第1章土的物理性质及分类
20页1、第一章土的物理性质及工程分类本章将首先阐明土的组成、土的基本物理性质指标及有关特征,再利用这些指标及特征对土进行分类。1.1 土的组成土是一种松散的颗粒堆积物,它由固相、液相和气相三部分组成相部分主要是土粒,有时还有粒 间胶结物和有机质,它们在土中起着骨架作用;液相部分为水及其溶解物;气相部分为空气和其它气体。 如土中孔隙全部为水填充时,称为饱和土;如土中孔隙全部为气体充满时,为干土;如孔隙中同时存在空 气和水时,为湿土。在一般情况下,在地下水位以上一定高度范围内的土为湿土。饱和土和干土为二相系, 湿土为三相系,只有当饱和土完全冻结时,土才为单相系。一、土的固相土的固相是土粒的骨架部分,土粒的矿物成分、形状、大小及其搭配情况对土的工程性质有明显的影 响。1、矿物成分在自然界,土是风化作用的产物。其中:物理风化只引起岩块的机械破碎,使岩石产生量的变化,其 风化产物基本保持与母岩相同的成分,成为生矿物,如长石、石英、云母等,它们的性质比较稳定、无 塑性,砾石和砂等粗粒土主要由原生矿物所组成。而化学风化则使岩石发生质的变化,它不仅破坏了母岩 的结构,而且使其化学成分发生改变并形成新的矿物,这
2、种矿物称:生矿物,如高岭石、伊利石、蒙脱 石等,它们的性质比较活泼,有较强的吸附水的能力,具有塑性。土中含粘土矿物愈多,土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。因此,对工程性质评价时,必须重视土的形 成历史、环境及存在条件对土性的影响。2、土粒的大小和土的级配土颗粒的大小与成土矿物之间存在一定的相互关系。因此,土粒的大小也就在一定程度上反映了土粒 性质的差异。如:颗粒粗大的卵石、砾石和砂大多数为浑圆状或棱角状的石英颗粒,具有较大的透水性, 不具有粘性。而颗粒较小的粘粒,则具有粘性,透水性较低等。(在工程上,粗粒土的粒径用土粒所能通 过的最小筛孔尺寸表示,细粒土的粒径则为土粒的水力当量直径表示)天然土是由无数大小不同的土粒所组成,逐个的研究每个颗粒的大小是不可能的。因此,常常把大小 相接近的土粒合并在一起,称为粒组。工程上常用的粒组有:砾、砂粒、粉粒、粘粒、胶粒。其中,又把 粒径大于0.075mm的土粒称为粗粒组,小于0.075mm的土粒称为细粒组。各粒组的进一步细分和粒径范围 见下表:土的粒组粒组名称粒径范围粗粒组砾粗砾60 20中砾205细砾52砂 粒粗粒2 0.5中粒0.5 0.25细粒0.
3、25 0.075细粒组粉粒0.0750.005粘粒0.005胶粒22 0.50.5 0.250.25 0.10.1 0.050.05 0.0050.005土样121861882910土样210.664.516.48.5该法简单,内容具体,但不易看出规律性。(2)图解法常用的图解法有累积曲线、分布曲线、三角图三种。这里着重介绍前两种。1)累积曲线:它是以土粒粒径为横坐标,以小于该粒径的土粒含量为纵坐标绘得。累积曲线有自然 数坐标和半对数坐械种,而后者应用较广。2)分布曲线:它是以各粒组的平均粒径为横坐标(对数比例尺),以各粒组的土粒含量为纵坐标绘得。举例说明颗粒分析试验及两种曲线的绘制过程。例1从干砂样中称取质量1000g的试样,放入标准筛中,经充分振摇,称各级筛上留下的土粒质量, 见下表,试求土中各粒组的土粒含量。筛孔径(mm)2.01.00.50.250.150.1底盘各级筛上的土粒质量(g)10010025030010050100小于各级筛孔直径的土粒含量()908055251510各粒组的土粒含量()10102530105 累积曲线100806040200.011 0.60.1
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