1第二章土的三相组成§2.1§2.1土的形成与颗粒特征土的形成与颗粒特征一、土的形成一、土的形成形成过程形成条件物理力学性质影响土是岩石经过风化后,在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积风化岩石地球土地球生物风化物理风化化学风化矿物成分未变无粘性土原生矿物矿物成分改变粘性土次生矿物风化作用分类有机质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎。特点：只改变颗粒的大小和形状，不改变矿物颗粒的成分。母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物。经化学风化生成的土为细粒土，具有粘结力。动植物活动引起的岩石和土体粗颗粒的粒度或成分的变化4土的形成与风化作用§1.1土的形成物理风化•岩石和土的粗颗粒受各种气候等物理因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎•是颗粒大小发生量的变化•矿物成分与母岩相同，称原生矿物•产生无粘性土5•母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物•颗粒成分发生质的变化•矿物成分与母岩不同，称次生矿物•形成十分细微的土颗粒，最主要为粘性颗粒及可溶盐类土的形成与风化作用§1.1土的形成化学风化6土的形成与风化作用§1.1土的形成生物活动•包括植物、动物和土壤微生物的作用•可加剧物理和化学风化•构成土中有机质和营养物质的生物循环•导致腐殖质的形成，改变土壤的结构残积土无搬运运积土有搬运土质较好残积土强风化弱风化微风化母岩体颗粒表面粗糙多棱角粗细不均无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物风化所形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物二.搬运与沉积•坡积土•洪积土•冲积土•湖泊沼泽沉积土•海相沉积物•冰积土风积土二、土的三相组成二、土的三相组成气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用土体三相组成示意图湿土。是一种非饱和土。若为粘土多为可塑性土。液相为零，为干土。此时粘土呈坚硬状态，砂土呈松散状态。气体为零，为饱和状态。此时粉细砂或粉土在震动下容易产生液化。土的三相比例不同，其性质不同1、固体矿物颗粒(固相)物理状态力学特性②粒径级配①矿物成分③颗粒形状10固体颗粒-矿物成分§1.2土的三相组成–固体颗粒固体成分原生矿物-石英、长石、云母等次生矿物矿物质有机质无定形氧化物胶体可溶盐粘土矿物具有和原生矿物很不相同的特性对粘土性质的影响很大11粘土矿物§1.2土的三相组成–固体颗粒粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和蒙脱石三种类型。硅片铝片SiSi氧离子O2-硅离子Si4+硅-氧四面体硅片的结构硅片简图OH1-铝离子Al3+铝-氢氧八面体铝片的结构铝片简图AlAl12粘土矿物§1.2土的三相组成–固体颗粒依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：高岭石蒙特石伊利石•是云母在碱性介质中风化的产物。•与蒙特石相似，由两层硅片夹一层铝片所形成的三层结构，但晶层之间有钾离子连结。•主要特征：连结强度弱于高岭石而高于蒙特石，其特征也介于两者之间。2:1的三层结构SiSiAlAlSiSiSiSiAlAlSiSi钾离子•晶层间是O2-对O2-的连结，联结力很弱，水很容易进入晶层之间。•每一颗粒能组叠的晶层数较少。颗粒大小约为0.1-1，厚约0.001-0.01。•主要特征：颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲水能力强。2:1的三层结构SiSiAlAlSiSiSiSiAlAlSiSi数层水分子•晶层间通过氢键联结，联结力强，晶格不能自由活动，水难以进入晶格间•能组叠很多晶层，多达百个以上，成为一个颗粒。颗粒长宽约0.3-3，厚约0.03-1。•主要特征：颗粒较粗，不容易吸水膨胀和失水收缩，或者说亲水能力差。SiSiAlAlSiSiAlAlSiSiAlAl高岭石微粒1:1的两层结构粘土矿物的晶格构造高岭石蒙脱石伊利石粒径比表面积胀缩性渗透性强度压缩性大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大伊利石伊...
