当前课程知识点：地质学与工程地质 > 第9章 土体的工程地质性质 > 9.1 土的物质组成 > Chapter 9.1 土的物质组成
同学们好 欢迎来到地质学与工程地质课程
位于地表的岩石经过风化后形成了一种复杂
松散的颗粒集合体 就是我们通常所说的土体
那么土的物质成分有哪些呢
总体上来讲 包括固相 液相和气相三个部分
其中固相 也就是土颗粒 它构成了土体的骨架
对土的工程地质性质起到决定作用
自然界中土颗粒的大小可以说是千差万别
有粒径小于微米的粘土颗粒
也有粒径在数十甚至上百厘米的巨石
为了便于分析 工程中通常根据土颗粒的粒径
将它们划分为若干个粒组
同一粒组的土体具有相近的工程性质
而与相邻的粒组又有明显的区别
我国土的分类标准中按照粒组
从大到小依次将粒组划分为漂石
卵石 砾粒 细粒 砂粒 粉粒和粘粒七个等级
各个粒组的界限分别为200毫米
60毫米 20毫米 2毫米 0.075毫米及0.005毫米
同时为了表示土颗粒的大小及组成情况
通常以土中各个粒组的相对含量
也就是各粒组占土总质量的百分数来表示
称为土的颗粒级配
土的颗粒级配一方面是土体分类的依据
另外呢可以作为判别土的工程性质
在工程建设中经常地用到
在对土进行粒度分析的时候
首先对粒径大于0.075毫米的土颗粒
采用筛分法进行分析
试验时将风干分散后的土样用标准筛进行筛分
筛分后称重 从而求得各个粒组的相对含量
而对于粒径小于0.075的土颗粒
通常采用静水沉降法进行粒度分析
它的基本原理是根据不同大小的土颗粒
在水中的沉降速度不同
建立沉降速度与粒径的关系
从而确定小于某个粒径的土粒含量
通常用的方法有比重计法和移液管法等
根据不同粒组的百分含量可以得到
小于某个粒径的土的质量占土的总质量的百分比
也就是累积百分含量
并在双对数坐标系中绘制土颗粒的累积百分含量
与土颗粒粒径的关系曲线
从而得到土的颗粒级配累积曲线
土的颗粒级配累积曲线是最常用的土的颗粒分析成果
根据它呢可以得到不同粒组的百分含量
工程中通常将对应于累积百分含量为60%
50% 30%和10%的粒径分别称为限制粒径
平均粒径 中值粒径及有效粒径
根据它们可以求得用于衡量土颗粒级配的两个指标
也就是不均匀系数Cu和曲率系数Cc
Cu呢它反映了土颗粒的均匀程度
它的值越大 土颗粒就越不均匀
而级配呢就越良好 累积曲线越平缓
在工程中一般将Cu小于5的土称为均匀土
而Cu大于等于5的土称为不均匀土
而取力系数Cc它反映了累积曲线的弯曲情况
通常用于判断土的连续性程度
一般地将Cc在一到三之间的土称为级配连续土
而将Cc大于3或者说Cc小于1的土称为级配不连续土
土体是岩石的风化产物
由碎石 砂和次生矿物 有机质
及某些化学物质组成
其中碎石和砂是物理风化作用的产物
它们保留着原岩的矿物成分
主要是一些抗风化能力强的石英
长石和云母等等 颗粒较粗
性质呢也比较稳定
原岩经化学风化作用后 进一步分解
而形成的一些新的矿物称为次生矿物
它们的成分与原岩完全地不同
粒径非常地细 主要有粘土矿物 次生二氧化硅
氧化铝和四氧化三铁等
其中粘土矿物呢 它是一种
具有层状构造的次生硅酸盐类矿物
颗粒非常细小 在电子显微镜下
可以看到它们呈鳞片状 叶片状或针状
构成粘土矿物的最基本单元是硅氧四面体晶片
和铝氢氧八面体晶片
由于它们叠合构成的晶胞不同
可以形成不同类型的粘土矿物
比如高岭石 它是由一层硅氧四面体
和一层铝氢氧八面体晶片结合
而形成的矿物 具有双层结构
晶胞间由氢键相连 连接较为牢固
水分子很难侵入 亲水性比较弱
蒙脱石呢是这种三层结构
晶胞间为氧原子连接 连接较弱
水分子可以很容易的侵入
从而使晶胞间的距离增加
具有较强的亲水性
特别是含有钠离子的蒙脱石
吸水后体积会发生明显的膨胀
而失水的时候呢体积会收缩
具有较强的塑性和胶体性
伊利石呢它与蒙脱石相似
但它的硅离子被铝离子所替代
层间由钾离子起连接作用
伊利石与水作用的性质
亲水性等都介于高岭石与蒙脱石之间
土中动植物的残骸和微生物
及它们的分解和合成产物构成了土体的有机质
比如泥炭 腐殖质等
它们有时会对土体的性质影响比较大
土中的水呢有液相的
气相的比如水蒸气和固相的也就是冰
而且有些矿物它还有结晶水比如石膏
研究发现细小的粘土矿物通常会带有负电荷
它可以有选择地吸附水溶液中的阳离子
从而在土颗粒表面形成静电引力场
并形成一层牢固的吸附于颗粒表面的水膜
也就是结合水 根据水分子与土颗粒结合的紧密程度
结合水呢又可以分为强结合水和弱结合水两种
随着距离土颗粒表面的增加
这种静电引力场逐渐减弱
在一定范围以外将逐渐过渡为自由水
根据自由水迁移时受作用力不同
又可以分为既受重力
又受表面张力作用的毛细水和在重力作用下
可以在土中自由流动的自由水
土体孔隙中没有被水填充的部分被气体所填充
土中的气体包括与大气相连的气体
和与大气不连通的封闭气体
在粗粒体中气体都与大气连通
它们对土的工程性质影响不大
而细粒土中有时存在着密闭的气体
它们在一定压力下会突破土体的薄弱地段
从而造成土的变形和破坏
好 这节课我们学习了土体的物质组成
通过这节课的学习同学们要掌握
与土粒度成分相关的基本概念
试验方法 了解土中的矿物组成
土中的水和气体的类型等等
-0.1 人类工程活动与地质环境
-0.2 工程地质学的任务
-知识巩固--作业
-1.1 地球的形成与演化
-1.2 地球的基本性质
-1.3 岩石圈板块构造与地质作用
-知识巩固
-2.1 地壳运动
--默认
-2.2 岩浆作用
-2.3 变质作用
-2.4 地震作用
-知识巩固
-3.1 引述
-3.2 风化作用
-第3章 外动力地质作用--3.2 风化作用
-3.3 地面流水的地质作用
-3.3 地面流水的地质作用--作业
-3.4 风的地质作用
-3.4 风的地质作用--作业
-3.5 冰川的地质作用
-3.5 冰川的地质作用--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-4.1 矿物
-第4章 矿物与岩石--4.1 矿物
-4.2 岩浆岩
-第4章 矿物与岩石--4.2 岩浆岩
-4.3 沉积岩
-4.3 沉积岩--作业
-4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-基础篇
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-提高篇
-5 地质年代
-知识巩固--作业
-6.1 水平构造与倾斜构造
-6.2 褶皱构造
-6.3 断裂构造
-第6章 地质构造--知识巩固-基础篇
-第6章 地质构造--知识巩固-提高篇
-7.1 概述
-7.2 地质图的表示方法
-7.3 地质图的阅读和分析
-第7章 地质图--知识巩固-基础篇
-第7章 地质图--知识巩固-提高篇
-8.1 基本概念
-8.1 基本概念--作业
-8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-第8章 地下水--8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-8.3 地下水的运动
-8.3 地下水的运动--作业
-8.4 地下水的水质
-8.4 地下水的水质--作业
-8.5 与地下水有关的工程地质问题
-8.5 与地下水有关的工程地质问题--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-第8章 地下水--知识巩固-提高篇
-9.1 土的物质组成
-9.1 土的物质组成--作业
-9.2 土的基本性质
-9.2 土的基本性质--作业
-9.3 土的工程分类
-9.4 特殊土及工程性质
-9.4 特殊土及工程性质--作业
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-基础篇
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-提高篇
-10.1 概述
--10.1练习
-10.2 岩石的物理和水理性质
--10.2练习
-10.3 岩石的力学性质
--10.3习题
-10.4 岩体结构、结构面与结构体
--10.4习题
-10.5 结构面的特征及力学性质
--10.5习题
-10.6 岩体力学性质
--10.6习题
-10.7 岩体的工程地质分类
--10.7习题
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-11.1 斜坡变形与破坏
-11.1 斜坡变形与破坏--作业
-11.2 影响斜坡稳定的因素
-11.3 斜坡稳定性分析
-11.3 斜坡稳定性分析--作业
-11.4 岩质边坡稳定的结构分析法
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施--作业
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-基础篇
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-提高篇
-12.1 地下洞室及其应力重分布
-12.1 地下洞室及其应力重分布--作业
-12.2 洞室围岩的变形与破坏
-12.3 影响洞室围岩稳定性的因素
-12.4 洞室围岩失稳的防治措施
-第12章 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析--知识巩固
-13.1 水利工程坝基
--Chapter 13.1.1 坝型及对工程地质条件的要求
-13.2 常见地基处理方法
-第13章 地基岩体稳定性工程地质问题分析--知识巩固
-14.1 水库渗漏
-14.2 库岸稳定问题
-14.3 库周浸没及水库淤积
-知识巩固--作业
-15.1 概述
-15.2 工程地质测绘
-15.3 工程地质勘探与野外试验
-15.4 地质罗盘的使用方法
-知识巩固
-汶川地震泥石流——5年的回顾
--汶川地震泥石流
--汶川地震这五年
--解疑答惑
-期末考试
