中華人民共和國國家標準GB/T50123-1999培訓依據標準學習、交流第一章土的組成與結構土的基本概念1、土是由固相、液相、氣相組成的三相分散體系。《土工原理與計算》2、土是還未固結硬化成巖石的疏松沉積物，它是自然歷史的產物，是由三相（固、液、氣）所組成的多礦物的分散體系。《土工試驗原理及方法》。3、土是由固體、液體、氣體三相物質組成的散體。《巖土工程測試技術》。4、土是巖石在地質作用下經風化、剝蝕、搬運、沉積等過程的產物《土力學原理》。第一章土的組成與結構5、土是巖石經過物理的、化學的或者生物的風化、剝蝕作用形成的，而且是僅僅用人力可以挖掘和搬運的松散材料。《土的基本性質及測試原理》。6、土是地殼表層母巖經受強烈風化（物理、化學、生物）的產物，是各種礦物顆粒（土粒）的集合體。《土工試驗與測試技術》7、土是巖石經過風化后,在不同條件下形成的自然歷史的產物《土工試驗技術手冊》8、地殼中原來整體堅硬的巖石，經風化、剝蝕、搬運、沉積，形成固體礦物、水和氣體的集合體稱為土。《土力學與基礎工程》一、土的形成形成過程形成條件物理力學性質影響土是巖石經過風化后,在不同條件(搬運、沉積)下形成的自然歷史的產物。搬運、沉積風化巖石地球土地球（1）、物理風化－－礦物成分沒改變（巖石產生量變）——原生礦物（石英、長石等）——生成巨粒土，如塊石、粗粒土、礫石、砂土，這種土呈松散狀態，總稱無粘性土；（2）、化學風化——礦物成分改變（巖石產生質變）——次生礦物－－生成細粒土，具有粘結力，如粘土與粉質粘土，總稱為粘性土；(水、大氣和生物作用--化學分解；不僅改變巖石尺寸，還改變巖石成分。自然因素有：氧化作用、碳酸作用、水解作用、溶解作用)（3）、生物風化－－生成有機土、粗粒土或細粒土－－同時有物理和化學風化的雙重作用。(巖石表面苔類生物分沁的有機酸促進巖石的風化)不同的風化作用形成不同性質的土土的分布部位1、殘積土母巖表層經風化作用破碎成巖屑或細小顆粒后，殘留在原地未被搬運的，它的接觸既未磨圓，又未產生分選作用，所以沒有層理構造。其礦物成分與下臥基巖有直接關系。工程地質性質差，孔隙比大。顆粒表面粗糙、多棱角、粗細不均、無層理土的分布部位2、坡積物坡積物是雨、雪、水流地質作用，將高處巖石風化產物緩慢地洗刷、順斜坡向下逐漸移動，沉積在較平緩的山坡上而形成的沉積物。它一般分布在坡腰或坡角下.坡積土隨斜坡自上而下，呈現由粗而細的分選現象。其礦物成分與下臥基巖沒有直接關系。土質疏松，壓縮性高。3、洪積土由暴雨或大量融雪在山區形成的山洪和急流,其搬運能力很大，夾帶著大量巖石碎塊并形成泥石流，其中泥石劇下，粗細混雜沖出山口后在山前傾斜平原處堆積成堆形的洪積扇，在歷史的長河中，山洪和泥石流多次產生。因此洪積物的地層呈不規則的交替構造。其中還可能有透鏡體和尖滅等構造。搬運距離短、磨圓度不佳，山洪是周期發生的，大小不一樣，產生不規則交錯層理。4、沉積物坡積土和洪積土經河流的搬運作用沉積在河床比較平緩而開闊的地段。汛期的沉積物顆粒較粗，枯水的沉積物顆粒較細，因而出現層理構造。二、土的三相組成氣相固相液相++構成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用土體三相組成示意圖土的三相比例不同，其性質不同①礦物成分原生礦物石英、長石、云母等次生礦物主要是粘土礦物，包括三種類型高嶺石、伊利石、蒙脫石粘土礦物:由硅氧四面體和鋁氫氧八面體構成的晶胞所組合而成1、固體礦物顆粒(固相)硅氧四面體晶片的結構表示鋁氫氧八面體晶片的結構表示高嶺石由一個硅片和一個鋁片上下重疊而成的，并以此無限延伸，其最大特點是晶包間通過O-2

與OH-1相互聯結，其聯結力很強，致使晶格不能自由活動，不允許水分子進入晶包間，遇水較為穩定的粘土礦物。

具有三層結構，由二個硅片和一個鋁片構成的，其最大特點是晶包間通過K+或

Na+離子聯結，伊利石晶格之間聯結作用比蒙脫石強，比高嶺石弱伊利石由二個硅片中間夾一個鋁片構成的三層結構。其特點是晶包之間由O-2

聯結，所以聯結力很弱，晶體格架有異常大的活動性，遇水不穩定，水分子可無限進晶格之間，產生膨脹。蒙脫石蒙脫石粘土礦物的晶格構造高嶺石蒙脫石伊利石粒徑比表面積脹縮性滲透性強度壓縮性大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大②顆粒級配a.顆粒大小b.各粒徑成分在土中占的比例常用表格法級配曲線法表示影響土性質的主因1、固體礦物顆粒(固相)顆粒大小粒組按粗細進行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑dmm卵石礫石砂粒粉粒粘粒膠粒2020.050.0050.0020.250.5510粗中細粗中細極細0.075粗粒土細粒土1.表格法表示的粒組劃分粒組名稱粒徑mm一般特征漂石、塊石顆粒>200透水性很大，無粘性，無毛細水卵石、碎石顆粒200～20圓礫、角礫顆粒粗20～10透水性大，無粘性，毛細水上升高度不超過粒徑大小中10～5細5～2砂粒粗2～0.5易透水，當混有云母等雜質時透水性減小，而壓縮性增大；無粘性，遇水不膨脹，干燥時松散；毛細水上升高度不大，隨粒徑變小而增大中0.5～0.25細0.25～0.075粉粒粗0.075～0.01透水性小，濕時稍有粘性，遇水膨脹小，干時稍有收縮；毛細水上升高度較大較快，極易出現凍脹現象細0.01～0.005粘粒<0.005透水性很小，濕時有粘性和可塑性，遇水膨脹大，干時收縮顯著；毛細水上升高度較大，但速度較慢粒徑級配確定方法

篩分法：適用于粗粒土(>0.075mm)

密度計分析法：適用于細粒土

(<0.075mm)——各粒組的相對含量，用質量百分數來表示表述方法

粒徑級配累積曲線1009080706050403020100小于某粒徑之土質量百分數（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)土的粒徑級配累積曲線d60d10d30斜率:某粒徑范圍內顆粒的含量陡—相應粒組質量集中緩--相應粒組含量少平臺--相應粒組缺乏Cc=1~3,

級配連續性好曲線d60d10d30CuCcL0.330.0050.081663.98M0.0632.41R0.0300.545連續程度:

Cc=d302

/(d60×d10)

—曲率系數粒徑級配累積曲線及指標的用途：粒組含量用于土的分類定名；不均勻系數Cu用于判定土的不均勻程度：

Cu≥5,不均勻土；Cu<5,均勻土曲率系數Cc用于判定土的連續程度：

Cc=1~

3,

級配連續土；Cc>3或Cc<1,級配不連續土不均勻系數Cu和曲率系數Cc用于判定土的級配優劣：

如果Cu≥5且

Cc=1~3，級配良好的土；如果不能同時滿足Cu≥5和Cc=1~3，級配不良的土③顆粒形狀原生礦物

圓狀、亞圓狀、亞棱角狀、棱角狀次生礦物

針狀、片狀、扁平狀1、固體礦物顆粒(固相)③顆粒形狀1、固體礦物顆粒(固相)磨圓度和形狀術語棱角狀亞棱角狀亞圓狀圓狀扁平的拉長的2、土體中水(液相)根據土體中水分子受到電場力的作用大小,土體中的水主要可以分為:

結合水:吸附在土顆粒表面的水自由水:電場引力作用范圍之外的水土中的水即為土體中的液相,其含量及性質明顯地影響土的性質.重力水毛細水強結合水弱結合水

結晶水礦物內部的水

結合水吸附在土顆粒表面的水自由水電場引力作用范圍之外的水

土中冰由自由水凍成，凍脹融陷2、土中水

土的孔隙中有水，水分子為極性分子，由帶正電荷的氫原子和帶負電荷的氧原子組成。粘土表面帶負電荷，在土粒周圍形成電場，吸引水分子帶正電荷的氫原子一端，使其定向排列，形成結合水膜，如圖所示。（1）、結合水

2、土中水結合水是指受電分子吸引力吸附于土粒表面成薄膜狀的水，不服從靜水力學規律，其冰點低于零度。結合水又分為強結合水和弱結合水。2、自由水此種水離土粒較遠，在土粒表面的電場作用以外的水分子自由散亂地排列。與普通水無異，受重力支配，冰點為零度，能傳遞靜水壓力并具有溶解能力。自由水包括重力水和毛細水兩種。⑴重力水位于地下水位以下，在重力或壓力差作用下透過土體而流動，對土粒及結構物具有浮力作用。2、土中水2、自由水毛細水上升到地表會引起沼澤化、鹽漬化，而且還會使地基潤濕、降低強度，增大變形量。⑵毛細水位于地下水位以上，受毛細作用(表面張力)而上升，形成毛細水上升帶，其上升的高度視土粒的大小而不同，一般粘土中為5～6m，砂土小于2m，粒徑大于2mm的土粒無毛細現象。極細小的孔隙，土粒周圍有可能被結合水充滿，亦無毛細現象。故毛細水主要存在于粒徑為0.002～0.5mm的孔隙中。土體中的氣體是指存于土體空隙中未被水占據的部分,存在形式有兩種:自由氣體:與大氣相通,對土的性質影響不大封閉氣體:與大氣隔絕,增大土體的彈性和壓縮性土體中氣體封閉氣泡與大氣隔絕，存在粘性土中，當土層受荷載作用時，封閉氣泡縮小若土中封閉氣泡很多時，將使土的壓縮性增高，土的滲透性降低。3、土體中氣體(氣相）土有三個組成部分：固相、液相和氣相

小結1.

固體顆粒2.土中水3.土中氣體粒徑級配礦物成分顆粒形狀結合水(強結合水、弱結合水)自由水(重力水、毛細水)自由氣體封閉氣體三、土的結構定義：土體的結構是指土顆粒之間的相互排列和連接方式。力學特性影響土的結構反映土的成分形成條件分類單粒結構蜂窩結構絮狀結構粒間作用力排列形式礦物成分單粒結構示意圖重力、毛細力點與點、點與面原生礦物指粗顆粒在重力作用下獨立下沉并與其它穩定顆粒相接觸所形成的一種結構形式粗粒土的結構2、土的結構（1）種類——土的結構分為下列三種：①單粒結構——凡粗顆粒土(如卵石和砂土)，在沉積過程中，每一個顆粒在自重作用下單獨下沉并達到穩定狀態。礫石、卵石和砂土等無粘性土在天然產狀下具有單粒結構，因為很難取得，保持天然結構的無粘性土樣，可以在探坑中挖去礫石和粗砂的土覆土層后，用肉眼或放大鏡觀察顆粒的排列情況，對于松散的單粒結構只在少數點相互接觸，形狀不規則顆粒較之渾圓的顆粒有更多的接觸點，當結構點緊密時，接觸點顯著增多。地下水很容易在孔隙中滲流，孔隙中的毛細水上升高度幾乎等于零。2、土的結構②蜂窩結構——當土顆粒較細(粒徑在0.05mm～0.005mm)時，在水中單個下沉，碰到已沉積的土粒，因土粒之間的分子引力大于土粒自重，則下沉的土粒被吸引不再下沉。依次一粒粒被吸引，形成具有很大孔隙的蜂窩狀結構。

濕陷性黃土中大孔隙③絮狀結構（二級蜂窩結構）——那些粒徑極細的粘土顆粒(粒徑小于0.005mm)在水中長期懸浮，這種土粒在水中運動，相互碰撞而吸引逐漸形成小鏈環狀的土集粒，質量增大而下沉，當一個小鏈環碰到另一小鏈環時相互吸引，不斷擴大形成大鏈環，稱為絮狀結構。因小鏈環中已有孔隙，大鏈環中又有更大的孔隙，形象地稱為二級蜂窩結構。上海、天津沉積物都具有絮狀結構的特性

粒間作用力形成環境排列形式礦物成分表面力、膠結力（斥力減小引力增加）絮狀結構蜂窩結構示意圖表面力、膠結力（粒間斥力占優勢）淡水中沉積海水中沉積次生礦物次生礦物注意：天然條件下，可能是多種組合，或者由一種結構過渡向另一種結構。

面與面邊、角與面邊、角與邊細粒土的結構顆粒大小粉粒粘粒掃描電鏡⑶工程性質①單粒結構由于土粒排列緊密，強度大，壓縮性小，是良好的天然地基。當土粒沉積速度快，如洪水沖積形成的砂層和礫石層，往往形成疏松的單粒結構，由于土孔隙大，土粒骨架不穩定，當受到動力荷載或其它外力作用時，土粒容易移動而趨于緊密，同時產生很大的變形。因此，未經處理的這種土層，一般不宜作建筑物的地基。第一章土的組成與結構⑶工程性質由于顆粒間存在大量微細孔隙，其壓縮性大、強度低、透水性弱。又因土粒之