第⼀章⼟的物理性质及分类
第⼀章⼟的物理性质及分类1—1 概述
⼟的定义：
⼟是连续，坚固的岩⽯在风化作⽤下形成的⼤⼩悬殊的颗粒，经过不同的搬运⽅式，在各种⾃然环境中⽣成的沉积物。
⼟的三相组成：
⼟的物质成分包括有作为⼟⾻架的固态矿物颗粒、孔隙中的⽔及其溶解物质以及⽓体。因此，⼟是由颗粒(固相)、⽔(液相)和⽓(⽓相)所组成的三相体系。
第⼆节⼟的⽣成
⼀、地质作⽤的概念
地质作⽤--导致地壳成分变化和构造变化的作⽤。
根据地质作⽤的能量来源的不同，可分为内⼒地质作⽤和外⼒地质作⽤
内⼒地质作⽤: 由于地球⾃转产⽣的旋转能和放射性元素蜕变产⽣的热能等，引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发⽣变化的地质作⽤。如岩浆作⽤、地壳运动(构造运动)和变质作⽤。
外⼒地质作⽤：
由于太阳辐射能和地球重⼒位能所引起的地质作⽤。它包括⽓温变化、⾬雪、⼭洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、⽣物等的作⽤。
风化作⽤--外⼒(包括⼤⽓、⽔、⽣物)对原岩发⽣机械破碎和化学变化的作⽤。
沉积岩和⼟的⽣成--原岩风化产物（碎屑物质），在⾬雪⽔流、⼭洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等
外⼒作⽤下，被剥蚀，搬运到⼤陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代⾥，沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压⼒和含有碳酸钙、⼆氧化硅、氧化铁等胶结物的作⽤下，使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱⽔、胶结、硬化⽣成新的岩⽯，称为沉积岩。未经成岩作⽤所⽣成的所谓沉积物，也就是通常所说的“⼟”。
风化、剥蚀、搬运及沉积--外⼒地质作⽤过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是彼此密切联系的。
⼆、矿物与岩⽯的概念
岩⽯--⼀种或多种矿物的集合体。
矿物--地壳中天然⽣成的⾃然元素或化合物，它具有⼀定的物理性质、化学成份和形态．(⼀) 造岩矿物
组成岩⽯的矿物称为造岩矿物。
矿物按⽣成条件可分为原⽣矿物和次⽣矿物两⼤类。
区分矿物可以矿物的形状、颜⾊、光泽、硬度、解理、⽐重等特征为依据。
（⼆）岩⽯
岩⽯的主要特征包括矿物成分、结构和构造三⽅⾯。
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1 第二章 土的物理性质及地基土的工程分类
1. 土力学的研究对象：土
土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。
§2-1 土的组成
一、土的组成孔隙中的水液气体气冰土颗粒固:::
土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。
二、土的固体颗粒
（一）土的颗粒级配
1．土颗粒的大小直接决定土的性质
2．粒径——颗粒直径大小
3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒组。
粒组的划分：
200 60 2
漂石 卵石 砾石 砂粒 粉粒 粘粒
4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
颗粒级配的测室方法：——筛析法 比重计法
试验成果分析：
①颗粒级配累积曲线（半对数坐标）
见P17 图1-10
分析级配良好不均匀粒径大小接近曲线陡级配良好不均匀粒径大小悬殊曲线平缓
②不均匀系数（Cu）
1060ud/dC 级配不良级配良好5C0Cuu
式中：d60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d60。
d10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d10。 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
2 ③曲率系数（Cc）
6010230cdddC
式中：d30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d30表示。
Cc——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。
第一章 土的物理性质及工程分类
一、思 考 题
1、土是由哪几部分组成的？
2、建筑地基土分哪几类？各类土的工程性质如何？
3、土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的，常用的方法有哪些？如何判断土的级配情况？
4、土的试验指标有几个？它们是如何测定的？其他指标如何换算？
5、粘性土的含水率对土的工程性质影响很大，为什么？如何确定粘性土的状态？
6、无粘性土的密实度对其工程性质有重要影响，反映无粘性土密实度的指标有哪些？
二、选择题
1、土的三项基本物理性质指标是（ ）
A、孔隙比、天然含水率和饱和度
B、孔隙比、相对密度和密度
C、天然重度、天然含水率和相对密度
D、相对密度、饱和度和密度
2、砂土和碎石土的主要结构形式是（ ）
A、单粒结构 B、蜂窝结构 C、絮状结构 D、层状结构
3、对粘性土性质影响最大的是土中的( )
A、强结合水 B、弱结合水 C、自由水 D、毛细水
4、无粘性土的相对密实度愈小，土愈（ ）
A、密实 B、松散 C、居中 D、难确定
5、土的不均匀系数Cu越大，表示土的级配（ ）
A、土粒大小不均匀，级配不良 B、土粒大小均匀，级配良好
C、土粒大小不均匀，级配良好
6、若某砂土的天然孔隙比与其能达到的最大孔隙比相等，则该土（ ）
A、处于最疏松状态 B、处于中等密实状态
C、处于最密实状态 D、无法确定其状态
7、无粘性土的分类是按（ ）
A、颗粒级配 B、矿物成分 C、液性指数 D、塑性指数
1 第一章 土的物理性质及工程分类
第一节 土的组成与结构
一、 土的组成
天然状态下的土的组成（一般分为三相）
⑴ 固相：土颗粒--构成土的骨架,决定土的性质--大小 、形状、 成分、组成、排列
⑵ 液相：水和溶解于水中物质
⑶ 气相：空气及其他气体
（1）干土=固体+气体（二相）
（2）湿土=固体+液体+气体（三相）
（3）饱和土=固体+液体（二相）
二、土的固相——矿物颗粒
土粒粒径大小及矿物成分不同，对土的物理力学性质有着较大影响。如当土粒粒径由粗变细时，土的性质可从无粘性变化到有粘性。
（一）土的粒组划分
工程上将物理力学性质较为接近的土粒划分为一个粒组，粒组与粒组之间的分界尺寸称为界限粒径。土颗粒根据粒组范围划分不同的粒组名称：
六大粒组：块石（漂石）、碎石（卵石）、角粒（圆粒）、砂粒、粉粒、粘粒
界限粒径分别是：200mm、20mm、2mm、0.075mm、0.005mm,见下表。
表1-1 粒组划分标准（GB 50021—94）
粒 组 名 称 粒 组 范 围 /mm 粒 组 名 称 粒 组 范 围 /mm
漂石（块石）粒组 >200 砂粒粒组 0.075~2
卵石（碎石）粒组 20~200 粉粒粒组 0.005~0.075
角粒（圆粒）粒组 2~20 粘粒粒组 <0.005
（二）土的颗粒级配
自然界的土通常由大小不同的土粒组成，土中各个粒组重量（或质量）的相对含量百分比称为颗粒级配，土的颗粒级配曲线可通过土的颗粒分析试验测定。
1.颗粒大小分析试验
方法（1）筛分法：适用60—0.075mm的粗粒土
（2）密度计法：适用小于0.075mm的细粒土
2.颗粒级配曲线——半对数坐标系
3.级配良好与否的判别
1) 定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配
（级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配
