土質(zhì)學(xué)與土力學(xué) 緒論第一二章

1、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)FOUNDATION SOIL SCIENCE AND SOIL MECHNICSFOUNDATION SOIL SCIENCE AND SOIL MECHNICS 課程安排課程安排 授課時間：授課時間： 4 11周周 44 學(xué)時學(xué)時 課程性質(zhì)：主干課及考試課課程性質(zhì)：主干課及考試課 考試形式：實行累加式，平時考核占考試形式：實行累加式，平時考核占10% ，平時作業(yè)占，平時作業(yè)占10%，實驗課占實驗課占10%，期末考試占，期末考試占70%，缺席達到，缺席達到10課時取消期末考課時取消期末考試資格。試資格。 授課教師：王幼清授課教師：王幼清 教材：教材： 土質(zhì)學(xué)與土力

2、學(xué)袁聚云等編土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)袁聚云等編 參考書：參考書： 土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)洪毓康編土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)洪毓康編2021年11月17日 緒緒 論論 一、土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)的基本概念和研究對象一、土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)的基本概念和研究對象1 1、土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)、土質(zhì)學(xué)及土力學(xué) 土質(zhì)學(xué)土質(zhì)學(xué)是研究土物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)。例如研究土成因及分布、土粒是研究土物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)。例如研究土成因及分布、土粒的大小、形狀、排列方式及其相互連接以及與地下水發(fā)生物理化學(xué)作用等。的大小、形狀、排列方式及其相互連接以及與地下水發(fā)生物理化學(xué)作用等。 土力學(xué)土力學(xué)是研究土體的力學(xué)。主要研究土體的應(yīng)力、應(yīng)變、強度、穩(wěn)定性以及是研究土體

3、的力學(xué)。主要研究土體的應(yīng)力、應(yīng)變、強度、穩(wěn)定性以及滲流規(guī)律等等。滲流規(guī)律等等。 土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)的研究對象都是土，主要研究土的工程性質(zhì)，為解決與土有關(guān)的工土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)的研究對象都是土，主要研究土的工程性質(zhì)，為解決與土有關(guān)的工程問題提供分析方法、為工程設(shè)計提供土的計算指標(biāo)。它是土木專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。程問題提供分析方法、為工程設(shè)計提供土的計算指標(biāo)。它是土木專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。2 2、土體、土體土土是巖石礦物固體顆粒集合體，也稱為是巖石礦物固體顆粒集合體，也稱為土體土體。土體的物理力學(xué)性能與其生成。土體的物理力學(xué)性能與其生成條件、環(huán)境條件、所處位置等密切相關(guān)。條件、環(huán)境條件、所處位置等密切相關(guān)。3 3

4、、土體在工程中的作用、土體在工程中的作用 1)傳力介質(zhì)傳力介質(zhì)地基地基 2)建筑材料建筑材料堤壩堤壩、路基、路面等、路基、路面等4 4、工程中需解決的有關(guān)土體問題、工程中需解決的有關(guān)土體問題 1)地基沉降問題地基沉降問題 2)地基的承載能力及穩(wěn)定問題地基的承載能力及穩(wěn)定問題 3)地基滲流破壞問題地基滲流破壞問題 4)路堤邊坡滑移及其他問題路堤邊坡滑移及其他問題基礎(chǔ)基礎(chǔ)建筑物向地基傳遞建筑物向地基傳遞 荷載的下部結(jié)構(gòu)。荷載的下部結(jié)構(gòu)。 地基地基 受建筑物荷受建筑物荷載影響的部分載影響的部分土體。土體。橋墩橋墩路堤路堤2021年11月17日 二、本課程的特點二、本課程的特點1 1、研究對象（土）是

5、一種極為復(fù)雜的力學(xué)介質(zhì)。、研究對象（土）是一種極為復(fù)雜的力學(xué)介質(zhì)。 主要表現(xiàn)出以下特性：主要表現(xiàn)出以下特性： a a、多樣性、多樣性 b b、局部性或地方性、局部性或地方性c c、多相介質(zhì)、多相介質(zhì) d d、結(jié)構(gòu)性強、結(jié)構(gòu)性強 e e、本構(gòu)非線性、本構(gòu)非線性 f f、土中應(yīng)力分為有效應(yīng)力和孔隙水壓力、土中應(yīng)力分為有效應(yīng)力和孔隙水壓力 g g、表現(xiàn)為剪切破壞、表現(xiàn)為剪切破壞 h h、剪縮與剪脹性、剪縮與剪脹性 i i、力學(xué)性能與應(yīng)力歷史有關(guān)、力學(xué)性能與應(yīng)力歷史有關(guān)2 2、以勘察和試驗為基礎(chǔ)、以勘察和試驗為基礎(chǔ) 由于土的物理力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜多變由于土的物理力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜多變, 對每一項工程都要進行現(xiàn)場勘

6、察和土工試對每一項工程都要進行現(xiàn)場勘察和土工試驗驗, 了解土的性質(zhì)了解土的性質(zhì), 然后進行設(shè)計和計算。然后進行設(shè)計和計算。3 3、實踐性強、實踐性強 土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)直接為巖土工程設(shè)計和施工服務(wù)。土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)直接為巖土工程設(shè)計和施工服務(wù)。4 4、綜合性強、綜合性強 土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)主要涉及工程地質(zhì)學(xué)、彈塑性力學(xué)、建筑工程施工技術(shù)等其土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)主要涉及工程地質(zhì)學(xué)、彈塑性力學(xué)、建筑工程施工技術(shù)等其他學(xué)科。他學(xué)科。5 5、高度依賴工程經(jīng)驗、高度依賴工程經(jīng)驗 由于土的物理力學(xué)性質(zhì)極為復(fù)雜由于土的物理力學(xué)性質(zhì)極為復(fù)雜, 理論計算誤差較大理論計算誤差較大, 需要通過工程經(jīng)驗進需要通過工程經(jīng)驗進行修正。行

7、修正。2021年11月17日 三、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)的發(fā)展概況及成果三、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)的發(fā)展概況及成果 有關(guān)土力學(xué)的研究始于有關(guān)土力學(xué)的研究始于1818世紀(jì)，隨著土木工程的發(fā)展和土力學(xué)理論研究的不斷深入，世紀(jì)，隨著土木工程的發(fā)展和土力學(xué)理論研究的不斷深入，土力學(xué)逐步與土質(zhì)學(xué)相結(jié)合，較好地反映了土的工程性質(zhì)。取得的主要成果如下：土力學(xué)逐步與土質(zhì)學(xué)相結(jié)合，較好地反映了土的工程性質(zhì)。取得的主要成果如下： 1773 1773年年法國科學(xué)家?guī)靵霭l(fā)表了土的抗剪強度和土壓力理論法國科學(xué)家?guī)靵霭l(fā)表了土的抗剪強度和土壓力理論 1869 1869年年英國科學(xué)家朗肯發(fā)表了土壓力理論英國科學(xué)家朗肯發(fā)表了土壓力理論 190

8、0 1900年年莫爾莫爾- -庫侖提出了土體抗剪強度的極限平衡理論庫侖提出了土體抗剪強度的極限平衡理論 1920 1920年年法國學(xué)者普朗特爾提出了地基極限承載力理論法國學(xué)者普朗特爾提出了地基極限承載力理論 1922 1922年年瑞典學(xué)者費倫紐斯和比得森提出了土坡穩(wěn)定分析方法瑞典學(xué)者費倫紐斯和比得森提出了土坡穩(wěn)定分析方法 1925 1925年年美籍奧地利人太沙基寫出第一部美籍奧地利人太沙基寫出第一部土力學(xué)土力學(xué)專著專著 1936 1936年年在美國召開第一屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議此后在其他在美國召開第一屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議此后在其他 國家陸續(xù)召開了十四屆國際土力學(xué)與巖土工程會議

9、國家陸續(xù)召開了十四屆國際土力學(xué)與巖土工程會議 1957 1957年年中國土木工程學(xué)會設(shè)立了土力學(xué)及基礎(chǔ)工程委員會中國土木工程學(xué)會設(shè)立了土力學(xué)及基礎(chǔ)工程委員會 1962 1962年年我國召開第一屆全國土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議我國召開第一屆全國土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議, , 以后又陸續(xù)召開以后又陸續(xù)召開 了十余屆全國土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議了十余屆全國土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議 1983 1983年年黃文熙院士出版發(fā)行了黃文熙院士出版發(fā)行了土的工程性質(zhì)土的工程性質(zhì)專著專著 1990 1990年年朱百里、沈珠江出版發(fā)行了朱百里、沈珠江出版發(fā)行了計算土力學(xué)計算土力學(xué)專著專著 1996 1996年年錢家歡、殷宗澤出版發(fā)行

10、了錢家歡、殷宗澤出版發(fā)行了土工原理與計算土工原理與計算專著專著 2000 2000年年沈珠江院士出版發(fā)行了沈珠江院士出版發(fā)行了理論土力學(xué)理論土力學(xué)專著專著2021年11月17日 四、本課程的學(xué)習(xí)方法和要求四、本課程的學(xué)習(xí)方法和要求 1 1、理解概念，弄清原理，具體問題，具體分析。、理解概念，弄清原理，具體問題，具體分析。 2 2、切忌死記硬背。、切忌死記硬背。 3 3、按時完成作業(yè)，及時消化課堂內(nèi)容。、按時完成作業(yè)，及時消化課堂內(nèi)容。第第1 1章章 土的物理性質(zhì)及工程分類土的物理性質(zhì)及工程分類 土是由巖石風(fēng)化土是由巖石風(fēng)化( (物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化) )后形

11、成的顆粒堆積物。后形成的顆粒堆積物。 巖石經(jīng)過巖石經(jīng)過剝蝕、搬運、沉積剝蝕、搬運、沉積后形成土。后形成土。 不同成因類型的土具有不同的工程性質(zhì)。不同成因類型的土具有不同的工程性質(zhì)。例如：例如：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、風(fēng)積土殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、風(fēng)積土等等。等等。 土粒相互之間的孔隙中有水和空氣。土粒相互之間的孔隙中有水和空氣。 土體是由顆粒（土體是由顆粒（固相固相）、水（）、水（液相液相）、空氣（）、空氣（氣相氣相）三相組成。）三相組成。 土顆粒大小不均勻，形狀不規(guī)則及其排列、組合千變?nèi)f化。土顆粒大小不均勻，形狀不規(guī)則及其排列、組合千變?nèi)f化。 土的性質(zhì)主要由土的性質(zhì)主要由土的

12、三相組成土的三相組成及其比例關(guān)系決定。及其比例關(guān)系決定。 1.1 土的三相組成土的三相組成 1 1、土的固相、土的固相 組成土粒的物質(zhì)一般分兩類：組成土粒的物質(zhì)一般分兩類： 原生礦物原生礦物母巖礦物母巖礦物, ,存在于粗大的土粒中存在于粗大的土粒中, ,例如：砂粒、礫石、碎石等。例如：砂粒、礫石、碎石等。 次生礦物次生礦物原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后生成的新礦物原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后生成的新礦物, ,存在于細粒土，例如：存在于細粒土，例如： 黏土顆?；蚍Q黏土礦物。常見的有黏土顆粒或稱黏土礦物。常見的有: :高嶺石、伊利石、蒙脫石等。高嶺石、伊利石、蒙脫石等。 土的固相中除土粒外，還有部分腐殖質(zhì)礦物和有機

13、物等。土的固相中除土粒外，還有部分腐殖質(zhì)礦物和有機物等。 2021年11月17日 2 2、土的液相、土的液相 土中水是一種成分復(fù)雜的電解質(zhì)水溶液，按土粒礦物的親水性一般分兩類：土中水是一種成分復(fù)雜的電解質(zhì)水溶液，按土粒礦物的親水性一般分兩類： 結(jié)合水結(jié)合水受電荷引力作用而吸附在土粒表面的水膜。按引力的強弱又受電荷引力作用而吸附在土粒表面的水膜。按引力的強弱又 分為分為強結(jié)合水強結(jié)合水( (吸附層吸附層) )和和弱結(jié)合水弱結(jié)合水( (擴散層擴散層) )。 自由水自由水電荷引力作用以外的水，包括電荷引力作用以外的水，包括毛細水毛細水和和重力水重力水。毛細水受重力和。毛細水受重力和 表面張力控制，不

14、能流動；重力水受重力或水壓差作用能流動。表面張力控制，不能流動；重力水受重力或水壓差作用能流動。 3 3、土的氣相、土的氣相 土中氣體分為土中氣體分為連通氣體連通氣體和和封閉氣體封閉氣體兩種。連通氣體對土的性質(zhì)影響不大，封兩種。連通氣體對土的性質(zhì)影響不大，封閉氣體會增加土體的彈性，使土的工程性質(zhì)復(fù)雜化。閉氣體會增加土體的彈性，使土的工程性質(zhì)復(fù)雜化。 1.2 土的顆粒特征土的顆粒特征一、土粒粒組的劃分一、土粒粒組的劃分 天然土中土粒的大小相差很大，因此土的性能千差萬別。為了研究土的性能，需進天然土中土粒的大小相差很大，因此土的性能千差萬別。為了研究土的性能，需進行粒組劃分：將大小相近性能變化不大

15、的土粒劃為同一組。由于各粒組的性能易于確定，行粒組劃分：將大小相近性能變化不大的土粒劃為同一組。由于各粒組的性能易于確定，所以可按各粒組在土中的相對含量綜合確定土的性能。所以可按各粒組在土中的相對含量綜合確定土的性能。不同系統(tǒng)的粒組劃分有所不同。不同系統(tǒng)的粒組劃分有所不同。二、土粒組成的表示方法二、土粒組成的表示方法 土體由各粒組混合而成，則土粒大小及其分布情況可用各粒組在土中的相對土體由各粒組混合而成，則土粒大小及其分布情況可用各粒組在土中的相對含量含量( (各粒組干土重量百分比各粒組干土重量百分比) )表示，稱為土的表示，稱為土的顆粒級配顆粒級配或或粒度成分粒度成分。 土的顆粒級配有三種表

16、示方法：表格法、累計曲線法、三角坐標(biāo)法土的顆粒級配有三種表示方法：表格法、累計曲線法、三角坐標(biāo)法2021年11月17日 ( (1)1)表格法表格法直接給出各粒組含量或小于某粒徑的粒組累計含量。該法簡單方便。直接給出各粒組含量或小于某粒徑的粒組累計含量。該法簡單方便。 (2)(2)累計曲線法累計曲線法用豎坐標(biāo)表示小于某粒徑土的百分含量，用對數(shù)橫坐標(biāo)表示粒徑繪制土用豎坐標(biāo)表示小于某粒徑土的百分含量，用對數(shù)橫坐標(biāo)表示粒徑繪制土 的級配曲線。并用的級配曲線。并用不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)曲率系數(shù)反映土級配情況。該法直觀形象。反映土級配情況。該法直觀形象。 不均勻系數(shù)：不均勻系數(shù)： 曲率系數(shù)：曲率系

17、數(shù)： 式中式中 累計百分含量為累計百分含量為10%10%、30%30%、60%60%的粒徑，由累計曲的粒徑，由累計曲 線測得。當(dāng)線測得。當(dāng) 時，土的級配良好。時，土的級配良好。 為有效粒徑；為有效粒徑； 為限定粒徑。為限定粒徑。 (3)(3)三角坐標(biāo)法三角坐標(biāo)法用等腰三角形的三條邊表示砂粒、粉粒、黏粒粒組的坐標(biāo)，以三角形內(nèi)用等腰三角形的三條邊表示砂粒、粉粒、黏粒粒組的坐標(biāo)，以三角形內(nèi) 一點的三個高分別表示土中三個粒組的含量。該法主要用于路面選料設(shè)計。一點的三個高分別表示土中三個粒組的含量。該法主要用于路面選料設(shè)計。、603010ddd6010230dddCc10d315cuCC，1060ddC

18、u60d2021年11月17日 三、土的顆粒分析方法三、土的顆粒分析方法 土中各粒組的分布情況可通過試驗測定。對于粒徑土中各粒組的分布情況可通過試驗測定。對于粒徑 的土，采用篩分法。對粒徑的土，采用篩分法。對粒徑 時采用時采用比重計法比重計法( (沉降分析法沉降分析法) )。其原理：根據(jù)。其原理：根據(jù)StokesStokes定律，定律， 液體中下降的顆粒直徑：液體中下降的顆粒直徑： 比重計測點處的密度：比重計測點處的密度： 則則 ，懸液中，懸液中 土粒重土粒重 占土?？傊卣纪亮？傊?百分比百分比 式中式中 土粒及水的密度土粒及水的密度 。 1.3 土的三相比例指標(biāo)土的三相比例指標(biāo) 土的性質(zhì)主要

19、由土的三相組成及其比例關(guān)系決定。土的三相比例指標(biāo)可以定量描述土的性質(zhì)主要由土的三相組成及其比例關(guān)系決定。土的三相比例指標(biāo)可以定量描述土的物理性質(zhì)。土的三相比例指標(biāo)可以分為試驗指標(biāo)和換算指標(biāo)兩類：土的物理性質(zhì)。土的三相比例指標(biāo)可以分為試驗指標(biāo)和換算指標(biāo)兩類：一、試驗指標(biāo)一、試驗指標(biāo) mmd075.0wssisiiWW100010001swswisiW1000id%100ssiiWWpiiiitLvd126. 1126. 1mmd075. 0sWsiW3/cmg、ws由烘干法測試、土的含水率由比重瓶法測試、土粒比重由環(huán)刀法測試重度、土的密度%10032/1113swwswsssmmwVmGgcmg

20、Vm2021年11月17日二、換算指標(biāo)二、換算指標(biāo) 三、三相比例指標(biāo)的換算關(guān)系三、三相比例指標(biāo)的換算關(guān)系 利用三相草圖換算，取利用三相草圖換算，取 并假定并假定 ，則，則 ，由，由 ， ， ，按定義有：，按定義有： 1wsssVmG1sVswwmw weGVmwssd11ewGVmws1)1 (11)1 (dwswsGwGeeVeVv1，ww1gcmgVVmgcmgVVmgcmgVmwsssatsatwvssatddsd/3/2/1333有效重度、土的有效密度飽和重度、土的飽和密度干重度、土的干密度%10054VVnVVevsv、土的孔隙率、土的孔隙比%1006、土的飽和度vwrVVSwssw

21、wswssswGwmmGGVm1wsatwwvswvswssVVVmVVVmVVm)(wswvssateeGVVm1ewGewGemVVSswwswwvwreeVVnv12021年11月17日 1.4 黏性土的界限含水率黏性土的界限含水率一、黏性土的狀態(tài)與界限含水率一、黏性土的狀態(tài)與界限含水率 黏性土的狀態(tài)隨含水量的增大而變軟黏性土的狀態(tài)隨含水量的增大而變軟: : 固態(tài)固態(tài) 半固態(tài)半固態(tài) 可塑狀態(tài)可塑狀態(tài) 流動狀態(tài)流動狀態(tài) 1 1、液限、液限 由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限含水量。由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限含水量。 2 2、塑限、塑限 由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量。由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界

22、限含水量。 3 3、縮限、縮限 體積不再縮小對應(yīng)的界限含水量。體積不再縮小對應(yīng)的界限含水量。二、塑性指數(shù)二、塑性指數(shù) 塑性指數(shù)是表示黏性土可塑性大小的指標(biāo)，用塑性指數(shù)是表示黏性土可塑性大小的指標(biāo)，用 錐式液限儀錐式液限儀可塑狀態(tài)的含水率變化范圍定義：可塑狀態(tài)的含水率變化范圍定義： 應(yīng)用中塑性指數(shù)以不帶應(yīng)用中塑性指數(shù)以不帶“”的數(shù)值表示。的數(shù)值表示。三、液性指數(shù)三、液性指數(shù)液性指數(shù)是表示黏性土軟硬狀態(tài)的指標(biāo)，定義液性指數(shù)是表示黏性土軟硬狀態(tài)的指標(biāo)，定義為含水率和塑限的差值與液限和塑限的差值之比：為含水率和塑限的差值與液限和塑限的差值之比：碟式液限儀碟式液限儀LPSwwwwPwPLPwwIPLPP

23、PLwwwwIwwIPLPwwILwSw2021年11月17日 1.無黏性土的密實度無黏性土的密實度一、一、 砂土的相對密度砂土的相對密度、相對密實度指標(biāo)定義、相對密實度指標(biāo)定義 式中式中 、 分別為最大和最小孔隙比，由試驗測得。分別為最大和最小孔隙比，由試驗測得。、砂土按相對密度指標(biāo)分類、砂土按相對密度指標(biāo)分類 密實度密實度 密實密實 中密中密 松散松散 相對密度相對密度 密實密實 中密中密 松散松散 三等分三等分 二、無黏性土密實度劃分的其他方法二、無黏性土密實度劃分的其他方法、砂土密實度按標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)、砂土密實度按標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù) 分類分類、碎石土密實度按重型動力觸探錘擊數(shù)、碎石土密實度

24、按重型動力觸探錘擊數(shù) 分類分類、碎石土密實度按超重型動力觸探錘擊數(shù)、碎石土密實度按超重型動力觸探錘擊數(shù) 分類分類、砂土密實度按天然孔隙比、砂土密實度按天然孔隙比 分類分類120NminemaxeemineeemaxeminmaxmaxeeeeDrN5 .63N033. 033. 067. 067. 012021年11月17日 1.6 土的工程分類土的工程分類一、概述一、概述不同的工程系統(tǒng)采用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。土的分類在原則上主要考慮了以下三不同的工程系統(tǒng)采用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。土的分類在原則上主要考慮了以下三個因素：個因素：( (1)1)土的沉積歷史和地質(zhì)成因；土的沉積歷史和地質(zhì)成因；(2)(2)土

25、的組成；土的組成；(3)(3)土的工程性質(zhì)。土的工程性質(zhì)。 建筑地基土的分類如下：建筑地基土的分類如下：二、建筑地基土的分類標(biāo)準(zhǔn)二、建筑地基土的分類標(biāo)準(zhǔn)1 1、按沉積年代和地質(zhì)成因劃分、按沉積年代和地質(zhì)成因劃分 按沉積年代劃分有按沉積年代劃分有: :老沉積土、新近沉積土老沉積土、新近沉積土。 按地質(zhì)成因劃分有按地質(zhì)成因劃分有: : 殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、風(fēng)積土、冰積土風(fēng)積土、冰積土等。等。2 2、按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分、按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分(1)(1)碎石土碎石土粒徑大于粒徑大于2mm2mm的顆粒含量超過全重的顆粒

26、含量超過全重50%50%的土稱為碎石土。的土稱為碎石土。(2)(2)砂土砂土粒徑大于粒徑大于2mm2mm的顆粒含量不超過全重的顆粒含量不超過全重50%50%，且大于，且大于0.075mm0.075mm的顆粒含量超的顆粒含量超過全重過全重50%50%的土稱為砂土。的土稱為砂土。(3)(3)粉土粉土 , , 粒徑大于粒徑大于0.075mm0.075mm的顆粒含量不超過全重的顆粒含量不超過全重50%50%的土稱為粉土。的土稱為粉土。(4)(4)黏性土黏性土塑性指數(shù)塑性指數(shù) 的土稱為黏性土。的土稱為黏性土。 10pI10pI2021年11月17日 第第2章章 黏性土的物理化學(xué)性質(zhì)黏性土的物理化學(xué)性質(zhì)

27、2.1 鍵力的基本概念鍵力的基本概念 鍵力是原子與原子之間或分子與分子之間的聯(lián)結(jié)力。主要包括鍵力是原子與原子之間或分子與分子之間的聯(lián)結(jié)力。主要包括化學(xué)鍵化學(xué)鍵、分子分子鍵鍵、及、及氫鍵氫鍵三種。土物質(zhì)靠鍵力形成土體，了解鍵力的概念有助于認(rèn)識土體的物三種。土物質(zhì)靠鍵力形成土體，了解鍵力的概念有助于認(rèn)識土體的物理化學(xué)性質(zhì)。理化學(xué)性質(zhì)。 1 1、化學(xué)鍵、化學(xué)鍵 化學(xué)鍵是原子與原子之間的聯(lián)結(jié)。包括離子鍵、共價鍵、金屬鍵。化學(xué)鍵也叫主鍵化學(xué)鍵是原子與原子之間的聯(lián)結(jié)。包括離子鍵、共價鍵、金屬鍵?；瘜W(xué)鍵也叫主鍵或高能鍵，聯(lián)結(jié)力很強。土粒內(nèi)部的氧原子、硅原子或鋁離子靠化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)成牢固的礦或高能鍵，聯(lián)結(jié)力很強。

28、土粒內(nèi)部的氧原子、硅原子或鋁離子靠化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)成牢固的礦物晶格，所以在工程中土體破壞時土粒并不會破壞，而是土粒相互之間發(fā)生滑動。物晶格，所以在工程中土體破壞時土粒并不會破壞，而是土粒相互之間發(fā)生滑動。 2 2、分子鍵、分子鍵 分子鍵是分子與分子之間的聯(lián)結(jié)。分子鍵也叫次鍵或低能鍵，聯(lián)結(jié)力很弱。土體的分子鍵是分子與分子之間的聯(lián)結(jié)。分子鍵也叫次鍵或低能鍵，聯(lián)結(jié)力很弱。土體的強度主要由分子鍵決定。強度主要由分子鍵決定。 3 3、氫鍵、氫鍵 氫鍵是氫原子與其它帶負電荷原子之間的聯(lián)結(jié)。氫鍵的氫鍵是氫原子與其它帶負電荷原子之間的聯(lián)結(jié)。氫鍵的聯(lián)結(jié)力介于主鍵和次鍵之間，聯(lián)結(jié)力介于主鍵和次鍵之間，并具有方向性和飽和

29、性。例如，當(dāng)外部能量低于氫鍵的聯(lián)結(jié)能，水分子相互之間會以氫并具有方向性和飽和性。例如，當(dāng)外部能量低于氫鍵的聯(lián)結(jié)能，水分子相互之間會以氫鍵聯(lián)結(jié)而使水分子定向排列，造成分子間隙增大，出現(xiàn)結(jié)冰凍脹現(xiàn)象。冰或凍土的強度鍵聯(lián)結(jié)而使水分子定向排列，造成分子間隙增大，出現(xiàn)結(jié)冰凍脹現(xiàn)象。冰或凍土的強度由氫鍵決定。由氫鍵決定。2021年11月17日2.2 黏土礦物顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)黏土礦物顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu) 黏土礦物的黏土礦物的物理化學(xué)性質(zhì)與其顆粒的大小及其物理化學(xué)性質(zhì)與其顆粒的大小及其結(jié)晶結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此需要了解黏土礦結(jié)晶結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此需要了解黏土礦 物顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。物顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。 1、黏土礦物顆粒的形狀、黏土礦

30、物顆粒的形狀 高嶺石高嶺石 伊利石伊利石 蒙脫石蒙脫石 黏土礦物顆粒一般為黏土礦物顆粒一般為鱗片狀鱗片狀。 直徑直徑 常見黏土礦物顆粒尺度：常見黏土礦物顆粒尺度： 厚度厚度 比表面比表面 10 100 800 2、黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu)、黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu) 黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu)主要由兩種晶片構(gòu)成：黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu)主要由兩種晶片構(gòu)成： 兩種晶片通過化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)成兩種晶體細胞。兩種晶片通過化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)成兩種晶體細胞。 兩種晶胞通過分子鍵和氫鍵形成兩種晶胞通過分子鍵和氫鍵形成3種常見黏土礦物顆粒：種常見黏土礦物顆粒： 高嶺石，結(jié)構(gòu)單元為高嶺石，結(jié)構(gòu)單元為1:1型晶格，若干晶胞由氫鍵聯(lián)結(jié)成礦物顆粒。較牢固。型

31、晶格，若干晶胞由氫鍵聯(lián)結(jié)成礦物顆粒。較牢固。 蒙脫石，結(jié)構(gòu)單元為蒙脫石，結(jié)構(gòu)單元為2:1型晶格，若干晶胞由分子鍵聯(lián)結(jié)成礦物顆粒。較弱。型晶格，若干晶胞由分子鍵聯(lián)結(jié)成礦物顆粒。較弱。 伊利石，結(jié)構(gòu)單元為伊利石，結(jié)構(gòu)單元為2:1型晶格，若干晶胞由鉀離子聯(lián)結(jié)成礦物顆粒。聯(lián)結(jié)力介于高嶺石和蒙脫石之間。型晶格，若干晶胞由鉀離子聯(lián)結(jié)成礦物顆粒。聯(lián)結(jié)力介于高嶺石和蒙脫石之間。 高嶺石高嶺石 蒙脫石蒙脫石 伊利石伊利石鋁氫氧晶片硅氧晶片11.021.043.0)(m01.0001.02.001.05.005.0)(m)/(2mgm2021年11月17日 2.3 黏土顆粒的膠體化學(xué)性質(zhì)黏土顆粒的膠體化學(xué)性質(zhì) 小于小于0.005mm的黏土礦物顆粒具有膠體的化學(xué)特性，其原因是由于土粒表的