土力学及地基基础课程课件第一部分——本科教材配套使用

第一章、 第一章、土的物理性质及工程分类学习基本要求1.了解土的成因和组成 2.掌握土的物理性质指标 3.熟练掌握无粘性土和粘性土的物理性质 4.了解土的结构性和击实性 掌握土的工程分类原则， 5.掌握土的工程分类原则，土的类别与其工程特性的关系

1.1 土的成因与组成一、土的成因 土是第四纪沉积物，是母岩风化后的产物。 土是第四纪沉积物，是母岩风化后的产物。 土是第四纪沉积物 内力外力的地质作用下，原岩经风化、剥蚀、搬运、沉积，形成 内力外力的地质作用下，原岩经风化、剥蚀、搬运、沉积， 内力外力的地质作用下 沉积岩，而第四纪所形成的沉积物， 沉积岩，而第四纪所形成的沉积物，沉积历史不长未经胶结硬化 形成土。 形成土。郑州大学土木工程学院 2006.2

二、土的三相组成(一) 土的固体颗粒 固体颗粒构成土的骨架，大小、形状、 固体颗粒构成土的骨架，大小、形状、矿物成分及组成情况 决定土的物理力学性质。 决定土的物理力学性质。 1、土的矿物成分 固体颗粒物质：无机矿物颗粒(原生矿物、次生物矿) 固体颗粒物质：无机矿物颗粒(原生矿物、次生物矿)与有 机质 原生矿物 原生矿物 矿物成分与母岩相同，形成粗粒土，如卵石、圆砾。 矿物成分与母岩相同，形成粗粒土，如卵石、圆砾。 特点：比表面积小、与水作用能力强。 特点：比表面积小、与水作用能力强。 比表面积： 比表面积：单位质量土颗粒所拥有的表面积 As=A/m 直径0.1mm圆球，As=0.03m2/g 圆球， 直径 圆球 高岭石： 高岭石：10—20m2/g;伊利石：80—100;蒙脱石：800 ;伊利石： ;蒙脱石：郑州大学土木工程学院 2006.2

次生物矿 次生物矿 包括： 包括：粘土矿物 氧化物(三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅) 氧化物(三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅) 水溶性盐类(如碳酸盐) 水溶性盐类(如碳酸盐) 特点：颗粒小、片状、比表面积大、能发生一系列物理、 特点：颗粒小、片状、比表面积大、能发生一系列物理、 化学变化。 化学变化。 2.粘土矿物的结构特征 2.粘土矿物的结构特征 主要由两种原子构成(晶片): ):硅氧晶片 主要由两种原子构成(晶片):硅氧晶片 ，铝氢氧晶片 硅氧晶片：1个硅离子+4个氧离子配位组成，由6个硅氧四 面体组成一个硅体 铝氢氧晶片：1个铝离子+6个氧或氢氧离子以相等的距离排 列而成，4个铝氢氧八面体组成 硅氧四面体和铝氢氧八面体的不同组合堆叠，形成了具有 硅氧四面体和铝氢氧八面体的不同组合堆叠， 不同性质的各种粘土矿物。 不同性质的各种粘土

矿物。郑州大学土木工程学院 2006.2

蒙脱石：2个硅片中间夹 个铝片所构成。晶胞的两个面 蒙脱石： 个硅片中间夹 个铝片所构成。 个硅片中间夹1个铝片所构成 蒙脱石 都是氧原子，其间没有氢键，联结力很弱。 都是氧原子，其间没有氢键，联结力很弱。水分子可以 进入晶胞之间，改变晶胞的距离。含有蒙脱石较多时， 进入晶胞之间，改变晶胞的距离。含有蒙脱石较多时， 土的可塑性和压缩性高，强度低、渗透性小， 土的可塑性和压缩性高，强度低、渗透性小，具有较大 的吸水膨胀和脱水收缩的特性。 的吸水膨胀和脱水收缩的特性。 伊利石：同蒙脱石 蒙脱石，但硅氧四面体中Si+4可被AL+3、 Fe+3 伊利石 蒙脱石 取代，而在晶胞之间出现若干一价正离子。没有蒙脱石那 样活动，其膨胀性和收缩性比蒙拖脱石小。 高岭石：一层硅氧晶片和一层铝氢氧晶片组成的晶胞， 高岭石 晶胞之间具有较强的联结力，水分子不能进入，亲水性 比伊利石小。

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3.土的颗粒分析 3.土的颗粒分析 (1)粒组 工程上把粒径大小和性质相近的土粒划分为一组---粒组 划分方法：粒径(土粒大小) 粒径( 粒径 土粒大小) 三大类： 三大类： 巨粒(d>60mm) 巨粒(d>60mm): 粗粒(d>200mm)、细粒( 200—60mm ) 漂石/块石 卵石/碎石 漂石 块石 卵石 碎石 透水性大、无粘性、 透水性大、无粘性、无毛细水 粗粒(60—0.075mm 0.075mm) 砾粒(60—2mm 2mm) 粗粒(60 0.075mm):砾粒(60 2mm) 砂粒( 75mm) 砂粒(2—0.075mm) 0.075mm 细粒(<0.075) 粉粒： 075---0 细粒(<0.075):粉粒：0.075--0.005mm 粘粒： 粘粒：﹤ 0.005mm 透水性小、可塑性大、 透水性小、可塑性大、毛细水上升高度大

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(2)土的颗粒级配 (混合土 ) 土的颗粒级配 颗粒级配： 颗粒级配：土中所含各粒组的相 对含量， 对含量，以占土粒总重量的百分 数表示。 数表示。描述土中不同粒径土粒 的分布特征。 的分布特征。 颗粒分析试验： 颗粒分析试验 确定土中各个粒组相对含量 的方法 d>0.075粗粒土：筛分法 d<0.075细粒土：沉降分析法 例如：先用小孔筛，逐步换大 径筛子，用粒径小于某个数占 总重量的百分数来表示

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颗粒级配曲线：用横坐标表示颗粒的直径， 颗粒级配曲线：用横坐标表示颗粒的直径，纵坐标表示小于 某粒径土质量占总质量的百分数。 某粒径土质量占总质量的百分数。小于某粒径土质量占总质量的百分数% 小于某粒径土质量占总质量的百分数

d

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**级配曲线的特点： **级配曲线的特点： 级

配曲线的特点 曲线平缓：拉长(左右)颗粒相差悬殊、不 曲线平缓： 曲线平缓 拉长(左右)颗粒相差悬殊、 均匀、级配良好→工程上易于压实。 均匀、级配良好→工程上易于压实。 曲线陡：颗粒相差不大、均匀、级配不良→ 曲线陡： 曲线陡 颗粒相差不大、均匀、级配不良→ 工程上不易压实。 工程上不易压实。

不均匀系数

d 60

d60 Cu = d10

某粒径的土粒质量占总量60%的粒径， 某粒径的土粒质量占总量60%的粒径，称 60%的粒径 限定粒径小于某粒径的土粒质量占总量 10%的粒径 的粒径， 的10%的粒径，称有效粒径

d10

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Cu↑,→曲线平缓→级配良好，在填方工程时，易获得较大的密实 度。 Cu 描述的是级配曲线的分布范围，反映曲线的形状。 不均匀系数Cu反映大小不同粒组的分布情况， Cu<5的土称为匀粒 土，级配不良；Cu越大，表示粒组分布范围比较广， Cu>10的土级 配良好 Cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率 系数来评价。曲率系数则是描述累计曲线整体形状的指标。 d30--小于某粒径的土粒质量占总量的30%的粒径，称中值粒径；Cc

=

(dd10

30

× d

)260

曲率系数

同时满足：Cu > 5 及Cc=1~3 级配良好 不同时满足Cu 与Cc这两个要求，级配不良。Cu 、 Cc是描述土的渗透 性的重要指标。

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(二)土中水和气 ** **粘土颗粒表面带负电荷, ** ** **土的空隙中的水是极性分子，H+和O-2(氢原子、氧原子) **

静电引力强, 静电引力强, 水分子牢牢吸 固定层. 引,固定层.

静电 引力 弱, 扩 散层

引力范围外, 引力范围外 水分子自由 流动

双电层内层： 内层：土粒表面的负电荷 外层：被吸引到表面的阳离子和定向排列的极性水分子。 外层：被吸引到表面的阳离子和定向排列的极性水分子。 固定层：水分子处于较强的电场范围内，紧紧被吸引到土粒表面。 固定层：水分子处于较强的电场范围内，紧紧被吸引到土粒表面。 扩散层：引力较弱，水分子不太固定， 扩散层：引力较弱，水分子不太固定，可转移到相邻的颗粒的电场 或扩散到相邻颗粒的扩散层中去。 中，具 …… 此处隐藏：3359字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……