土力学与土质学(第1章）第1章土的物理性质和工程分类学习要求：了解土的成因和三相组成，掌握土的物理性质和物理状态指标的定义、物理概念、计算公式和单位。要求熟练地掌握物理指标的三相换算。了解地基土的工程分类依据与准确定名。基本内容：1.1土的形成与特征1.2土的三相组成1.3土的物理性质指标1.4土的物理状态指标1.5土的工程分类1.1土的形成与特征1.1.1土的形成1.1.2土的结构与构造1.2.3土的工程特性1.2.4土的形成与工程特性的关系1.1.1土的形成“土”一词在不同的学科领域有其不同的涵义。就土木工程领域而言，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物。土与岩石的区分仅在于颗粒间胶结的强弱。物理风化——指岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度湿度的变化、不均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。这种风化仅改变颗粒大小与形状，不改变原来矿物成分。生成的土呈松散状态，无粘性土。化学风化——指岩石碎屑与空气、水和各种水溶液相接触，经氧化、碳化和水化作用，改变原来矿物成分，形成新的矿物（次生矿物）。生成的土为细粒土，粘性土。生物风化——由动物、植物和人类对岩体的破坏称~。1.1.2土的结构和构造1.定义：指土颗粒的大小、形状、表面特征，相互排列及其联结关系的综合特征。2.分类：单粒结构砂层，砾石层土的结构蜂窝结构粉粒絮状结构粘粒3.工程性质：土的构造1.定义：指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。2.分类：3.工程性质：通常分散构造的工程性质最好，裂隙状构造中，因裂隙强度低、渗透性大，工程性质差。1.1.3土的工程特征土与其它连续介质的建筑材料，具有下列三个显著的工程特征：1.压缩性高反映材料压缩性高低的指标弹性模量E(土称变形模量),随着材料的不同而有极大的差别,例如:钢筋E1=21万Mpa;C20混凝土E2=2.6万Mpa;卵石E3=50Mpa;饱和细砂E4=10Mpa.2.强度低为抗剪强度，而非抗压、抗拉强度；3.透水性大颗粒之间有无数孔隙。1.1.4土的形成与工程特性的关系由于各类土的生成条件不同，它们的工程特性往往相差悬殊，下面分别加以说明：1.搬运、沉积条件通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土。2.沉积年代通常土的沉积年代越长，土的工程性质越好。3.沉积的自然地理环境自然地理环境不同所生成的土的工程性质差异也很大。1.2土的三相组成●土的三相组成是指土由固体颗粒、液体水和气体三部分组成。土中的固体矿物构成土的骨架,骨架之间贯穿着大量的孔隙,孔隙中充满着液体水和气体。●土体三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异，例如：固体+气体（液体=0）为干土，此时粘土呈坚硬状态，砂土呈松散状态；固体+液体+气体为湿土，此时粘土多为可塑状态；固体+液体（气体=0）为饱和土，此时粉细砂或粉土遇强烈地震，可能产生液化，而使工程遭受破坏；粘土地基受建筑物荷载作用发生沉降需几十年才能稳定。土的三相组成土是由固相、液相、气相组成的三相分散系。固相——包括多种矿物成分组成土的骨架，骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空隙是相互连通的，形成多孔介质；液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)；气相——主要是空气、水蒸气，有时还有沼气等。1.2.1土的固体颗粒土是岩石风化的产物。因此土粒的矿物组成将取决于成土母岩的矿物组成及其后的风化作用。成土矿物可分为两大类：原生矿物●由岩石经物理风化生成的，●颗粒成分与母岩的相同，●常见的有石英、长石和云母●颗粒较粗，多呈浑圆形状，●吸附水的能力弱，无塑性。次生矿物●由原生矿物经化学风化生成的新矿物●它的成分成分与母岩的完全不同，●有高岭石、伊利石和蒙脱石粘土矿物●颗粒极细，且多呈片状，●性质活泼，吸附水能力强，具塑性。水溶盐可溶性次生矿物。常见的有岩盐、钾盐、石膏、方解石，硫酸盐类还对金属和混凝土有一定的腐蚀作用有机质动植物分解后的残骸，称为腐殖质。其颗粒极细，粒径小于0.1m，呈凝胶状，带有电荷，具极强的吸附性。1.2.1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，界限粒径——划分粒组的分界尺寸。3.粒组——将粒径大小接近、矿物成...
