工程巖土學(xué)電子課件

0緒論0.1工程巖土學(xué)的概念及研究意義工程地質(zhì)學(xué)與工程巖土學(xué)工程地質(zhì)學(xué)是研究工程建筑物和地質(zhì)環(huán)境相互作用、相互影響而產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題的學(xué)科，是和工程建筑密切聯(lián)系著的一門實(shí)用地質(zhì)學(xué)。主要分支學(xué)科有：工程巖土學(xué)、工程地質(zhì)分析原理、工程地質(zhì)勘察等。工程巖土學(xué)是以工程地質(zhì)學(xué)的觀點(diǎn)，研究巖土體的工程地質(zhì)性質(zhì)及其在自然和人為因素影響下形成和開展變化規(guī)律以及如何改善這些性質(zhì)的學(xué)科，是工程地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科之一，也是工程地質(zhì)學(xué)的重要根底理論局部。1.工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件是指與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合。這些因素包括：〔1〕地形和地貌條件：地形是指地表上下起伏狀況、山坡陡緩程度與溝谷寬窄及形態(tài)特征等；地貌那么說明地形形成的原因、過程和時(shí)代?！?〕巖土體類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)：是最根本的工程地質(zhì)因素，包括它們的成因、時(shí)代、巖性、產(chǎn)狀、成巖作用特點(diǎn)、變質(zhì)程度、風(fēng)化特征、軟弱夾層和接觸帶以及物理力學(xué)性質(zhì)等；〔3〕地質(zhì)結(jié)構(gòu)：也是工程地質(zhì)工作研究的根本對(duì)象，包括褶皺、斷層、節(jié)理等構(gòu)造的分布和特征；〔4〕水文地質(zhì)條件：是重要的工程地質(zhì)因素，包括地下水的成因、埋藏、分布、動(dòng)態(tài)和化學(xué)成分等；〔5〕自然地質(zhì)作用及巖土體地應(yīng)力狀態(tài)〔不良地質(zhì)現(xiàn)象〕：主要包括滑坡、崩塌、巖溶、泥石流、風(fēng)沙移動(dòng)、河流沖刷與沉積等。對(duì)評(píng)價(jià)建筑物的穩(wěn)定性和預(yù)測工程地質(zhì)條件的變化意義重大；〔6〕天然建筑材料：如土料，砂料，石料等。2.工程地質(zhì)問題工程地質(zhì)問題是指與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)問題。建筑物修建后，地質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)力狀態(tài)、水文地質(zhì)條件和巖土性質(zhì)將有所改變，因而產(chǎn)生一些地質(zhì)問題，如地基變形和失穩(wěn)、斜坡滑動(dòng)、壩基滲漏和滲透變形、水庫滲漏和淤積、水庫誘發(fā)地震等。工程巖土學(xué)的研究意義世界上任何工程建筑物都是修建在地殼表層的巖土體之中或之上，并以巖土體作為建筑地基、建筑介質(zhì)或建筑材料，任何工程地質(zhì)問題都是在地殼表層巖土體中產(chǎn)生和演化。因此，巖土體的性質(zhì)是決定工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互制約的形式和規(guī)模的根本條件。巖土體研究是工程地質(zhì)學(xué)的最重要的任務(wù)。0.2工程巖土學(xué)的研究對(duì)象、研究內(nèi)容和研究方法研究對(duì)象作為建筑環(huán)境、建筑介質(zhì)或建筑材料的地殼表層巖土體。研究內(nèi)容〔1〕研究巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)，包括：物理性質(zhì)——巖土體所處的物理狀態(tài)〔密度和干濕狀態(tài)，空隙和裂隙的特征〕以及巖土體和水相互作用所表現(xiàn)的性質(zhì)〔可塑性、脹縮性、吸水性、軟化性〕；力學(xué)性質(zhì)——巖土體在外力作用下表現(xiàn)出的強(qiáng)度和變形特性；〔2〕研究巖土體的工程地質(zhì)性質(zhì)的形成和分布規(guī)律，巖土體的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)的影響；〔3〕研究巖土體的工程地質(zhì)性質(zhì)指標(biāo)的測試方法和測試技術(shù)；〔4〕研究巖土和巖土體的工程地質(zhì)分類；〔5〕研究巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)在人為和自然的因素下變化趨勢和變化規(guī)律，并預(yù)測這種變化對(duì)各種建筑物的危害；〔6〕研究改進(jìn)巖土體性質(zhì)的原那么和方法。研究原那么〔1〕小范圍內(nèi)近似看成均質(zhì)的各向同性介質(zhì)?！?〕大范圍考慮巖土體的形成過程，內(nèi)外地質(zhì)作用形成的不連續(xù)結(jié)構(gòu)面，賦存的地質(zhì)環(huán)境和有關(guān)因素〔地應(yīng)力，溫度，地下水〕的影響。研究方法〔1〕一般地質(zhì)學(xué)方法——自然歷史分析法。定性的研究巖土體的形成和變化過程及其物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)，正確的認(rèn)識(shí)巖土體地質(zhì)性質(zhì)形成的原因和演變歷史，目前狀況及今后的變化趨勢。是巖土體工程地質(zhì)研究的根底；〔2〕專門實(shí)驗(yàn)法——室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場原位測試〔室內(nèi)實(shí)驗(yàn)精確程度受到試樣的代表性、取樣質(zhì)量、儀器性能和試驗(yàn)技術(shù)等因素影響，精確度不如現(xiàn)場原位測試高〕。定量研究巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)和評(píng)價(jià)有關(guān)的工程地質(zhì)問題，是一般地質(zhì)學(xué)方法的深入和繼續(xù)。工程地質(zhì)研究只有將兩種方法結(jié)合才能正確的得出巖土體性質(zhì)及其變化，以及對(duì)各種工程地質(zhì)問題的正確評(píng)價(jià)。1土的物質(zhì)組成土的概念：土是由固體相〔巖屑或礦物顆粒及有機(jī)物質(zhì)〕、液體相〔液態(tài)水〕和氣體相三相物質(zhì)組成的。土的三相根本組成相互聯(lián)系，相互作用，共同形成土的工程地質(zhì)性質(zhì)，是構(gòu)成土的工程地質(zhì)性質(zhì)的根底。固體顆粒是土的主要的物質(zhì)成分，也是最穩(wěn)定、變化最小的成分，構(gòu)成了土的骨架主體，在三相之間相互作用過程中居主導(dǎo)地位。土體的概念：土體是由一定的土體材料組成，具有一定的土體結(jié)構(gòu)，賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。土是土體的組成成分。土的組成：土顆粒、水和氣體。土的三相物質(zhì)間的關(guān)系：由于三相物質(zhì)組成的自身特性，它們之間的相比照例關(guān)系和相互作用，是決定土的工程地質(zhì)性質(zhì)的最本質(zhì)的因素。研究土的工程地質(zhì)性質(zhì)通過以下三個(gè)方面：一是土的粒度成分，二是土的礦物成分，三是土的化學(xué)成分。土中水的類型：強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水、毛細(xì)水、重力水等。1.1土的粒度成分、礦物成份及化學(xué)成分土的粒度成分1.粒組及其劃分〔1〕相關(guān)概念粒度成分：土中各種不同粒徑的顆粒在土中的相對(duì)含量。粒徑：土粒的大小以其平均直徑的大小表示。粒組：大小相近，性質(zhì)相似的組別稱粒組〔粒級(jí)〕?！?〕粒組的劃分劃分原那么：①在一定的粒度變化范圍內(nèi)，工程地質(zhì)性質(zhì)相似；②與目前粒度成分的測定技術(shù)相適應(yīng)。劃分方案：按粒徑由粗到細(xì)分為：漂粒組，卵粒組，礫粒組，砂粒組、粉粒組和粘粒組?！惨姳?-1〕各粒組的性質(zhì)①漂、卵、礫粒組：多為巖石碎塊。孔隙粗大，透水性極強(qiáng)，粒間沒有連結(jié)，既無可塑性，也無脹縮性；壓縮性極低，強(qiáng)度較高。②砂粒組：主要為原生礦物顆粒，成份大多是石英、長石、云母等?？紫洞?，透水性強(qiáng)，毛細(xì)上升高度很??；濕時(shí)粒間具有彎液面力，可將細(xì)顆粒連結(jié)在一起；干時(shí)及飽水時(shí)，粒間沒有連結(jié)，既無可塑性，也無脹縮性；壓縮性極弱，強(qiáng)度較高。③粉粒組：是原生礦物與次生礦物的混合體。性質(zhì)介于粘粒與砂粒之間。濕潤時(shí)略有粘性，失去水分時(shí)粘結(jié)力降低，有一定壓縮性，強(qiáng)度較低。④粘粒組：主要由次生礦物組成。孔隙很小，透水性極弱，有可塑性，脹縮性；失水時(shí)連結(jié)力增強(qiáng)使土變硬；濕時(shí)具有較強(qiáng)壓縮性，強(qiáng)度較低。表1-1粒組劃分及性質(zhì)粒組粒徑〔mm〕工程性質(zhì)組成礦物巨粒漂〔塊〕石粒d＞200透水性大，無粘性，無毛細(xì)水巖石碎塊卵〔碎〕石粒60＜d≤200粗粒礫粒粗礫粒20＜d≤60透水性大無粘性，毛細(xì)水上升高度不大原生礦物顆粒細(xì)礫粒2＜d≤20砂粒粗0.5＜d≤2易透水，無粘性，遇水不膨脹，枯燥時(shí)松散毛細(xì)水上升高度不大原生礦物顆粒中0.25＜d≤0.5細(xì)0.075＜d≤0.25細(xì)粒粉粒0.005＜d≤0.075透水性小，濕時(shí)稍有粘性遇水膨脹小，枯燥時(shí)稍有收縮毛細(xì)水上升高度較大，易凍脹原生、次生礦物、難溶性鹽粘粒d＜0.005透水性小，濕時(shí)有粘性，可塑性，遇水膨脹大，干時(shí)收縮顯著，毛細(xì)水上升高度大但速度慢。次生礦物粘土礦物、氧化物2.土的粒度成分的測定方法篩析法——粗粒土〔d>0.075mm〕。靜水沉降法——細(xì)粒土。3.土的粒度成分的表示方法〔1〕列表法：將粒度分析結(jié)果用表格形式表達(dá)。優(yōu)點(diǎn)：可以清楚的用數(shù)量說明土的各粒組的含量；缺點(diǎn)：大量土樣比擬時(shí)較困難。〔2〕累計(jì)曲線法：以粒徑d為橫坐標(biāo)，以該粒徑的累計(jì)百分含量Xd為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系中表示兩者的關(guān)系曲線。兩種類型－自然數(shù)坐標(biāo)系、半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系優(yōu)點(diǎn)：對(duì)一個(gè)地區(qū)的土樣比擬時(shí)較直觀醒目。缺點(diǎn)：土樣較多時(shí)顯得繁亂不易分辨。不均勻系數(shù)〔Cu〕與曲率系數(shù)〔Cc〕Cu=Cc=d10----累計(jì)含量為10%的粒徑；d30----累計(jì)含量為30%的粒徑；d60----累計(jì)含量為60%的粒徑；不均勻系數(shù)〔Cu〕與曲率系數(shù)〔Cc〕可反映土的粒度均勻性和級(jí)配情況。當(dāng)Cu≥5且Cc=1～3時(shí)，為良好級(jí)配土，即不均粒土。Cu越大，土質(zhì)越不均勻。有效粒徑d10：由一種粒徑土組成的理想均粒土，如果與另一非均粒土具有相等的透水性，那么這個(gè)均粒土的粒徑與這個(gè)非均粒土的d10大致相等。〔3〕三角圖法原理：在等邊三角行中，任一點(diǎn)到三邊的垂高之和恒等于等邊三角行本身的垂高。三角形的高為H，三角形中任意一點(diǎn)到各邊的垂高為ha、hb、hc，令H=100，那么ha、hb、hc代表三大粒徑的百分含量。三角形的三個(gè)頂角分別表示三大粒組。最常用的是0.075mm、0.005mm為兩個(gè)界限值，將全部土粒劃分為礫砂組，粉粒組及粘粒組三大粒組。粗粒土的分類那么以2mm、0.075mm為界限值，將全部土粒分為卵礫組，砂粒組、粉粘粒組。優(yōu)點(diǎn)：可將大量土樣的粒度成分表示在一張圖上。4.土按粒度成分的分類分類意義：土的粒度分類是研究土的工程地質(zhì)性質(zhì)及形成的根底。分類原那么：首先考慮對(duì)土的性質(zhì)起主導(dǎo)作用的粒組，確定其使土的性質(zhì)產(chǎn)生質(zhì)變的含量變化分界值，作為土的大類劃分依據(jù)；而后，再考慮其他粒組的含量變化對(duì)土的性質(zhì)的影響情況，進(jìn)行更詳細(xì)的分類。分類方案：按粒組相對(duì)含量分為：巨粒土、含巨粒的土、礫類土、砂類土、細(xì)粒土。土的礦物成分1.土中礦物成分的類型表1-2土中礦物成分的類型類型成因及組成土的工程性質(zhì)原生礦物土中母巖礦物碎屑。主要有石英、長石、角礫巖、云母等具有較強(qiáng)的抗水性和抗風(fēng)化能力，親水性弱。次生礦物母巖經(jīng)風(fēng)化化學(xué)作用后形成。主要有可溶的礦物和不可溶的礦物。不同含量的礦物對(duì)土的工程性質(zhì)影響不同。有機(jī)質(zhì)動(dòng)植物殘骸在微生物的作用下分解形成。主要為泥炭、腐殖質(zhì)。高含水、高壓縮、低強(qiáng)度。2.土的礦物成分與粒組的關(guān)系表1-3土的礦物成分與粒組的關(guān)系粒組名稱組成成分性質(zhì)卵礫石粒組一般是由物理風(fēng)化形成的巖石碎塊組成。無連結(jié)，無可塑性，無膨脹性，低壓縮，高強(qiáng)度。砂粒組礦物成份主要為原生礦物；空隙較大，透水性強(qiáng)，壓縮性弱，強(qiáng)度較高。粉粒組以抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的石英、長石為主，含有一定的次生礦物透水性弱，一定的壓縮性，強(qiáng)度較低。粘粒組由次生礦物與有機(jī)質(zhì)組成透水性弱，有可塑性，脹縮性。注：礦物的固有特性影響土體的工程地質(zhì)性質(zhì)。3.粘土礦物的根本類型和特征〔1〕高嶺石：親水性弱，低壓縮，抗剪強(qiáng)度較大。〔2〕蒙脫石：親水性較強(qiáng)，膨脹性顯著，高壓縮，低抗剪?！?〕伊利石：工程地質(zhì)性質(zhì)介于高嶺石與蒙脫石之間。4.土的礦物成分研究方法簡介〔1〕染色分析法〔2〕熱分析法：①脫水曲線法②差熱分析法〔3〕X射線衍射分析法〔4〕電子顯微鏡鑒定分析法〔5〕化學(xué)分析法〔6〕其他方法：紅外光譜分析法，透射電子顯微鏡法等。土的化學(xué)成分大量離子：O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti微量離子：S、P、Mn、Cu、Zn研究固體相的化學(xué)成分，主要目的是判斷主要粘土礦物成份，或檢驗(yàn)其他方法鑒定結(jié)果。土的液相化學(xué)成分主要是易溶鹽類、中溶鹽類。測定方法：①可溶鹽化學(xué)成分——提取液的方法②難溶鹽含量——?dú)饬糠ɑ蛑亓糠á壑腥茺}含量——硫酸鋇重量法④有機(jī)質(zhì)含量——重鉻酸鉀法1.2土中的水和氣體土中的水土體中的水分為礦物中的結(jié)合水和土空隙中的水。水的類型劃分如下：結(jié)構(gòu)水礦物中的結(jié)合水結(jié)晶水沸點(diǎn)水強(qiáng)結(jié)合水土中的水結(jié)合水〔土粒外表結(jié)合水〕弱結(jié)合水土空隙中的水毛細(xì)水〔過渡類型水〕液態(tài)水非結(jié)合水重力水〔自由水〕氣態(tài)水〔水蒸氣〕固態(tài)水〔冰〕1.礦物中的結(jié)合水結(jié)構(gòu)水：以O(shè)H離子或H+離子的形式存于礦物晶格架中的固定位置上。結(jié)晶水：以水分子的形式存于礦物晶格架中的固定位置上。沸點(diǎn)水：以水分子形式存于礦物晶胞之間。2.土粒外表結(jié)合水結(jié)合水的概念：土空隙中的水與土粒外表接觸時(shí)，由于細(xì)小土粒外表的靜電引力作用和水分子是一種極性分子，水分子被極化，被吸附于土粒周圍，形成水膜，這局部水稱為土粒外表結(jié)合水。結(jié)合水可能由以下幾種作用形成：外表電荷對(duì)極性水分子的吸引作用氫鍵的連接作用交換陽離子的水化作用滲透吸附作用及范德華力作用結(jié)合水分類：〔1〕強(qiáng)結(jié)合水：也稱吸著水，厚度小，沒有溶解力，不能傳遞靜水壓力〔固相〕。〔2〕弱結(jié)合水：也稱薄膜水，厚度小，不能傳遞靜水壓力，具有可塑性。3.非結(jié)合水非結(jié)合水是指距土粒外表較遠(yuǎn)的水分子，幾乎不受或完全不受土粒外表靜電引力的影響，主要受重力控制，保持其自由活動(dòng)的能力，也稱為自由液態(tài)水。分為兩類：〔1〕重力水：距土粒外表較遠(yuǎn)的水分子幾乎不受土粒外表靜電引力，只受重力控制，能傳遞靜水壓力。主要存在于土中較大的空隙中?！?〕毛細(xì)水：是存在于土中細(xì)小的孔隙中，因與土顆粒的分子引力和水與空氣界面的外表張力共同作用構(gòu)成的毛細(xì)作用而于土顆粒結(jié)合，位于結(jié)合水與重力水之間的過渡類型的水。主要存在于砂土中。4.固態(tài)水在常壓下，當(dāng)溫度低于0℃時(shí)，孔隙中的水凍結(jié)呈固態(tài)，往往以冰夾層，冰透鏡體，細(xì)小的冰晶體等形式存在于土中。5.氣態(tài)水氣態(tài)水以水氣狀態(tài)存在，嚴(yán)格講應(yīng)屬于土的氣體相局部。土中的氣體土中的氣體主要為空氣和水氣，對(duì)土體的過程地質(zhì)性質(zhì)影響較小，它能影響土體的強(qiáng)度和變形。1.土的氣體成分土的氣體成分以氧氣二氧化碳和氮?dú)鉃橹鳌?.土中氣體的狀態(tài)土孔隙中的氣體有以下幾種存在形式：①封閉氣體；②游離狀態(tài)的氣體；③吸附狀態(tài)的氣體。這三種狀態(tài)氣體可以互相轉(zhuǎn)變，具有密切的聯(lián)系。0.3工程巖土學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系工程巖土學(xué)工程巖土學(xué)固體物理學(xué)地球化學(xué)巖石學(xué)礦物學(xué)土力學(xué)巖石力學(xué)工程地質(zhì)分析原理工程地質(zhì)勘察水文地質(zhì)學(xué)動(dòng)力地質(zhì)學(xué)氣候?qū)W作為工程巖土學(xué)理論根底的學(xué)科與巖土地質(zhì)特征有關(guān)的學(xué)科以工程巖土學(xué)為根底的主要學(xué)科與影響或改變巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的自然條件和自然因素有關(guān)的學(xué)科構(gòu)造地質(zhì)學(xué)地球化學(xué)2粘粒與水的相互作用研究對(duì)象固體顆粒與空隙溶液相互作用后產(chǎn)生的一系列特性。顆粒外表的雙電層離子交換粘粒的聚沉與穩(wěn)定觸變與陳化研究意義由于顆粒細(xì)小，比外表積大，外表能大，是土中較活動(dòng)的局部。它與孔隙溶液相互作用后，對(duì)土的工程地質(zhì)性質(zhì)有重要影響，因此，研究粘粒與水相互作用對(duì)土的各種工程地質(zhì)性質(zhì)及土質(zhì)改進(jìn)有理論與實(shí)踐的意義。2.1粘粒的膠體特性比外表積(S)每克或每立方厘米的分散相具有的總外表積〔單位：cm2〕。假設(shè)土粒呈球形，d為直徑：分散相：固體相的土粒構(gòu)成分散體系中的分散相。分散作用：由液體相的空隙溶液構(gòu)成。影響比外表積的因素 :①土粒的大小：一定量的粘粒外表水化膜總體積要大于同體積的粗砂或粉土的水化膜總體積的數(shù)十倍至數(shù)百倍。②土粒的形狀：球形顆粒每單位體積的外表積最小，板狀或片狀顆粒的外表積最大。粘粒的膠體特性吸附作用：由于粘粒外表粒子受向內(nèi)的吸引力不平衡，存在著自由力場，粘粒外表借助于自由力場把它與其周圍物質(zhì)吸引住，這就是吸附作用外表能：粘粒外表由于具有游離價(jià)的原子或離子，且處于不對(duì)稱的靜電引力場中而具有吸引外界極性分子和離子的能力。比外表積的大小決定了土的外表能和吸附作用的強(qiáng)弱。2.2粘粒雙電層的形成粘粒外表電荷的形成選擇性吸附:粘粒吸附溶液中的離子具有一定的規(guī)律性，它總是選擇性地吸附與它本身結(jié)晶格架中相同或相似的離子。外表分子解離:假設(shè)粘粒由許多可解離的小分子締合而成,那么在水作用后生成離子發(fā)生基,而后分解,再進(jìn)行選擇性吸附,使粘粒外表帶電。同晶替代:粘土礦物晶格中的高價(jià)正離子被低價(jià)離子所替代,從而使整個(gè)粘粒帶負(fù)電。由于同晶替代所產(chǎn)生的負(fù)電荷數(shù)量不受介質(zhì)PH值的影響,因此稱為“永久負(fù)電荷.〞粘粒雙電層的特征粘粒雙電層形成的原因:由于粘粒具有較大的比外表能,可與空隙溶液相互作用,在其外表形成了雙電層。雙電層的結(jié)構(gòu)決定電位離子層構(gòu)成固定層的局部——受粘粒外表的吸著力雙電層反號(hào)離子層而形成。構(gòu)成擴(kuò)散層——受離子本身熱運(yùn)動(dòng)引起的擴(kuò)散作用力。雙電層結(jié)構(gòu)示意圖：固定層擴(kuò)散層現(xiàn)以Al2O3與PH>8.1的堿性溶液相互作用為例,寫出膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式:雙電層決定電位離子層反號(hào)離子層{(Al2O3)m﹒nAlO(OH)2-﹒(n-x)H+}x-﹒xH+膠體顆粒膠核膠粒膠團(tuán)擴(kuò)散層厚度從固定層的邊緣到擴(kuò)散層末端的距離。定量表示方法：通過電動(dòng)電位〔〕表示——可用電泳實(shí)驗(yàn)測得。的符號(hào)決定于顆粒外表的電荷符號(hào)D——介質(zhì)的介電常數(shù)；d——擴(kuò)散層厚度；——外表電荷密度影響粘粒擴(kuò)散層厚度的因素土粒的礦物成分與分散程度:分散程度越高，比外表積越大，相應(yīng)地?cái)U(kuò)散層的總體積也越大。溶液的化學(xué)成分:如果介質(zhì)中可被選擇吸附的離子濃度愈大,那么熱力學(xué)電位愈大,擴(kuò)散層愈厚,反之,擴(kuò)散層愈薄。溶液的濃度:當(dāng)溶液中反號(hào)離子的濃度增加時(shí),可對(duì)擴(kuò)散層的反號(hào)離子排斥作用,結(jié)果使擴(kuò)散層中的離子進(jìn)入固定層,擴(kuò)散層變薄。溶液的PH值:由于粘粒的物質(zhì)組成決定了溶液PH值對(duì)其熱力學(xué)電位的影響,從而影響到擴(kuò)散層的厚度。2.3離子交換土中的離子交換定義:粘粒與水溶液相互作用后,吸附在其外表的陽離子(陰離子)與溶液中的離子進(jìn)行交換,這種現(xiàn)象稱離子交換。細(xì)粒土離子交換特性的衡量指標(biāo):陽離子交換容量及各種交換性陽離子容量。交換容量:在一定條件一定量的土中所有土粒的反離子層內(nèi)具有交換能力的離子總數(shù),以每百克干土中含有多少毫摩爾的交換樣子來表示。標(biāo)準(zhǔn)交換容量：由于土的交換容量并非一個(gè)常數(shù)，它隨外界條件的變化而變化，因此，規(guī)定以PH=6.5，濃度為0.05mol/dm3BaCl2的溶液反復(fù)的作用于1kg土上，測得的交換容量。研究交換容量的意義：有助于判別土的工程地質(zhì)性質(zhì)。通過交換容量的測定，人們可以有目的性的改變水溶液的化學(xué)成分，以改進(jìn)細(xì)粒土.滿足工程建筑的要求。注意：離子交換按等反響進(jìn)度關(guān)系進(jìn)行，是可逆反響，并服從質(zhì)作用定律。離子交換作用發(fā)生在反離子層〔擴(kuò)散層〕與溶液中相同符號(hào)的離子之間。一般膠體與水作用后，或有交換性陽離子，或有陰離子，兩者具其一，而粘土礦物那么兩者兼有，但后者是次要的。影響離子交換容量的因素①顆粒的礦物成分及分散程度隨著土粒直徑的減小，交換容量隨之增高。一定量土中粘粒含量與交換容量成正比。一般情況下，交換容量隨著粘粒硅鋁率的增大而增大。注：硅鋁率：某種粘土礦物的二氧化硅與游離氧化物分子數(shù)的相比照值：可表示為：k=(x/60.06)/(y/101.94+z/165.7),x,y,z分別表示SiO2,AL2O3,Fe2O3百分含量。②溶液的化學(xué)成分、濃度與PH值濃度與PH值影響著礦物顆粒外表的帶電數(shù)量，也影響電位，而離子交換是在反離子層與溶液中進(jìn)行的，所以顆粒外表帶電的數(shù)量及熱力學(xué)電位的大小對(duì)交換容量有直接影響。2.4粘粒的聚沉與穩(wěn)定〔觸變與陳化〕聚沉與穩(wěn)定：聚沉與穩(wěn)定是土粒間相互作用關(guān)系的對(duì)立的兩個(gè)方面。粘粒與水作用后，擴(kuò)散層的電性與厚度的變化是決定粘粒聚沉與穩(wěn)定的根本原因。聚沉作用相鄰粘粒在一定條件下形成集合體的作用。聚沉的類型有：電解質(zhì)聚沉:發(fā)生在同性電荷粘粒之間,通過增加電解質(zhì)濃度或改變其中反離子成分,是顆粒聚沉。理解:當(dāng)參加電解質(zhì),濃度增大,擴(kuò)散層壓縮,電動(dòng)電位降低,兩個(gè)顆粒距離相接近,當(dāng)電動(dòng)電位降到零時(shí),粘粒最易聚沉,可見，電解質(zhì)濃度的增加,可使擴(kuò)散層厚度變薄,從而使粘粒聚沉.相互聚沉:懸液中帶電符號(hào)相反的兩種粘粒,可直接相互吸引而可形成集合體.聚沉的程度與兩者含量的比例有關(guān),當(dāng)兩者含量相等時(shí),聚沉最完全.枯燥聚沉:土在枯燥過程中,由于蒸發(fā)逐漸失去水分,孔隙溶液的濃度迅速增加,使土粒的擴(kuò)散層變薄,產(chǎn)生聚沉現(xiàn)象.凍結(jié)聚沉:在負(fù)溫條件下,土孔隙中水溶液開始有一局部凍結(jié),使未凍結(jié)的溶液中離子濃度增加,使土粒的擴(kuò)散層變薄,再加上冰的壓力,促使土粒相互靠近,因而產(chǎn)生聚沉現(xiàn)象.聚沉作用的意義：⑴在打隧道中，經(jīng)常用到凍結(jié)聚沉原理，來暫時(shí)凝固松散顆粒完成工作。⑵對(duì)“枯燥聚沉〞的研究，可以防范假集合體在工程中的應(yīng)用，防止事故的發(fā)生。⑶人們常利用“相互聚沉〞的原理來凈化水質(zhì)。穩(wěn)定作用原來成為集合體的土粒，由于擴(kuò)散層變厚〔或者使帶有相反電荷符號(hào)的土粒轉(zhuǎn)為帶有同號(hào)電荷，也能使擴(kuò)散層變厚〕當(dāng)粒間排斥力大于吸引力時(shí)，顆粒從新別離。集合體穩(wěn)定的方法有：集合體法:只能破壞局部假集合體。半分散法:破壞假集合體及局部抗水集合體。全分散法:使所有的集合體破壞分散。觸變與陳化(兩者并不是對(duì)立的,陳化也會(huì)是粘土的膠氣體系變化的結(jié)果)觸變:當(dāng)粘粒發(fā)生聚沉，如果受到外力如振動(dòng)，攪拌，電流等作用的影響，那么往往會(huì)“液化〞變成溶液或懸液，而當(dāng)這些外力作用停止后，它們又從新聚沉，這種作用稱為“觸變〞。產(chǎn)生觸變的條件①觸變性土的顆粒粒徑應(yīng)<0.01㎜,且小于0.001㎜的土粒為足夠的百分含量。②土粒形狀必須是片狀或長條狀，這樣才能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如果土粒是渾圓狀，那么不會(huì)發(fā)生觸變現(xiàn)象。例如：由蒙脫石粘粒組成的土，就具有觸變性。由石英顆粒組成的土，那么不具有觸變性。陳化：有的觸變性土，經(jīng)一定時(shí)間就失去了液化的能力，失去了原有的觸變性，這種變化是不可逆的，叫做“陳化〞。3土的結(jié)構(gòu)和土體結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)特征：土顆粒的大小、形狀、外表特征微觀結(jié)構(gòu)幾何學(xué)特征：結(jié)構(gòu)單元體在空間的排列狀況〔土的結(jié)構(gòu)〕能量學(xué)特征：結(jié)構(gòu)連結(jié)特征孔隙特征土的結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)原生結(jié)構(gòu)：層理〔土體結(jié)構(gòu)〕次生結(jié)構(gòu)：不連續(xù)面〔節(jié)理、裂隙等〕及其組合特征3.1土的結(jié)構(gòu)連結(jié)分類土的結(jié)構(gòu)連結(jié)：指組成土的顆粒之間的連結(jié)，組合關(guān)系，簡稱連結(jié)。按連結(jié)物質(zhì)性質(zhì)的分類〔1〕結(jié)合水連結(jié)：通過粒間的結(jié)合水膜而使鄰近土顆粒連結(jié)起來的連結(jié)形式?！?〕膠結(jié)連結(jié)：土粒由某些物質(zhì)膠結(jié)起來形成的連結(jié)?！?〕毛細(xì)水連結(jié)：砂土在潮濕時(shí)，砂粒、粉粒間有毛細(xì)水彎液面力〔或稱毛細(xì)壓力〕作用于土粒，將土粒暫時(shí)地連結(jié)在一起?！?〕冰連結(jié)：含冰凍土的一種暫時(shí)性連結(jié)?！?〕無連結(jié)：粒間呈無連接狀態(tài)。按連結(jié)力的性質(zhì)分類〔1〕化學(xué)連結(jié)：是由原子的外圍電子，即價(jià)電子來實(shí)現(xiàn)的連結(jié)?；瘜W(xué)連結(jié)包括：共價(jià)鍵連結(jié)、離子鍵連結(jié)、金屬鍵連結(jié)〔2〕靜電連結(jié)：電性不同的兩種粘粒直接吸引。〔3〕離子—靜電連結(jié)：帶負(fù)電荷的粘粒被介于其間的陽離子靜電吸引而成?！?〕毛細(xì)力連結(jié)：存在于土的三相交界面上，在毛細(xì)管內(nèi)的水形成彎液面力使土?？拷B結(jié)。〔5〕分子連結(jié)：是由分子力或范德華力來實(shí)現(xiàn)的。〔6〕磁性連結(jié)：粘粒外表存在著厚度約為0.05—0.5ūm的磁鐵質(zhì)薄膜引起的。接觸類型：同相型接觸、過渡型接觸、近凝聚型接觸、遠(yuǎn)凝聚型接觸。特征：從同相型接觸至遠(yuǎn)凝聚型接觸，連接力由強(qiáng)變?nèi)酰?xì)粒土的強(qiáng)度也由強(qiáng)變?nèi)酢?.2土的排列方式與孔隙類型排列方式指土顆粒排列的松緊程度。土的排列方式影響土的孔隙大小、類型和數(shù)量，而這些又會(huì)影響土的水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。粗粒土〔無粘性土〕的排列方式與孔隙類型〔1〕粗粒土的排列方式：松散孔隙比max：0.91緊密孔隙比min:0.35〔2〕特征：①土粒外表越光滑，越不易保持“松散排列〞，而易成為“緊密排列〞。②單粒排列的易變性，與土的粒度成分、顆粒形狀、礦物成分、粒間連結(jié)、土中含水情況有關(guān)。細(xì)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緊密排列的土：孔隙比<0.7細(xì)粒土的孔隙特征〔1〕孔隙特征：主要是指孔隙大小、形狀、分布及連通情況?！?〕細(xì)粒土孔隙類型：粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、溶蝕孔隙、大孔隙3.3土的結(jié)構(gòu)類型及研究方法粗粒土的微觀結(jié)構(gòu)類型〔1〕粗粒土的結(jié)構(gòu)主要為單粒結(jié)構(gòu)?！?〕根據(jù)單粒間的排列接觸關(guān)系：松散結(jié)構(gòu)、緊密結(jié)構(gòu)?！?〕結(jié)論：具有單粒排列的卵粒類土和砂類土，孔隙大，透水強(qiáng)，土粒間一般沒有內(nèi)聚力，但土粒相互依靠支撐，內(nèi)摩擦力較大，受壓力時(shí)土體積變化較小。細(xì)粒土的微觀結(jié)構(gòu)類型分類：骨架狀結(jié)構(gòu)、絮凝狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)、疊片狀結(jié)構(gòu)、凝塊狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)、海綿狀結(jié)構(gòu)、磁疇狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)狀結(jié)構(gòu)等。研究土結(jié)構(gòu)的方法粗粒土——粒度分析〔篩析法〕細(xì)粒土——X射線能譜和波譜分析法、壓汞法、電子顯微鏡等3.4土體結(jié)構(gòu)〔土的構(gòu)造〕土體結(jié)構(gòu)：土層組合和被節(jié)理、裂隙等切割后形成的土塊在土體內(nèi)排列、組合方式。物質(zhì)組成存在根底決定土的工程地質(zhì)性質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在形式土體結(jié)構(gòu)：原生結(jié)構(gòu)：是在土體形成時(shí)具有的一定的結(jié)構(gòu)特征。次生結(jié)構(gòu)：是在土體形成后經(jīng)地質(zhì)作用改造后形成的。①原生結(jié)構(gòu)：流水形成的層理、風(fēng)積形成的均質(zhì)結(jié)構(gòu)、殘積、洪積、冰積等形成的無序狀結(jié)構(gòu)。②次生結(jié)構(gòu)：塊狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、團(tuán)粒狀結(jié)、柱狀結(jié)構(gòu)、割裂狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)等。4土的物理性質(zhì)4.1土的根本物理性質(zhì)土的根本物理性質(zhì)包括土的密度、土的含水性和土的孔隙性。它們反映了土的三相物質(zhì)的比例關(guān)系，土的松密和干濕程度。土粒密度〔〕定義及公式：土粒密度是指土顆粒質(zhì)量ms與其體積Vs之比。獲?。罕戎仄糠ㄖ苯訙y得。意義：主要用來換算其它指標(biāo)。土的比重：指土粒質(zhì)量與同體積4℃時(shí)蒸餾水的質(zhì)量之比，無量綱。在數(shù)值上等于固體顆粒單位體積的質(zhì)量，表示式為：Gs=土的密度定義：土的密度是指土的總質(zhì)量m與總體積V之比,即土的單位體積的質(zhì)量?！?〕天然密度〔〕定義及公式：指天然狀態(tài)下土的密度。獲?。嚎稍谑覂?nèi)及現(xiàn)場直接測定，多采用環(huán)刀法或蠟封法。野外用挖探井法采取天然土樣時(shí)應(yīng)注意：①保持土的結(jié)構(gòu)不變，不擾動(dòng)。②保持土中的含水量不變。意義：它綜合反映了土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征，反映了三相物質(zhì)組成質(zhì)量和體積間的比例關(guān)系，可用來計(jì)算其它指標(biāo)?！?〕干密度〔〕定義及公式：土空隙中沒有水時(shí)干土的密度稱干密度。獲?。河猛恋奶烊幻芏燃昂视?jì)算得到。意義：反映了土粒排列的密實(shí)程度，反映了土的孔隙性，并常用來作為填土壓密程度的質(zhì)量要求指標(biāo)?！?〕飽和密度〔〕定義及公式：土的孔隙完全充滿水時(shí)的密度稱飽和密度，即土孔隙中全部充滿水時(shí)的單位土體積質(zhì)量。獲?。簱Q算得到。意義：反映了土的密實(shí)程度與孔隙充水情況?！?〕重度〔〕定義及公式：單位體積的土所承受的重力，其值等于土的質(zhì)量密度乘以重力加速度。①天然重度：②干重度：③飽和重度：④浮重度：地下水位以下的土，受到水的浮力作用，其數(shù)值等于飽和重度減去水的重度，又稱水下重度。土的含水性〔1〕含水率定義及公式：土中所含水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比為含水率。①天然含水率：獲?。簩?shí)驗(yàn)室烘干法測定。意義：土的天然含水率在很大程度上決定了土的力學(xué)性質(zhì)。②土的孔隙全部被水充滿時(shí)的含水率稱飽和含水率，用表示。意義：反映了土中孔隙充滿水時(shí)的含水特性，也反映了孔隙體積的多少。〔2〕飽和度定義及公式：反映土中孔隙的充水程度的量值。獲取：通過其它指標(biāo)換算得到。意義：能說明土中孔隙被水充滿的程度。飽和度值愈大，說明土中孔隙充水愈多。在工程上，主要用來評(píng)價(jià)砂土的飽和程度。按飽和度的大小將土的飽水程度劃分為如下三種狀態(tài)：＜50%為稍濕的；=50%-80%位很濕的；＞80%為飽和的。土的孔隙性土的孔隙性主要是指土孔隙的大小、形狀、分布特征、連通情況及孔隙總體積等，主要取決于土的粒度成分和土排列的疏密程度。研究土的孔隙性，除觀測孔隙大小，形狀，分布特征和連通情況外，還要重點(diǎn)研究土中孔隙體積的數(shù)量及其對(duì)土物理力學(xué)性質(zhì)的影響?！?〕孔隙率與孔隙比定義與公式：孔隙率和孔隙比是用來表示土中孔隙體積的數(shù)量及土的松密程度的兩個(gè)指標(biāo)。①孔隙率n是土的孔隙體積與土總體積之比。②孔隙比e是土的孔隙體積與土粒體積之比。孔隙率和孔隙比的大小取決于土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，是表征土結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)。獲?。和ㄟ^土粒密度、干密度和含水率計(jì)算得到。意義：是計(jì)算地基沉降和評(píng)價(jià)土密實(shí)程度的重要指標(biāo)。〔2〕砂土的相對(duì)密實(shí)度砂土的密實(shí)程度可以用相對(duì)密實(shí)程度Dr來判斷。獲?。嚎稍趯?shí)驗(yàn)室中通過倒轉(zhuǎn)法和擊實(shí)法測定。意義：①作為砂土振動(dòng)液化的判斷標(biāo)準(zhǔn)。②是評(píng)價(jià)砂土強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。③可以把砂土按密實(shí)程度分類〔見表4-1〕。表4-1砂土按相對(duì)密實(shí)度分類密實(shí)程度疏松的中密的密實(shí)的相對(duì)密實(shí)度0＜≤0.330.33＜≤0.660.66＜≤1〔3〕影響孔隙性的因素不同類型的土，由于其粒度成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)排列、土層埋藏條件及沉積歷史的不同，孔隙性有顯著差異。土的根本物理性質(zhì)指標(biāo)的求法和相互關(guān)系土的根本物理性質(zhì)指標(biāo)中的土粒密度、土的天然密度、土的含水率可以通過實(shí)驗(yàn)室直接測得，稱實(shí)測指標(biāo)；土的干密度、飽和密度、飽和度、孔隙率、孔隙比等指標(biāo)可通過上述三個(gè)指標(biāo)換算求得，稱導(dǎo)出指標(biāo)。土的孔隙性對(duì)土的根本物理性質(zhì)有決定意義，它支配著土的含水性和土的密度，在三個(gè)性質(zhì)中起主導(dǎo)作用。各指標(biāo)的換算關(guān)系見表4-2。表4-2土的根本物理性質(zhì)指標(biāo)土的性質(zhì)指標(biāo)名稱符號(hào)定義表達(dá)式單位常見值求得方法及常用換算公式實(shí)際意義土粒密度土粒密度土的固體顆粒的單位體積質(zhì)量g/cm32.65～2.75直接測定1.換算、、2.粒度分析計(jì)算式中應(yīng)用土的密度天然密度天然狀態(tài)下土的單位體積的質(zhì)量g/cm31.60～2.20直接測定1.換算、、2.工程計(jì)算應(yīng)用干密度土的單位體積中固體顆粒的質(zhì)量g/cm31.30～2.00直接測定或換算求得1.換算、2.評(píng)定土的密度程度飽和密度孔隙中全部充滿液態(tài)水時(shí)，土的單位體積質(zhì)量g/cm31.30～2.30換算求得1.工程計(jì)算應(yīng)用含水性天然含水率天然狀態(tài)下土中水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比%10～50直接測定1.換算、、、2.估算液性指數(shù)，說明土的稠度，用以評(píng)定地基承載力飽和含水率土的孔隙全部為水充滿時(shí)的含水率×100％%換算求得粗粒土可實(shí)測1.計(jì)算2.用質(zhì)量比率來表征土的空隙率飽和度土中水的體積與孔隙體積之比%0～100換算求得1.說明土的孔隙中充水程度2.評(píng)定砂土的地基承載力孔隙性孔隙率土的孔隙體積與土的總體積之比%33～50換算求得1.換算、2.工程計(jì)算應(yīng)用孔隙比土的孔隙體積與固體顆粒體積之比0.5～1.0換算求得1.換算、等2.評(píng)定砂土的密實(shí)程度3.壓縮試驗(yàn)資料整理應(yīng)用4.計(jì)算土層地基承載力例：：、及求：、、、、思路：①令②③④求得：、、、、4.2細(xì)粒土的稠度和可塑性細(xì)粒土的稠度及界線含水率細(xì)粒土的稠度：是指細(xì)粒土因含水率的變化而表現(xiàn)出的各種不同物理狀態(tài)。土的不同稠度狀態(tài)說明了由于含水量不同，土粒相對(duì)活動(dòng)的難易程度或土粒間的連接強(qiáng)度。界線含水率：隨著含水率的變化，土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N稠度狀態(tài)，相應(yīng)轉(zhuǎn)變點(diǎn)的含水率表4-3細(xì)粒土的稠度狀態(tài)和界限含水率稠度狀態(tài)特征界限含水率體積縮小方向

液態(tài)液流狀態(tài)土呈液體狀、薄層狀流動(dòng)觸變限

粘流狀態(tài)土似粘滯液體、厚層流動(dòng)液限〔塑性上限〕塑態(tài)粘塑狀態(tài)土具塑性體性質(zhì)，可塑成任意形狀，且能粘著于其它物體上粘著限稠塑狀態(tài)土具塑性體性質(zhì)，可塑成任意形狀，且不能粘著其它物體塑限〔塑性下限〕固態(tài)半固態(tài)土近似固體，力學(xué)強(qiáng)度較大，形狀固定，不能揉塑變形收縮限固態(tài)土具固體性質(zhì)，力學(xué)強(qiáng)度大，形狀大小固定體積不變細(xì)粒土的可塑性及其指標(biāo)塑限和液限是決定土工程性質(zhì)的兩個(gè)重要的界限含水率。當(dāng)土的含水率在塑限和液限范圍內(nèi)時(shí)，土處于塑態(tài)稠度，具有可塑性?？伤苄缘纳舷驴梢杂伤芟藓鸵合捱@兩個(gè)界限含水率的差值大小來反映，二者差值愈大，意味著細(xì)粒土處于塑態(tài)的含水率變化范圍大，可塑性愈高；反之兩者差值愈小，土的可塑性愈低。塑性指數(shù)：指液限含水率和塑限含水率的差值，應(yīng)用時(shí)通常去掉百分號(hào)，用表示：=-土可塑性的強(qiáng)弱，主要取決于土中粘粒含量和粘粒礦物的親水程度。土中粘粒含量愈多，粘粒礦物的親水性愈強(qiáng)時(shí)，值愈大，那么土的塑性愈強(qiáng)。表4-4按塑性指數(shù)IP對(duì)粘性土稠度狀態(tài)的分類分類的標(biāo)準(zhǔn)名稱分類的IP界限值及土的名稱13710131417251962年水電部《土工試驗(yàn)操作規(guī)程》砂土砂壤土壤土粘土1982年地礦部《土工試驗(yàn)規(guī)程》砂土亞砂土輕亞粘土中亞粘土重亞粘土輕粘土重粘土1985年鐵道部《鐵路橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》砂土粘砂土砂粘土粘土1989年建設(shè)部《建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔砂土〕粉土〔輕亞粘土〕粉質(zhì)粘土〔亞粘土〕粘土1992年北京市標(biāo)準(zhǔn)《北京地區(qū)建筑地基根底勘察設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》砂質(zhì)粉土粘質(zhì)粉土粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土粘土液性指數(shù)：是用來判斷粘性土天然稠度狀態(tài)的塑性指標(biāo)，用土的天然含水率和塑限含水率之差與塑性指數(shù)的比值來表示：=表4-5按液性指數(shù)IL對(duì)粘性土稠度狀態(tài)的分類液性指數(shù)0<0.25<0.75<＞1.0稠度狀態(tài)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流塑細(xì)粒土稠度變化的本質(zhì)細(xì)粒土稠度狀態(tài)的變化，是由于土中含水率增減引起的，其實(shí)質(zhì)是由于土顆粒周圍結(jié)合水厚度或者擴(kuò)散層厚度發(fā)生了變化，使土粒間連接強(qiáng)度發(fā)生變化所致。當(dāng)土中含水率較小時(shí)，<,土粒外表只有極薄的固定層水，土呈固態(tài)。隨著含水率的增多，當(dāng)<,土粒外表結(jié)合水膜增厚，土進(jìn)入半固體狀態(tài)。當(dāng)土中水分繼續(xù)增多，<,土粒外表擴(kuò)散層弱結(jié)合水膜增厚，土進(jìn)入粘塑狀態(tài)。當(dāng)土中含水率繼續(xù)增大到>時(shí)，土粒擴(kuò)散層外圍出現(xiàn)自由液態(tài)水，土進(jìn)入液流狀態(tài)。固態(tài)半固態(tài)可塑態(tài)流動(dòng)態(tài)ω％收縮限——塑限含水率——液限含水率——影響細(xì)粒土可塑性的因素細(xì)粒土可塑性的強(qiáng)弱取決于土粒外圍擴(kuò)散層弱結(jié)合水的最大可能含量，即取決于液限和塑限含水量差值的大小。擴(kuò)散層愈厚，弱結(jié)合水含量愈多時(shí)，愈大，土的可塑性愈強(qiáng)。因此，影響擴(kuò)散層厚度的因素，也就是影響粘性土塑性的因素，包括土的礦物成分、粒度成分、水溶液的化學(xué)成分、濃度和pH值。〔1〕礦物成分和粒度成分是影響細(xì)粒土塑性的最主導(dǎo)因素?！?〕溶液的化學(xué)成分，濃度和pH值對(duì)土的可塑性的影響是通過對(duì)擴(kuò)散層的厚度的影響表現(xiàn)出來的。研究細(xì)粒土的稠度和可塑性的意義細(xì)粒土的稠度反映了土粒間的連接強(qiáng)度，塑性反映了土粒與水相互作用的程度，在一定程度上說明了土中粘粒的含量和礦物成分的親水程度。稠度狀態(tài)能反映土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此，稠度和塑性與土的力學(xué)性質(zhì)直接相關(guān)，塑性指標(biāo)是細(xì)粒土物理性質(zhì)的重要參數(shù)，是評(píng)價(jià)粘性土變形和強(qiáng)度的根底。4.3土的脹縮性及崩解性研究土的脹縮性及崩解性的意義細(xì)粒土由于含水率的增加土體積增大的性能稱為膨脹性；由于含水率的減少土體積減少的性能稱為收縮性；土由于浸水而產(chǎn)生崩解散體的特性稱為崩解性。土的膨脹，收縮和崩解對(duì)某些基坑、邊坡、坑道壁及地基的穩(wěn)定性有著重要的影響。土的膨脹可造成基坑、坑壁的隆起或邊坡的滑移，道路翻漿；土體積的收縮時(shí)常伴隨著產(chǎn)生裂隙，從而增大了土的透水性，降低了土的強(qiáng)度和斜坡表層土的穩(wěn)定性；而崩解時(shí)常造成塌岸現(xiàn)象，影響邊坡穩(wěn)定性。因此，研究土的脹縮性和崩解性對(duì)工程建筑的平安和穩(wěn)定具有重要意義。土的膨脹性及其指標(biāo)對(duì)于土吸水膨脹，失水收縮的原因，有多種解釋。但多數(shù)認(rèn)為，主要是由于粘粒與水作用后，由于雙電層的形成，使擴(kuò)散層或弱結(jié)合水厚度變化所致；或者是由于某些親水性較強(qiáng)的粘土礦物〔如蒙脫石〕層間結(jié)合水的吸入或析出所致。表征土膨脹性的指標(biāo)主要有：膨脹率、自由膨脹率、膨脹力、膨脹含水量。膨脹率定義：原狀土在一定壓力下，在有側(cè)限條件下浸水膨脹穩(wěn)定后的高度也原高度之比。獲?。菏覂?nèi)實(shí)驗(yàn)――環(huán)刀法自由膨脹率定義：將一定體積的擾動(dòng)烘干土樣經(jīng)充分吸水膨脹穩(wěn)定后，測得的增加體積與原干體積之比。膨脹力定義：原始土樣在體積不變時(shí)，由于浸水膨脹時(shí)產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。意義：衡量土的膨脹趨勢和考慮地基承載能力。膨脹含水率定義：土樣膨脹穩(wěn)定后的含水率，此時(shí)擴(kuò)散層厚度已達(dá)最大厚度。結(jié)合水含量增至極限狀態(tài)?！翗优蛎浄€(wěn)定后土中水的質(zhì)量；——干土樣的質(zhì)量。土的收縮性及其指標(biāo)土的收縮是由于土中水分減少引起的。一般認(rèn)為，土的失水收縮主要是因?yàn)殡p電層變薄，結(jié)合水減少引起的?？s限：土中水分進(jìn)一步減少而土體積不再縮小時(shí)的含水率?？s性指數(shù)：是指液限與縮限為土于水相互作用后土體積隨含水率變化的上、下界限?？s性指數(shù)的大小，可以說明含水率的變化土體積變化的大小。表征土收縮性的指標(biāo)有:〔1〕體縮率定義：土樣失水收縮減少的體積與原體積之比，以百分率表示?！?〕線縮率定義：土樣失水收縮減少的高度與原高度之比，以百分率表示?！?〕收縮系數(shù)定義：原狀土樣在直線收縮階段，含水率每減少1%的豎向線縮率。收縮性指標(biāo)均可通過實(shí)驗(yàn)法測得。影響土膨脹性和收縮性的因素土的膨脹性、收縮性及崩解性均說明土粒于水作用時(shí)的穩(wěn)定程度，統(tǒng)稱為土的抗水性。一般情況下，脹縮性強(qiáng)的土收縮性也強(qiáng)；但軟粘土及淤泥質(zhì)土具有強(qiáng)烈收縮性，而膨脹性較弱。土的脹縮性本質(zhì)，由于擴(kuò)散層及弱結(jié)合水厚度的變化，引起土粒間距離增加或減少。因此，影響擴(kuò)散層和結(jié)合水厚度的因素，也是影響脹縮性的因素。影響因素：土的粒度成分和礦物成分，土的天然含水率，土的密實(shí)度，土的結(jié)構(gòu)，水溶液介質(zhì)的性質(zhì)及外部壓力等。土的崩解性及其影響因素定義：土由于浸水而產(chǎn)生崩散解體的特性，又叫濕化性。評(píng)價(jià)粘性土的崩解性一般采用以下三個(gè)指標(biāo)：〔1〕崩解時(shí)間：一定體積的土樣完全崩解所需要的時(shí)間；〔2〕崩解特征：土樣在崩解工程中的各種現(xiàn)象；〔3〕崩解速度：土樣在崩解過程中重力的損失與原土樣質(zhì)量之比和時(shí)間的關(guān)系。對(duì)工程的影響：崩解常造成塌岸現(xiàn)象，影響邊坡的穩(wěn)定性。意義：對(duì)工程建筑的平安與穩(wěn)定性有重要意義。影響因素：土的膨脹性，水溶液成分也濃度和土的結(jié)構(gòu)。4.4土的毛細(xì)性〔1〕定義：在彎液面力的作用下，沿毛細(xì)孔隙向各方向運(yùn)動(dòng)的性能。毛細(xì)水主要存在于孔徑0.002~0.5mm的毛細(xì)孔隙中〔多存在于微細(xì)砂及粉土中〕〔2〕意義：對(duì)于由地下水位變化而引起的地面沼澤地、鹽漬化、建筑物地基強(qiáng)度變化及附加沉降等具有實(shí)際意義?！?〕評(píng)價(jià)指標(biāo)：彎液面力，毛細(xì)上升速度及毛細(xì)上升高度砂土及粘粒較少的細(xì)粒土的毛細(xì)上升高度服從孔隙愈小上升高度愈高的規(guī)律；粘性土及粘粒較多的細(xì)粒土的毛細(xì)上升高度不一定服從孔隙愈小上升高度愈高的規(guī)律?！苍颍航Y(jié)合水的粘滯阻力有關(guān)?！?.5土的透水性〔1〕定義：水在土的孔隙中滲透流動(dòng)的性能?！?〕意義：在計(jì)算漏水量，水庫或渠溝滲漏，地下水回水浸沒，以及地基沉降與時(shí)間關(guān)系等問題時(shí)，都需要研究土的透水性。〔3〕評(píng)價(jià)指標(biāo)：滲透系數(shù)。〔4〕影響因素：主要有粒度成分，礦物成分，溶液中陽離子成分及濃度，以及土的機(jī)構(gòu)和構(gòu)造等。5土的力學(xué)性質(zhì)研究意義土作為建筑物地基時(shí)，建筑物荷重通過根底傳到地基中。當(dāng)壓應(yīng)力超過土的阻力時(shí)，土層產(chǎn)生壓縮變形，引起建筑物下沉；當(dāng)土中的剪應(yīng)力超過土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土內(nèi)產(chǎn)生剪切變性，使局部土層發(fā)生剪切破壞，當(dāng)剪切變形范圍逐漸擴(kuò)大成連續(xù)的滑動(dòng)面時(shí)，那么土體產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，危及建筑物的平安穩(wěn)定。所以在確定地基土承載能力時(shí)，必須研究土的壓縮性和抗剪性，并結(jié)合建筑物特征，掌握地基土可能產(chǎn)生的最大沉降量和沉降差及地基的穩(wěn)定性，使其限制在允許的范圍內(nèi)。5.1土的壓縮性土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)壓縮性：是指土在壓力作用下壓縮變形，體積變小的性能?！?〕土體被壓縮變小的三種可能：土粒本身的壓縮變形孔隙中不同形態(tài)的水和氣體的壓縮變形孔隙中局部水和氣體被擠出，土粒相互靠攏使孔隙體積減少?！?〕土的壓縮性的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：是土孔隙中的水分和氣體排除，土粒相互移動(dòng)緊密排列，從而引起孔隙體積減少的過程。特點(diǎn)：土的壓縮：飽和土：主要是孔隙中的水被排出非飽和土：首先是氣體被排出，后同飽水土的壓縮過程土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)土的壓縮試驗(yàn)：室內(nèi)壓縮試驗(yàn)〔側(cè)限壓縮實(shí)驗(yàn)〕載荷試驗(yàn)〔無側(cè)限壓縮試驗(yàn)〕〔1〕室內(nèi)壓縮試驗(yàn)可求得壓縮系數(shù)а，壓縮指數(shù)Cc，壓縮模量Es圖5-1壓縮曲線由圖5-1壓縮曲線e——孔隙比h0——加壓前土樣高度h——壓縮變形量由壓縮曲線〔圖5-1〕可知：壓縮曲線較陡，說明土的壓縮性較高；壓縮曲線平緩，說明土的壓縮性低。因此，壓縮曲線的形狀，明土的壓縮性的上下。壓密定律=——壓縮系數(shù)，單位是MP它說明：在壓力變化范圍不大時(shí)，孔隙比的變化〔減小值〕與壓力的變化〔增大值〕成正比。的意義：判斷土的壓縮性的強(qiáng)弱和用于土力學(xué)計(jì)算同一種土的壓縮系數(shù)并不是常數(shù)，而是隨所取壓力變化范圍的不同而變的，因此，評(píng)價(jià)不同種類和狀態(tài)土的壓縮系數(shù)大小，必須以同一壓力變化范圍來比擬。工程實(shí)際中，常以p=0.1Mpa至p=0.2MPa的壓縮系數(shù)，即作為判斷土的壓縮性的標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)＜0.1Mp時(shí)，為低壓縮性土；當(dāng)0.1≤＜0.5Mp時(shí)，為中壓縮性土；當(dāng)≥0.5Mp時(shí)，為高壓縮性土。壓縮指數(shù)壓縮模量Es壓縮模量：是指在側(cè)限條件下受壓時(shí)，某壓力段壓應(yīng)力增量△σ與壓應(yīng)變?cè)隽俊鳓胖?，表達(dá)式為：工程上常用壓力從0.1MPa至0.2MPa或至0.3MPa范圍內(nèi)的或來判斷土的壓縮性或計(jì)算壓縮模量。壓縮系數(shù)荷載試驗(yàn)和變形模量圖5-2載荷試驗(yàn)成果〔a〕－s-p曲線；〔b〕－圖5-2載荷試驗(yàn)成果〔a〕－s-p曲線；〔b〕－s-t曲線p—s曲線oa段：壓密變形階段――彈性變形ab段：剪切變形階段――塑性變形，局部破壞b點(diǎn)以后：完全破壞階段〔2〕變形模量定義：土的變形模量是指土在無側(cè)限條件下受壓時(shí)，壓應(yīng)力增量與壓應(yīng)變?cè)隽恐?，即E0和Es的異同相同點(diǎn)：土的變形模量E0和壓縮模量Es都是評(píng)價(jià)土的壓縮性和計(jì)算地基變形的重要指標(biāo)。不同點(diǎn)：Es是在側(cè)限條件下，通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)求得，E0是在無側(cè)限條件下，荷載試驗(yàn)求得。土的變形模量和彈性模量的關(guān)系土的變形模量E0和彈性模量Es，是判斷土壓縮性和計(jì)算地基變形的重要指標(biāo)，工程上常常需要通過壓縮模量來換算土的變形模量。如下：E0=Es令=那么：E0=βEs圖5-3土的彈性變形和剩余變形圖5-3土的彈性變形和剩余變形1-壓縮曲線；2-膨脹曲線3-剩余變形；4-彈性變形土的變形可分為彈性變形和剩余變形〔圖5-3〕，彈性變形主要是結(jié)合水膜的變形、封閉氣體的壓縮和土粒本身的彈性變形等，剩余變形是加荷過程中土粒和結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生了相對(duì)位移，改變了原有接觸點(diǎn)的位置，以及孔隙水和氣體從孔隙中被擠出，結(jié)構(gòu)單元的破壞和土顆粒被壓碎等形成的變形。不同狀態(tài)的土其壓縮曲線不同〔圖5-4、圖5-5、圖5-6〕，這說明歷史上的荷載作用，使土層保存一定的結(jié)構(gòu)性，對(duì)土的壓縮性有一定影響。土的前期固結(jié)壓力：是指土層在過去歷史上曾經(jīng)受到的最大固結(jié)壓力，用表示。超固結(jié)比：指將土的前期固結(jié)壓力與目前上覆土的自重壓力的比值。，用OCR表示。根據(jù)固結(jié)比，可把天然土層分為三種不同的固結(jié)狀態(tài)：〔1〕=,OCR=1，稱正常固結(jié)土，是指目前土層的自重壓力就是該地層在歷史上所受過的最大固結(jié)壓力?！?〕>，OCR>1，稱超固結(jié)土，是指土層在歷史上所受過的最大固結(jié)壓力大于現(xiàn)有土地的自重壓力?！?〕<，OCR<1，稱欠固結(jié)土，指土層在自重壓力下尚未完成固結(jié)。由此，前期固結(jié)壓力是反映土層原始應(yīng)力狀態(tài)的一個(gè)指標(biāo)。一般，當(dāng)施加于土層的荷重小于或等于土的前期固結(jié)壓力時(shí)，土層的壓縮變形量將極小，甚至可以忽略不計(jì)；當(dāng)荷重超過凸的前期固結(jié)壓力時(shí)，土層的壓縮變形量將會(huì)有很大變化。圖5-4擾動(dòng)飽和粘性土的壓縮曲線ab－壓縮主支曲線；bc－膨脹曲線；cd再壓縮曲線圖5-5重復(fù)荷載作用下的壓縮曲線線圖5-6擾動(dòng)土和原狀土的壓縮曲線圖5-4擾動(dòng)飽和粘性土的壓縮曲線ab－壓縮主支曲線；bc－膨脹曲線；cd再壓縮曲線圖5-5重復(fù)荷載作用下的壓縮曲線線圖5-6擾動(dòng)土和原狀土的壓縮曲線1-擾動(dòng)土；2-飽和原狀土；3-未飽和原狀土由于土松軟多孔，它在荷重作用下的壓縮變形不能瞬時(shí)就到達(dá)穩(wěn)定，而是需要有個(gè)時(shí)間過程，所需時(shí)間長短隨土層性質(zhì)，排水條件和地基情況而不同。飽和土地基的滲透固結(jié)過程，實(shí)質(zhì)是孔隙水壓力向有效壓力轉(zhuǎn)移的過程，也就是孔隙水壓力消散與有效壓力增長的過程。粘性土的壓縮過程是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題。特別是對(duì)高塑性的軟粘土，在建筑物荷重作用下，當(dāng)孔隙水壓力消失后，壓縮仍在緩慢繼續(xù)進(jìn)行。非飽和粘性土的壓縮過程與飽和土固結(jié)特性不同。在固結(jié)開始時(shí)，孔隙中的氣體排出，封閉氣體被壓縮和局部溶解于水中，因而固結(jié)速度比飽和土塊。但隨著固結(jié)過程的開展，土中封閉氣體阻礙水的滲透，固結(jié)速度又比飽和土慢。圖5-7不同土的壓縮曲線圖5-7不同土的壓縮曲線1-粘土；2-亞粘土；3-亞砂土；4-砂土影響土壓縮性的主要因素有：〔1〕粒度成分和礦物成分的影響〔圖5-7〕細(xì)粒土在可塑狀態(tài)下，隨著粘粒含量的增多，可使結(jié)合水膜增厚，孔隙比增大，土的透水性減弱，壓縮性增高而壓縮過程緩慢。粗粒土土粒愈粗，外表愈粗糙，接觸面積大，摩擦阻力大，壓縮量小而壓縮過程愈快?！?〕含水率的影響細(xì)粒土隨著含水率的增大，土的壓縮性增強(qiáng)。粗粒土中水一般起潤滑作用，可減少摩擦阻力，所以含水率高的粗粒土的壓縮性也高些?！?〕密實(shí)度的影響粘性土的密實(shí)度與連接有關(guān)，隨著密實(shí)度的增大，連接增強(qiáng)，土的壓縮性減弱。密實(shí)度對(duì)粗粒土力學(xué)性質(zhì)影響很大。密實(shí)度越大，土的壓縮性越弱?！?〕結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響著土的連結(jié)強(qiáng)度，擾動(dòng)土的壓縮性比原狀土增強(qiáng)。〔5〕構(gòu)造特征的影響土中結(jié)構(gòu)面的存在往往增強(qiáng)了土的壓縮性，當(dāng)作用力垂直于結(jié)構(gòu)面延伸方向時(shí)，將提高土的壓縮性；當(dāng)不連續(xù)面平行于作用力方向時(shí)，對(duì)壓縮性沒有明顯影響?！?〕受理歷史的影響細(xì)粒土前期固結(jié)壓力的影響是很顯著的。當(dāng)其他條件相同時(shí)，超壓密粘性土的壓縮性往往腳的。〔7〕增荷率和加荷速度的影響〔圖5-8〕增荷率小時(shí)，細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)連接力被破壞的程度不大，壓縮量較??；反之，壓縮量那么較大?！?〕動(dòng)荷載的作用在動(dòng)荷載作用下，土將纏身附加的壓縮變形。圖5-8加荷速度對(duì)土壓縮性的影響1-天然環(huán)境中緩慢壓縮；2-建筑物施工期間的壓縮；圖5-8加荷速度對(duì)土壓縮性的影響1-天然環(huán)境中緩慢壓縮；2-建筑物施工期間的壓縮；3-原狀土室內(nèi)壓縮試驗(yàn)；4-擾動(dòng)土室內(nèi)快速壓縮試驗(yàn)土的抗剪強(qiáng)度及剪切破壞的本質(zhì)土的抗剪強(qiáng)度：是指土具有的抵抗剪切破壞的極限強(qiáng)度，而土的抗剪性是指土具有抗剪強(qiáng)度的特性。土的強(qiáng)度是指土的抗剪強(qiáng)度。剪切破壞的本質(zhì)：土體的剪切破壞是沿某個(gè)面發(fā)生了與剪切方向一致的相對(duì)移動(dòng)，這個(gè)面稱為剪切面，嚴(yán)格地說應(yīng)是剪切帶。剪切帶范圍內(nèi)的土粒不同程度都發(fā)生了位移。土具有抵抗剪切變形的能力是有土本身的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)決定的。土的剪切試驗(yàn)圖5-9土的τf－σ關(guān)系曲線a－粗粒土；b－細(xì)粒土〔圖5-9土的τf－σ關(guān)系曲線a－粗粒土；b－細(xì)粒土剪切定律：土的抗剪強(qiáng)度由土的內(nèi)摩擦力δtg?和內(nèi)聚力C兩局部組成，內(nèi)摩擦力與剪切面上的法向壓力成正比，其比值即為土的內(nèi)摩擦系數(shù)tg?。粗粒土：tg?，的抗剪強(qiáng)度決定于與法向應(yīng)力成正比的內(nèi)摩擦力δtg?〔滑動(dòng)阻力、滾動(dòng)阻力、咬合力〕〔圖5-9a〕。細(xì)粒土：tg?+C的抗剪強(qiáng)度決定于粒間連結(jié)強(qiáng)度〔結(jié)合水連結(jié)、膠結(jié)連結(jié)、毛細(xì)連結(jié)〕、粘滯阻力〔圖5-9b〕。土的內(nèi)摩擦角T和內(nèi)聚力C稱為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。直剪實(shí)驗(yàn)存在的一些問題：實(shí)驗(yàn)是固定剪切面，而該面不一定是土樣的軟弱面；試樣面積小，剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻；實(shí)驗(yàn)不能嚴(yán)格控制排水程度和測定孔隙水壓力；剪切過程中，剪切面逐漸減小，而計(jì)算強(qiáng)度時(shí)仍按原面積計(jì)算，因此產(chǎn)生誤差?！?〕三軸剪切試驗(yàn)圖5-10三軸剪切試驗(yàn)成果常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)是目前測定土的抗剪強(qiáng)度的較理想的試驗(yàn)。它是根據(jù)土樣處于極限狀態(tài)時(shí)，最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力和土的強(qiáng)度指標(biāo)C，之間的關(guān)系來確定的〔圖5-10〕。圖5-10三軸剪切試驗(yàn)成果〔3〕無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，實(shí)際上是三軸剪切試驗(yàn)的一種特例，試驗(yàn)可以在無測限壓力儀或三軸儀上進(jìn)行，主要用來測定飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度。試驗(yàn)時(shí)，使圓柱形土樣在側(cè)向不受限制的情況下，施加垂直壓力，直至土樣被破壞。抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確實(shí)定〔?，C〕〔1〕總應(yīng)力法定義：是用剪切面上的總應(yīng)力來表示土的抗剪強(qiáng)度，即tg?+C排水剪〔慢剪〕：tg+總應(yīng)力法不排水剪〔快剪〕：tg+固結(jié)不排水剪〔固結(jié)快剪〕：tg+>>>>在解決土體強(qiáng)度和穩(wěn)定問題時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體工程中的實(shí)際排水情況選取相近似的試驗(yàn)方法測定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)〔參見表5-1〕。表5-1粘性土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用抗剪強(qiáng)度指標(biāo)模擬的工程情況應(yīng)用情況舉例類別三軸試驗(yàn)直剪試驗(yàn)加載速率透水性或排水條件固結(jié)、破壞情況總應(yīng)力指標(biāo)不排水〔UU〕快剪〔Q〕快差土體在加載過程中來不及固結(jié)就被破壞1.透水性差〔如粘土、粉質(zhì)粘土等〕或排水條件差〔如地基中無砂夾層〕、施工速度快的粘性土地基穩(wěn)定分析2.施工期短的軟粘土地基堤壩的穩(wěn)定分析固結(jié)不排水剪〔CU〕固結(jié)快剪〔R〕快好土體在加載破壞前，已完成固結(jié)，在破壞時(shí)來不及排水1.一般粘性土地基的穩(wěn)定分析2.天然土坡上建筑物地基的穩(wěn)定分析3.建筑物加層時(shí)地基穩(wěn)定分析4.抗震穩(wěn)定分析慢差固結(jié)排水剪〔CD〕慢剪〔S〕慢好土體在整個(gè)加載過程和破壞時(shí)均不產(chǎn)生超靜孔隙水壓力1.透水性好，施工極慢的粘性土地基穩(wěn)定分析2.地基長期穩(wěn)定分析3.軟基上施工速率極慢的堤壩的穩(wěn)定分析有效應(yīng)力指標(biāo)有效應(yīng)力法反映了抗剪強(qiáng)度的本質(zhì)，可用于分析地基或土工建筑物加載后任何時(shí)刻的穩(wěn)定狀況1.地基穩(wěn)定計(jì)算2.土壩在穩(wěn)定滲流期下游坡的穩(wěn)定分析3.土壩在水位驟降時(shí)上游坡的穩(wěn)定計(jì)算〔2〕峰值強(qiáng)度和剩余強(qiáng)度剪應(yīng)力曲線〔圖5-11、圖5-12〕說明，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)峰值以后，假設(shè)繼續(xù)剪切，剪應(yīng)力會(huì)隨剪切位移的增加而顯著增加，最后到達(dá)某一穩(wěn)定的最小剪應(yīng)力值，依此確定的抗剪強(qiáng)度稱為剩余強(qiáng)度。按峰值時(shí)的最大剪應(yīng)力值確定的抗剪強(qiáng)度稱土的峰值強(qiáng)度。圖5-11粘土的τ－r圖5-11粘土的τ－r關(guān)系曲線及強(qiáng)度曲線a：1-超固結(jié)粘土；2-正常固結(jié)粘土；b:1-超固結(jié)粘土峰值強(qiáng)度曲線；2-正常固結(jié)粘土峰值強(qiáng)度曲線；3-剩余強(qiáng)度曲線土的蠕變特性和長期強(qiáng)度土的蠕變：在長期不變的剪應(yīng)力作用下，剪切變形隨時(shí)間而緩慢增長的現(xiàn)象。這種蠕變現(xiàn)象會(huì)造成土的變形量的增加和抗剪強(qiáng)度的降低。產(chǎn)生蠕變的原因，主要是在長期不變剪應(yīng)力作用下，土的內(nèi)聚力隨時(shí)間的增長而逐漸減小，引起土發(fā)生不間斷地緩慢變形。因此，蠕變現(xiàn)象的產(chǎn)生，主要取決于土的連結(jié)隨時(shí)間的變化，與親水礦物成分和獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。土的蠕變特性和強(qiáng)度衰減現(xiàn)象多在透水性很弱、含水率高的正常壓密軟粘土、淤泥以及凍土、黃土等土中出現(xiàn)。長期強(qiáng)度：指某一較長剪切歷時(shí)的強(qiáng)度。圖5-12圖5-12砂土的τ－r關(guān)系曲線及砂土的強(qiáng)度曲線a：1-密砂土；2-松砂土；b:1-密砂土峰值強(qiáng)度曲線；2-松砂土峰值強(qiáng)度曲線〔密砂土的剩余強(qiáng)度曲線〕影響土抗剪強(qiáng)度的主要因素總的來說，土的抗剪強(qiáng)度，主要取決于連接和密實(shí)度。連接愈強(qiáng)，內(nèi)聚力愈大；密實(shí)度愈大，內(nèi)摩擦力愈大，同時(shí)，內(nèi)聚力也愈強(qiáng)。細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度主要取決于連結(jié)，粗粒土主要取決于粒度和密實(shí)度?！?〕粒度成分和礦物成分的影響：粒度成分細(xì)粒土，粘粒含量多，結(jié)合水膜厚，內(nèi)磨檫角小，抗剪強(qiáng)度低粗粒土的土粒愈粗，外表愈粗糙，摩擦阻力越大，?角愈大礦物成分由于不同礦物的顆粒形狀不同，有的為片狀，有的為粒狀。不同礦物顆粒形狀對(duì)土的摩擦阻力也有不同影響?！?〕天然含水率的影響隨著天然含水率或液性指數(shù)的增大，粒間連結(jié)減弱，強(qiáng)度降低?！?〕密實(shí)度的影響隨著密實(shí)度增大，土粒間接觸點(diǎn)增多，細(xì)粒土連接增強(qiáng)，土的強(qiáng)度增高?！?〕結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響土的連接強(qiáng)度。原狀土和擾動(dòng)土的連接強(qiáng)度是不一樣的。擾動(dòng)土由于結(jié)構(gòu)被破壞，連結(jié)削弱，抗剪強(qiáng)度顯著降低?！?〕構(gòu)造特征的影響由于不連續(xù)面的存在，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的各向異性。此外，不連續(xù)面的粗糙程度，結(jié)合程度和延續(xù)性都對(duì)圖抗剪強(qiáng)度有較大影響。〔6〕受力條件的影響垂直壓力越大，抗剪強(qiáng)度越高，超固結(jié)土強(qiáng)度較高?！?〕動(dòng)荷載的影響相同的土，在動(dòng)載荷作用下抗剪強(qiáng)度比在靜荷載作用下要小。振動(dòng)強(qiáng)度越大，土的抗剪強(qiáng)度降低越明顯。動(dòng)荷載使土的抗剪強(qiáng)度降低，其中砂土較顯著，飽水土又比非飽水土顯著，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致發(fā)生液化和觸變現(xiàn)象。5.3土的擊實(shí)性研究土擊實(shí)性的意義經(jīng)過搬運(yùn)未經(jīng)壓實(shí)的填土，原狀結(jié)構(gòu)已被破壞，孔隙，空洞較多，土質(zhì)不均勻，壓縮量大，強(qiáng)度低，抗水性能差。為了改善填土的過程性質(zhì)，提高土的強(qiáng)度，降低土的壓縮性和滲透性，必須按照一定的標(biāo)準(zhǔn)，采用重錘夯實(shí)，機(jī)械碾壓或振動(dòng)等方法將土壓實(shí)到一定標(biāo)準(zhǔn)，以滿足工程的質(zhì)量要求。研究土的填筑特性，常用現(xiàn)場填筑試驗(yàn)和室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)兩種方法。前者可以查明填筑條件和填筑效果的關(guān)系。后者，是在一定條件下用錘擊法將土擊實(shí)，以研究土在不同擊實(shí)功能下的擊實(shí)特性，以便獲取設(shè)計(jì)數(shù)值，為工程設(shè)計(jì)提供初步的填筑標(biāo)準(zhǔn)。土的擊實(shí)性及其本質(zhì)土的擊實(shí)性是指用重復(fù)性的沖擊動(dòng)載荷可將土壓密的性質(zhì)。土的壓密程度用干密度來表示，它與土的含水率和擊實(shí)功關(guān)系密切。研究土的擊實(shí)性的目的在于揭示擊實(shí)作用下?lián)魧?shí)功與土的干密度、含水率三者之間的關(guān)系和根本規(guī)律，從而確定適合工程需要的填土的干密度與相應(yīng)的含水率，以及為到達(dá)相應(yīng)擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)所需要的最小擊實(shí)功。擊實(shí)曲線說明，在某一擊實(shí)功的作用下，土在不同含水率時(shí)有不同的干密度。當(dāng)含水率較小時(shí)，隨著含水率的增加，擊實(shí)后土的干密度有所提高；但當(dāng)含水率超過一定值后，隨著含水率的增加，擊實(shí)土的干密度反而降低。在擊實(shí)曲線上的干密度的峰值，稱為最大干密度；與之相對(duì)應(yīng)的含水率，稱為最優(yōu)含水率，它表示在擊實(shí)功一定的情況下，到達(dá)最大干密度時(shí)的含水率。在一定的擊實(shí)功作用下，土的最優(yōu)含水率與土的性質(zhì)有關(guān)。細(xì)粒土的最優(yōu)含水率一般在朔限附近，約為液限的0.55～0.65倍。土在一定含水率的情況下，擊實(shí)功愈大，所得的擊實(shí)效果愈好。土的擊實(shí)性與土質(zhì)情況〔礦物成分和粒度成分〕、所處狀態(tài)〔含水率〕和擊實(shí)條件關(guān)系最密切。影響土擊實(shí)性的主要因素土的擊實(shí)性與土質(zhì)情況〔礦物成分和粒度成分〕，所處狀態(tài)〔含水率〕和擊實(shí)條件關(guān)系最為密切。土料中所含有機(jī)質(zhì)對(duì)土的擊實(shí)效果有不良的影響。6土的工程地質(zhì)分類及各類土的工程地質(zhì)特性6.1土的工程地質(zhì)分類土的工程地質(zhì)分類的根本類型土的工程地質(zhì)分類，按其具體內(nèi)容和適用范圍，可以概括的分為三種根本類型：〔1〕一般性分類。對(duì)包括工程建筑常遇到的各類土，考慮土的主要工程地質(zhì)特性進(jìn)行劃分。是最常見的土分類，又稱通用分類?！?〕局部性分類。僅根據(jù)一個(gè)或較少的幾個(gè)專門指標(biāo)，或僅對(duì)局部土進(jìn)行分類。是一般性分類的補(bǔ)充和開展。〔3〕專門性分類。根據(jù)某些工程部門的具體需要而進(jìn)行的分類。是一般性分類在實(shí)際運(yùn)用中的補(bǔ)充和開展。土的工程地質(zhì)分類的一般原那么和形式三類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：第一級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)：即地質(zhì)成因分類。第二類分類標(biāo)準(zhǔn)：即土質(zhì)分類：粒度成分和塑性特征。第三級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)：即工程建筑分類。國外的土分類方案，有三種不同體系：〔1〕按粒度成分〔2〕按塑性指數(shù)〔3〕綜合考慮粒度成分和塑性指數(shù)的影響。我國主要的土質(zhì)分類簡介〔1〕《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》〔GBJ145-90〕中土的分類《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》〔GBJ145-90〕是我國工程建設(shè)所涉及土類的通用分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)束了無全國統(tǒng)一土分類的局面。〔2〕《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50021-94〕中土的分類《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50021-94〕中規(guī)定的“土的工程分類〞是目前工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛而有重大影響的一種專門分類標(biāo)準(zhǔn)。土按堆積年代：老堆積土、一般堆積土、新近堆積土根據(jù)地質(zhì)成因分為：殘積土，坡積土，洪積土，沖積土，淤積土，冰積土，風(fēng)積土和海積土。根據(jù)有機(jī)質(zhì)含量分為：無機(jī)土，有機(jī)質(zhì)土，泥炭質(zhì)土和泥炭。按顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)：碎石土：粒徑大于2mm的顆粒含量超過總質(zhì)量的50%。砂土：粒徑大于2mm的顆粒含量不超過總質(zhì)量的50%，粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過總質(zhì)量的50%的土。粉土：粒徑大于2mm的顆粒含量不超過總質(zhì)量的50%，且塑性指數(shù)小于或等于10的土。粘性土：塑性指數(shù)大于10的土。〔3〕兩種土質(zhì)分類的比擬二者的本質(zhì)原那么是相同的，即綜合考慮了粒度和塑性的影響，粗粒土考慮粒度為主，細(xì)粒土考慮塑性特性為主，并將特殊土于一般土分開。但通用標(biāo)準(zhǔn)考慮得更仔細(xì)些。6.2土的一般性分類及一般土的工程地質(zhì)特性土的一般性分類有以下根本內(nèi)容：第一級(jí)分類是地質(zhì)成因類型。按土的成因來劃分，主要考慮自然地理，地質(zhì)環(huán)境，地質(zhì)營力和地質(zhì)作用等因素。第二類分類是土質(zhì)類型。按土的形成條件和內(nèi)部連接。第三級(jí)分類是土的工程地質(zhì)性質(zhì)。主要考慮與水作用的特點(diǎn)，土的密實(shí)情況或壓縮性進(jìn)行劃分。礫類土定義：指粒徑<60-2mm的顆粒含量占50%的土，又稱碎石土。特點(diǎn)：顆粒粗大，主要由巖石碎屑或石英，長石等原生礦物組成，呈單粒結(jié)構(gòu)，孔隙大，透水性極強(qiáng)，壓縮性很低，內(nèi)摩擦角大，抗剪強(qiáng)度也大。是一般建筑物的良好地基。砂類土定義：指粗?！?gt;0.075mm〕含量占50%以上，礫粒含量<50%,粘粒含量極少，以砂粒為主的土。特點(diǎn)：塑性極低或無塑性，粘粒含量很少，呈單粒結(jié)構(gòu)，透水性強(qiáng)，壓縮性低，且壓縮過程快，內(nèi)摩擦角也較大承載力也較大。是一般建筑物的良好地基，也是良好的混凝土骨料。細(xì)粒土〔粘性土〕定義：指粗?！?gt;0.075mm〕含量不到50%的土。粘粒含量較多，含較多親水性的粘土礦物，具結(jié)合水連接和團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，有時(shí)有膠結(jié)連接，孔隙較細(xì)而多，隨著含水率的不同，土表現(xiàn)出固態(tài)，塑態(tài)，流態(tài)等不同稠度狀態(tài)。6.3特殊土的工程地質(zhì)特性特殊土是指具有某些特殊物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)，而工程地質(zhì)性質(zhì)也較特殊的土。淤泥類土〔1〕形成條件和成分，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定義：是指在水流緩慢的沉積環(huán)境中和由微生物參與作用的條件下沉積形成的含較多有機(jī)質(zhì)，疏散軟弱〔天然孔隙比大于1，天然含水率大于液限〕的含較多粉粒的粘性土。淤泥類土是在水流不通暢，缺氧，飽水條件下的靜水盆地中形成的近代沉積物。結(jié)構(gòu)形式常為蜂窩狀湖海綿狀，疏松多孔；被擾動(dòng)后，結(jié)構(gòu)極易被破壞，強(qiáng)度降低。定向排列明顯，層理較發(fā)育，常具薄層狀構(gòu)造?！?〕工程地質(zhì)性質(zhì)的根本特點(diǎn)高孔隙比，飽水，天然含水率大于液限。透水性極弱。高壓縮性，且隨天然含水率的增大而增大?？辜魪?qiáng)度低，且與加何速度和排水固結(jié)條件有關(guān)。有較顯著的觸變性和蠕變性，強(qiáng)震下易震限。膨脹土〔1〕分部和成因類型定義：具有明顯膨脹性和收縮性的土?！?〕成分和結(jié)構(gòu)特征膨脹土一般呈紅，黃，褐，灰白等不同顏色，具斑狀結(jié)構(gòu)，常含有鐵錳質(zhì)或鈣質(zhì)結(jié)核。天然狀態(tài)下，膨脹土一般致密堅(jiān)硬，孔隙比一般<0.8，物質(zhì)成分在水平方向比擬均一，但裂隙，微層理或隱層理卻比擬發(fā)育?！?〕一般工程地質(zhì)特性膨脹土的液限，塑限和塑性指數(shù)都較大，液限為40%-68%，塑限為17%-35%，塑性指數(shù)為18-33。飽和度一般比擬大，但天然含水率較小。土常處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，強(qiáng)度較高，壓縮性一般中度偏低，故常被簡單認(rèn)為是很好的地基。〔4〕膨脹土的判別和脹縮性分級(jí)判別：裂隙發(fā)育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填著灰白，灰綠色粘土，在自然條件下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài);多出露與二級(jí)或一級(jí)階地及山前和盆地邊緣丘陵地帶；常見淺層塑性滑坡，地裂，新開挖坑壁易發(fā)生坍塌等；建筑物裂隙歲氣候變化而張開和閉合，且自由膨脹率大于或等于40%。分類：湖相沉積及其風(fēng)化層，沖積，沖洪積，破積物等碳酸鹽類巖石的殘積。紅土定義：是在濕熱氣候條件下經(jīng)歷了一定紅土化作用而形成的一種含較多粘粒，富含鐵，鋁氧化物膠結(jié)的紅色粘土。黃土類土〔1〕分部和標(biāo)志按地層時(shí)代及其根本特征，可分為三類：老黃土：一般沒有濕陷性，土的承載力較高。新黃土：廣泛分布在老黃土之上，在北方各地分布較廣，與工程建筑關(guān)系密切，一般都具有濕陷性。新近堆積黃土：分布在局部地區(qū)，是第四紀(jì)最新沉積物，土質(zhì)松軟，壓縮性高，濕陷性不一，土的承載力較低。黃土類土：顏色主要呈黃色或褐黃色，以粉粒為主，富含碳酸鈣，有肉眼可見的大孔，垂直解理發(fā)育，侵濕后土體顯著沉降。黃土狀土：與黃土類土相類似，但有的特征不明顯的土。〔2〕成分和結(jié)構(gòu)特征黃土的成分和結(jié)構(gòu)的根本特點(diǎn)是：以石英和長石組成的粉粒為主，礦物親水性較弱，粒度細(xì)而均一，連結(jié)雖較強(qiáng)但不抗水；未經(jīng)很好壓實(shí)，結(jié)構(gòu)疏松多孔，大孔性明顯。具有明顯的雨水來連接減弱，結(jié)構(gòu)趨于緊密的傾向。〔3〕工程地質(zhì)性質(zhì)的根本特點(diǎn)塑性較弱。含水較少。常處半固態(tài)或硬塑狀態(tài)。壓實(shí)程度很差?？紫遁^大，孔隙率較大?？顾匀?。遇水強(qiáng)烈崩解，膨脹量較小，但失水收縮較明顯，遇水濕陷較明顯。強(qiáng)度較高。壓縮性屬中等，抗剪強(qiáng)度較高。〔4〕濕陷性的本質(zhì)和濕陷系數(shù)濕陷性：黃土在一定壓力作用下，受水侵濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞而產(chǎn)生顯著附加沉陷的性能。濕弦細(xì)述：用天然黃土樣在某壓力作用下壓縮穩(wěn)定后的高度與不增加荷重而將土樣浸水飽和，土樣產(chǎn)生附加變形候的高度之差與土樣原始高度之比來衡量黃土的濕陷程度的指標(biāo)。值越大，說明黃土濕陷性越強(qiáng)：>0.015時(shí)，為濕陷性黃土為0.015-0.03時(shí)，濕陷性輕微為0.03-0.07時(shí)，濕陷性中等大于0.07時(shí)，濕陷性強(qiáng)烈黃土產(chǎn)生濕陷得根本原因：具有明顯的遇水連結(jié)減弱，結(jié)構(gòu)趨于緊密的有利于濕陷的特殊成分和結(jié)構(gòu)。影響濕陷性的因素：壓力的大小，水的數(shù)量和質(zhì)量，水流方向和速度等。〔5〕黃土的自重濕陷和非自重濕陷自重濕陷性黃土：指受水侵濕后，在上部土層的飽和自重壓力作用下而發(fā)生濕陷的黃土。非自重濕陷性黃土：指受水侵濕后，在上部土層的飽和自重壓力作用下不發(fā)生濕陷黃土。自重濕陷系數(shù)：<0.015時(shí)，為非自重濕陷性黃土；0.015時(shí)，為自重濕陷性黃土?！?〕我國某些地區(qū)黃土特性和濕陷性黃土濕陷性一般是自地表向下逐漸減弱，埋深七八米以上的黃土濕陷性較強(qiáng)。鹽漬土定義：地表土層易溶鹽含量大于0.5%的土。人工填土定義：指由于人類活動(dòng)而堆填的土。分類：〔1〕素填土：主要由粘性土，砂或碎石組成，夾有少量碎磚，瓦片等雜物，有機(jī)質(zhì)含量不超過10%?！?〕雜填土：主要為建筑垃圾，生活垃圾或工業(yè)廢料等?！?〕沖填土：用水力充填法將水底泥沙等沉積堆積而成。根本特點(diǎn)：不均勻性，低密實(shí)度，高壓縮性和低強(qiáng)度，有時(shí)具有濕陷性。凍土凍土：寒冷地區(qū)。當(dāng)氣溫低于0℃時(shí)，土中液態(tài)水凍結(jié)為固態(tài)冰，冰膠結(jié)了土粒形成了一種特殊連接的土。融土：當(dāng)氣溫升高，土中的冰融化為液態(tài)水，這種融化了的土。凍土的強(qiáng)度較高，壓縮性很低；而融土的強(qiáng)度劇烈變低，壓縮性大大增強(qiáng)。凍結(jié)時(shí)，土中水分結(jié)冰膨脹，土體積隨之增大，地基被隆起；融化時(shí)，土體積縮小，地基沉降。土的凍結(jié)和融化，土體膨脹和縮小，常給建筑物帶來不利影響，導(dǎo)致破壞。7巖石的物理性質(zhì)及巖體的地質(zhì)特征7.1巖石的根本物理性質(zhì)巖石的密度巖石的密度是指單位體積內(nèi)巖石的質(zhì)量，單位為g/cm3?！?〕巖石顆粒密度：巖石顆粒密度ρs是指巖石固體相局部的質(zhì)量與其體積的比值。巖石顆粒密度屬實(shí)測指標(biāo)，常用比重瓶法進(jìn)行測定?！?〕巖石塊體密度：巖石塊體密度〔或稱巖石密度〕是指巖塊質(zhì)量與其體積的比值，即巖石單位體積的質(zhì)量。巖石的空隙性除了孔隙外，還有各類裂隙存在?？砂褞r石的空隙率分為總空隙率n、總開空隙率no、大開空隙率nb、小開空隙率na和閉空隙率nc幾種。一般提到的巖石空隙率系指總空隙率。一般來說，空隙率愈大，巖塊的強(qiáng)度愈小，塑性變形和滲透性愈大，反之亦反。7.2巖石的水理性質(zhì)巖石在水溶液作用下表現(xiàn)出來的性質(zhì)，稱為水理性質(zhì)。主要有巖石的吸水率、軟化性、抗凍性及透水性等。巖石的吸水性巖石吸收水分的能力稱為巖石的吸水性。按不同吸水條件，常用吸水率、飽和吸水率和飽水系數(shù)等指標(biāo)表示。巖石的軟化性巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)，稱為軟化性，用軟化系數(shù)〔KR〕表示。軟化系數(shù)是評(píng)價(jià)巖石力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)，特別是在水工建設(shè)中，對(duì)評(píng)價(jià)壩基巖體穩(wěn)定性具有重要意義。巖石的抗凍性巖石抵抗凍融的能力，稱為抗凍性。常用抗凍系數(shù)和質(zhì)量損失率來表示?？箖鱿禂?shù)Rd是指巖石試件經(jīng)反復(fù)凍融后的干抗壓強(qiáng)度R2與凍融前干抗壓強(qiáng)度R1之比，用百分?jǐn)?shù)表示，即：Rd=R2/R1X100%巖石在凍融作用下強(qiáng)度降低和破壞的原因有二：一是巖石中各組成礦物的體膨脹系數(shù)不同，因而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，以及巖石變冷時(shí)不同層中溫度的強(qiáng)烈不均勻性；二是由于巖石空隙中凍結(jié)水的凍脹作用。巖石的抗凍性取決于造巖礦物的物理性質(zhì)、強(qiáng)度、粒間連結(jié)和開空隙的發(fā)育情況，以及含水率等因素。一般認(rèn)為，Rd>75%,Km<2%時(shí)，為抗凍的巖石；ωa<5%,KR>0.75和Ks<0.8的巖石，其抗凍性也相當(dāng)高。巖石的透水性在一定的水力梯度或壓力差作用下，巖石能被水透過的性質(zhì)，稱為透水性。滲透系數(shù)是表征巖石透水性的重要指標(biāo)。其大小取決于巖石中空隙的數(shù)量、規(guī)模及連通情況等。7.3巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石在外力作用下所表現(xiàn)出來的性質(zhì)，稱為巖石的力學(xué)性質(zhì)。在外力作用下，巖石首先產(chǎn)生變形，這種變形又可分為彈性變形和塑性變形。按固體力學(xué)定義，彈性變形是物體受力發(fā)生的全部變形，在外力解除的同時(shí)立即消失，因而是可逆變形；塑性變形是物體受力變形