01第一章 土的物理性质及工程分类
18页1、兰州交通大学博文学院教案课题: 第一章 土的物理性质及工程分类 一、 教学目的:1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律; 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换; 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点: 土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点: 指标间的相互转换及应用。 四、教学时数: 6 学时。五、习题:19第一章 土的物理性质及工程分类一、 土的生成与特性1. 土的生成工程领域土的概念:土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物,土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱,土和石没有明显区分。土的生成: 岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。不同风化形成不同性质的土,有下列三种:(1)物理风化:只改变颗粒大小,不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土(如块碎石、砾石、砂土),为无粘性土。(2)化学风化:矿物发生改变,生成新成分次生矿物。由化学风化生成土为细粒土,具有粘结力(粘土和粘质粉土),为粘性土。(3)生物风化:动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。2. 土的结构和构造(1) 土的结构定义:土颗粒间的相互排列和
2、联结形式称为土的结构。1) 种类:l 单粒结构:每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。l 蜂窝结构:单个下沉,碰到已下沉的土颗粒,因土粒间分子引力大于重力不再下沉,形成大孔隙蜂窝状结构。l 絮状结构:微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮,相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引,形成大链环,称絮状结构。图1.1 土的结构3)工程性质:密实的单粒结构工程性质最好,蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构,则强度低、压缩性高,不可用做天然地基。(2)土的构造1)定义:同一土层中,土颗粒之间的相互关系。2)种类:l 层状结构:由不同颜色或不同粒径的土组成层理,一层一层互相平行。l 分散构造:土粒分布均匀,性质相近,如砂与卵石层为分散构造。l 结核状构造:在细粒土中混有粗颗粒或各种结核,属结核状构造。l 裂隙状构造:土体中有很多不连续的小裂隙。3)工程性质:分散结构的工程性质最好,结核状取决于细粒土,裂隙状渗透性大,工程性质差。3. 土的工程特性(1)压缩性高当应力数值相同,材料厚度一样时,卵石的压缩性为刚才压缩性的数千倍;饱和细沙的压缩性为C20混凝土的数千倍,足以证明土的压缩性极高。
3、软塑或流塑状态的粘性土比饱和细沙的压缩性还要高。(2)强度低土的强度特指抗剪强度,而非抗压强度或抗拉强度。无粘性土的强度来源于土粒表面滑动的摩擦和颗粒间的咬合摩擦;粘性土的强度出摩擦力外,还有粘聚力,均远小于建筑材料本身的强度。(3)透水性大土体颗粒间具有许多透水空隙,因此透水性比木材、混凝土都大,尤其是粗颗粒的卵石或砂土,其透水性更大。4. 土的生成与工程特性的关系(1)搬运、沉积条件:冲积层优于风积层。(2)沉积年代:沉积年代越长,工程性质越好。(3)自然环境:特殊土地基。二、 土的三相组成土的三相组成是指土由固体矿物、水和气体三部分组成。1. 土的固体颗粒土的固体颗粒是土的三相组成中的主体,是决定土的工程性质的主要成分。(1)土粒的矿物成分1)原生矿物由岩石经物理风化生成,它的成分与母岩的相同,常见的有石英,包括单矿物颗粒一个颗粒为单一的矿物,如常见的石英、长石、云母、角闪石与灰石等,砂土即为单矿物颗粒;多矿物颗粒一个颗粒中包含多种矿物,如巨粒土的漂石、卵石和粗粒土的砾石,往往为多矿物颗粒。2)次生矿物母岩经化学风化生成的新矿物,它的成分成分与母岩的完全不同。次矿物主要是粘土矿物
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