ms与其体积Vs 之比。

?s?? 获取：比重瓶法直接测得。

msVS

? 意义：主要用来换算其它指标。

? 土的比重：指土粒质量与同体积4℃时蒸馏水的质量之比，无量纲。在数值上等于固

msVs??w 体颗粒单位体积的质量，表示式为：Gs=

4.1.2土的密度

? 定义：土的密度是指土的总质量m与总体积V之比,即土的单位体积的质量。 （1）天然密度（?）

? 定义及公式：指天然状态下土的密度。

??mms?mw?VVS?VV

? 获取：可在室内及现场直接测定，多采用环刀法或蜡封法。

野外用挖探井法采取天然土样时应注意： ① 保持土的结构不变，不扰动。 ② 保持土中的含水量不变。

? 意义：它综合反映了土的物质组成和结构特征，反映了三相物质组成质量和体积间的

比例关系，可用来计算其它指标。 （2）干密度（

?d）

?d?msV

? 定义及公式：土空隙中没有水时干土的密度称干密度。

? 获取：用土的天然密度及含水率计算得到。

? 意义：反映了土粒排列的密实程度，反映了土的孔隙性，并常用来作为填土压密程度

的质量要求指标。 （3）饱和密度（

?sat）

? 定义及公式：土的孔隙完全充满水时的密度称饱和密度，即土孔隙中全部充满水时的

单位土体积质量。

?sat?? 获取：换算得到。

ms?Vv??wV

? 意义：反映了土的密实程度与孔隙充水情况。

（4）重度（?）

? 定义及公式：单位体积的土所承受的重力，其值等于土的质量密度乘以重力加速度。 ①天然重度：????g ②干重度：

?d??d?g ?sat??sat?g

③饱和重度：④浮重度：

???sat??w

? 地下水位以下的土，受到水的浮力作用，其数值等于饱和重度减去水的重度，又称水

下重度。