岩土基础知识.pptx

地基基础工程第一章 岩土的基本知识1.1 岩石（略）岩石（略）1.2 土的形成与组成土的形成与组成1.3 土的结构和构造土的结构和构造1.4 土的三相组成（土颗粒、水、空气）土的三相组成（土颗粒、水、空气）1.5 土的物理性质指标（密度、孔隙比、含水量等）土的物理性质指标（密度、孔隙比、含水量等）1.6 土的物理状态指标（密实度、稠度等）土的物理状态指标（密实度、稠度等）1.7 土的工程分类（碎石土、砂土、粘性土等）土的工程分类（碎石土、砂土、粘性土等）1.8 地基土的野外鉴别与描述（略）地基土的野外鉴别与描述（略）内内容容提提要要 内容提要内容提要形成过程形成过程形成条件形成条件物理力学性质物理力学性质影响影响土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后在不土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后在不同条件下形成的自然历史的产物。同条件下形成的自然历史的产物。土是土是碎散、多孔、各向异性碎散、多孔、各向异性的材料。的材料。岩石岩石地球土土地球风化、搬运、沉积风化、搬运、沉积地质成岩作用地质成岩作用u1.2 土的形成与组成土的形成与组成生物风化生物风化物理风化物理风化化学风化化学风化矿物成矿物成分未变分未变无粘性土无粘性土原生矿物原生矿物矿物成矿物成分改变分改变粘性土粘性土次生矿物次生矿物风化作用分类风化作用分类有有 机机 质质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影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响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作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，形成新的用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物矿物动植物活动引起的岩石和土体粗颗粒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的粒度或成分的变化残积土残积土无搬运运积土运积土有搬运有搬运土土质质较较好好残积土残积土强风化强风化弱风化弱风化微风化微风化母岩体母岩体颗粒表面粗糙颗粒表面粗糙多棱角多棱角粗细不均粗细不均无层理无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小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运到远近不同的地点所沉积的堆积物搬运与沉积搬运与沉积运积土运积土运运积土土有搬运风：风积土风：风积土重力重力:坡积土坡积土 流水流水:洪积土洪积土冲积土冲积土湖泊沼泽沉积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物海相沉积物冰川冰川:冰积土冰积土土粒粗细不同，性质不均匀土粒粗细不同，性质不均匀有分选性，近粗远细有分选性，近粗远细浑浑圆度分选性明显，土层交迭圆度分选性明显，土层交迭含有机物淤泥，土性差含有机物淤泥，土性差颗粒细，表层松软，土性差颗粒细，表层松软，土性差土粒粗细变化较大，性质不均匀土粒粗细变化较大，性质不均匀颗粒均匀，层厚而不具层理颗粒均匀，层厚而不具层理定义：定义：土体的结构土体的结构是指土生成工程中所形成土粒的空间排列及是指土生成工程中所形成土粒的空间排列及 其形式。其形式。力学特性力学特性影影响响土的结构土的结构反映反映土的成分土的成分形成条件形成条件分类分类单粒结构单粒结构蜂窝结构蜂窝结构絮状结构絮状结构u1.3 土的结构和构造土的结构和构造 粒间作用力粒间作用力 可否作天然地基可否作天然地基单粒结构单粒结构重力、毛细力重力、毛细力密实的单粒结构是良好的天然地基密实的单粒结构是良好的天然地基碎石土或砂土在水或空气中沉积形成碎石土或砂土在水或空气中沉积形成松散松散密实密实1.3.1 1.3.1 土的结构土的结构 粒间作用力粒间作用力 可否作为天然地基可否作为天然地基水中的悬浮力、自重力水中的悬浮力、自重力（斥力减小引力增加）（斥力减小引力增加）絮状结构絮状结构(凝聚结构凝聚结构)蜂窝结构蜂窝结构(分散结构分散结构)颗粒间的引力、自重力颗粒间的引力、自重力（粒间引力占优势）（粒间引力占优势）注意：注意：天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。不可不可不可不可细粒土的结构细粒土的结构是指由粉粒（粒径0.0050.075mm）在水中下沉时形的。是指由粘粒（粒径0.005mm）集合体组成。土的构造：土的构造：是指土体中各结构单元之间的关系，主是从宏观角度是指土体中各结构单元之间的关系，主是从宏观角度 研究土的组成，其主要特点是土的成层性和裂缝性研究土的组成，其主要特点是土的成层性和裂缝性。力学特性力学特性影影响响土的构造土的构造 类型类型层状构造层状构造分散构造分散构造裂隙构造裂隙构造结核状构造结核状构造通常分散构造土的工程性质最好，结核状构造土的工程性质取决于细通常分散构造土的工程性质最好，结核状构造土的工程性质取决于细 粒土部分，裂隙构造不连续的裂缝破坏土的整体性，土的工程性质最粒土部分，裂隙构造不连续的裂缝破坏土的整体性，土的工程性质最差。差。土体构造特征反映土体在力学性质和其他工程性质的各向异性或上体各部位的不均匀性，因此，要掌握其变化规律。例如，由砂土和粘性土组成的层状或互层构造土体的物理力学性质皆显示其各向异性特点。又如，黄土由于其垂直节理（裂隙）发育，强烈地降低其抗水稳定性和力学稳定性，特别在边坡地段，沿裂隙极易产生坍方和滑坡现象。土体的构造特征是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。研究土体构造特征的重要意义重要意义：气相固相液相+构成土骨架，起主体作用构成土骨架，起主体作用重要影响重要影响次要作用次要作用土体三相组成示意图u1.4 土的三相组成土的三相组成1.4.1 1.4.1 土颗粒土颗粒(固相固相)土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架，是土中最稳定、变化最小的部分。架，是土中最稳定、变化最小的部分。物理状态力学特性粒组的划分粒组的划分土的颗粒级配土的颗粒级配土粒的矿物成分土粒的矿物成分 漂石、块石（巨粒土）漂石、块石（巨粒土）d d200mm200mm卵石、碎石卵石、碎石 60d200mm 60d200mm砾粒砾粒粗砾粗砾 20d60mm20d60mm细砾细砾 2d20mm2d20mm沙粒沙粒 0.075d2mm0.075d2mm粉粒粉粒 0.005d0.075mm0.005d0.075mm粘粒粘粒 d0.005mmd 0.075mm 0.075mm 的土的土密度计法密度计法：适用于粒径适用于粒径 0.075mm0.075mm的土的土土的粒径级配土的粒径级配筛分法（适用于筛分法（适用于0.075d60mm0.075d60mm的土）的土）105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536用一套标准筛子，孔直径用一套标准筛子，孔直径(mm)(mm)分别为分别为2020、1010、5.05.0、2.02.0、l.0l.0、0.50.5、0.250.25、0.10.1、0.0750.075，将烘干且分散了的，将烘干且分散了的200g200g有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。的颗粒级配。筛分法原理：筛分法原理：密度计法：适用于密度计法：适用于d0.075mmd0.075mm的细颗粒的细颗粒 利用不同大小利用不同大小的土粒在水中的的土粒在水中的沉降速度不同来沉降速度不同来确定小于某粒径确定小于某粒径的土粒含量的土粒含量粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.510典型粒径级配曲线典型粒径级配曲线密度计分密度计分析结果析结果1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536筛分结果筛分结果粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用思考思考:土土1、2、3按粗细如何排序？为什么？按粗细如何排序？为什么？1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d50d10d30d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c0.330.33 0.0050.005 0.0630.06366662.412.41特征粒径特征粒径:粗细程度：平均粒径粗细程度：平均粒径d50d60 限定粒径限定粒径d10 有效有效粒径粒径d30 中中值粒径值粒径不均匀程度不均匀程度：不均匀系数不均匀系数Cu=d60/d10 连续程度连续程度:曲率系数曲率系数Cc=d302/(d60 d10)Cu 5,级配不均匀级配不均匀粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d10d30连续程度连续程度:曲率系数曲率系数C Cc c=d=d30302 2 /(d d6060 d d10 10)较大颗粒缺少较大颗粒缺少C Cc c 减小减小较小颗粒缺少较小颗粒缺少C Cc c 增大增大C Cc c=13,13,级配连续性好级配连续性好粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用土样土样d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c蓝土蓝土0.330.330.0050.005 0.0630.06366662.412.41红土红土0.330.330.0050.0050.030.0366660.5450.545绿土绿土0.330.330.0050.0050.080.0866663.883.88粒组含量用于土的分类定名；粒组含量用于土的分类定名；工程中用不均匀系数工程中用不均匀系数CuCu评价土的不均匀程度：评价土的不均匀程度：CuCu5,5,不均匀土；不均匀土；Cu5,Cu3 Cc3 或或Cc1,Cc1,级配不连续土级配不连续土不均匀系数不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣：当当C Cu u 55且且C C c c=1 1 3 3 时，为级配良好的土；时，为级配良好的土；当当C Cu u 533或或C Cc c 11g/cm1g/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100C100C时可蒸发时可蒸发 强结合水性质稳定强结合水性质稳定强结合水强结合水 位于强结合水之外，以水膜位于强结合水之外，以水膜 的形式包围着土粒的形式包围着土粒 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性弱结合水弱结合水固定层扩散层土中毛细现象土中毛细现象毛细水毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管。彼此连通的毛细管。重力水重力水位于地下水位以下的土空隙中，能位于地下水位以下的土空隙中，能在重力或压力作用下流动，能传递在重力或压力作用下流动，能传递静水压力并产生浮力。静水压力并产生浮力。1.4.3 土中气体土中气体(气相气相)自由气体自由气体:与大气相通，对土的性质影响不大与大气相通，对土的性质影响不大封闭气体封闭气体:与大气隔绝，增大土体的弹性和与大气隔绝，增大土体的弹性和压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。土体中气体土体中气体气相固相液相+构成土骨架，起主体作用构成土骨架，起主体作用重要影响重要影响次要作用次要作用土体三相组成示意图u1.4 土的三相组成土的三相组成1.4.1 1.4.1 土颗粒土颗粒(固相固相)土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架，是土中最稳定、变化最小的部分。架，是土中最稳定、变化最小的部分。物理状态力学特性粒组的划分粒组的划分土的颗粒级配土的颗粒级配土粒的矿物成分土粒的矿物成分 漂石、块石（巨粒土）漂石、块石（巨粒土）d d200mm200mm卵石、碎石卵石、碎石 60d200mm 60d200mm砾粒砾粒粗砾粗砾 20d60mm20d60mm细砾细砾 2d20mm2d20mm沙粒沙粒 0.075d2mm0.075d2mm粉粒粉粒 0.005d0.075mm0.005d0.075mm粘粒粘粒 d0.005mmd 0.075mm 0.075mm 的土的土密度计法密度计法：适用于粒径适用于粒径 0.075mm0.075mm的土的土土的粒径级配土的粒径级配筛分法（适用于筛分法（适用于0.075d60mm0.075d60mm的土）的土）105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536用一套标准筛子，孔直径用一套标准筛子，孔直径(mm)(mm)分别为分别为2020、1010、5.05.0、2.02.0、l.0l.0、0.50.5、0.250.25、0.10.1、0.0750.075，将烘干且分散了的，将烘干且分散了的200g200g有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。的颗粒级配。筛分法原理：筛分法原理：密度计法：适用于密度计法：适用于d0.075mmd0.075mm的细颗粒的细颗粒 利用不同大小利用不同大小的土粒在水中的的土粒在水中的沉降速度不同来沉降速度不同来确定小于某粒径确定小于某粒径的土粒含量的土粒含量粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.510典型粒径级配曲线典型粒径级配曲线密度计分密度计分析结果析结果1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536筛分结果筛分结果粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用思考思考:土土1、2、3按粗细如何排序？为什么？按粗细如何排序？为什么？1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d50d10d30d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c0.330.33 0.0050.005 0.0630.06366662.412.41特征粒径特征粒径:粗细程度：平均粒径粗细程度：平均粒径d50d60 限定粒径限定粒径d10 有效有效粒径粒径d30 中中值粒径值粒径不均匀程度不均匀程度：不均匀系数不均匀系数Cu=d60/d10 连续程度连续程度:曲率系数曲率系数Cc=d302/(d60 d10)Cu 5,级配不均匀级配不均匀粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d10d30连续程度连续程度:曲率系数曲率系数C Cc c=d=d30302 2 /(d d6060 d d10 10)较大颗粒缺少较大颗粒缺少C Cc c 减小减小较小颗粒缺少较小颗粒缺少C Cc c 增大增大C Cc c=13,13,级配连续性好级配连续性好粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用土样土样d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c蓝土蓝土0.330.330.0050.005 0.0630.06366662.412.41红土红土0.330.330.0050.0050.030.0366660.5450.545绿土绿土0.330.330.0050.0050.080.0866663.883.88粒组含量用于土的分类定名；粒组含量用于土的分类定名；工程中用不均匀系数工程中用不均匀系数CuCu评价土的不均匀程度：评价土的不均匀程度：CuCu5,5,不均匀土；不均匀土；Cu5,Cu3 Cc3 或或Cc1,Cc1,级配不连续土级配不连续土不均匀系数不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣：当当C Cu u 55且且C C c c=1 1 3 3 时，为级配良好的土；时，为级配良好的土；当当C Cu u 533或或C Cc c 11g/cm1g/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100C100C时可蒸发时可蒸发 强结合水性质稳定强结合水性质稳定强结合水强结合水 位于强结合水之外，以水膜位于强结合水之外，以水膜 的形式包围着土粒的形式包围着土粒 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性弱结合水弱结合水固定层扩散层土中毛细现象土中毛细现象毛细水毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管。彼此连通的毛细管。重力水重力水位于地下水位以下的土空隙中，能位于地下水位以下的土空隙中，能在重力或压力作用下流动，能传递在重力或压力作用下流动，能传递静水压力并产生浮力。静水压力并产生浮力。1.4.3 土中气体土中气体(气相气相)自由气体自由气体:与大气相通，对土的性质影响不大与大气相通，对土的性质影响不大封闭气体封闭气体:与大气隔绝，增大土体的弹性和与大气隔绝，增大土体的弹性和压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。土体中气体土体中气体气相固相液相+构成土骨架，起主体作用构成土骨架，起主体作用重要影响重要影响次要作用次要作用土体三相组成示意图u1.4 土的三相组成土的三相组成1.4.1 1.4.1 土颗粒土颗粒(固相固相)土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架，是土中最稳定、变化最小的部分。架，是土中最稳定、变化最小的部分。物理状态力学特性粒组的划分粒组的划分土的颗粒级配土的颗粒级配土粒的矿物成分土粒的矿物成分 漂石、块石（巨粒土）漂石、块石（巨粒土）d d200mm200mm卵石、碎石卵石、碎石 60d200mm 60d200mm砾粒砾粒粗砾粗砾 20d60mm20d60mm细砾细砾 2d20mm2d20mm沙粒沙粒 0.075d2mm0.075d2mm粉粒粉粒 0.005d0.075mm0.005d0.075mm粘粒粘粒 d0.005mmd 0.075mm 0.075mm 的土的土密度计法密度计法：适用于粒径适用于粒径 0.075mm0.075mm的土的土土的粒径级配土的粒径级配筛分法（适用于筛分法（适用于0.075d60mm0.075d60mm的土）的土）105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536用一套标准筛子，孔直径用一套标准筛子，孔直径(mm)(mm)分别为分别为2020、1010、5.05.0、2.02.0、l.0l.0、0.50.5、0.250.25、0.10.1、0.0750.075，将烘干且分散了的，将烘干且分散了的200g200g有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。的颗粒级配。筛分法原理：筛分法原理：密度计法：适用于密度计法：适用于d0.075mmd0.075mm的细颗粒的细颗粒 利用不同大小利用不同大小的土粒在水中的的土粒在水中的沉降速度不同来沉降速度不同来确定小于某粒径确定小于某粒径的土粒含量的土粒含量粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.510典型粒径级配曲线典型粒径级配曲线密度计分密度计分析结果析结果1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536筛分结果筛分结果粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用思考思考:土土1、2、3按粗细如何排序？为什么？按粗细如何排序？为什么？1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d50d10d30d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c0.330.33 0.0050.005 0.0630.06366662.412.41特征粒径特征粒径:粗细程度：平均粒径粗细程度：平均粒径d50d60 限定粒径限定粒径d10 有效有效粒径粒径d30 中中值粒径值粒径不均匀程度不均匀程度：不均匀系数不均匀系数Cu=d60/d10 连续程度连续程度:曲率系数曲率系数Cc=d302/(d60 d10)Cu 5,级配不均匀级配不均匀粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d10d30连续程度连续程度:曲率系数曲率系数C Cc c=d=d30302 2 /(d d6060 d d10 10)较大颗粒缺少较大颗粒缺少C Cc c 减小减小较小颗粒缺少较小颗粒缺少C Cc c 增大增大C Cc c=13,13,级配连续性好级配连续性好粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用土样土样d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c蓝土蓝土0.330.330.0050.005 0.0630.06366662.412.41红土红土0.330.330.0050.0050.030.0366660.5450.545绿土绿土0.330.330.0050.0050.080.0866663.883.88粒组含量用于土的分类定名；粒组含量用于土的分类定名；工程中用不均匀系数工程中用不均匀系数CuCu评价土的不均匀程度：评价土的不均匀程度：CuCu5,5,不均匀土；不均匀土；Cu5,Cu3 Cc3 或或Cc1,Cc1,级配不连续土级配不连续土不均匀系数不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣：当当C Cu u 55且且C C c c=1 1 3 3 时，为级配良好的土；时，为级配良好的土；当当C Cu u 533或或C Cc c 11g/cm1g/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100C100C时可蒸发时可蒸发 强结合水性质稳定强结合水性质稳定强结合水强结合水 位于强结合水之外，以水膜位于强结合水之外，以水膜 的形式包围着土粒的形式包围着土粒 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性弱结合水弱结合水固定层扩散层土中毛细现象土中毛细现象毛细水毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管。彼此连通的毛细管。重力水重力水位于地下水位以下的土空隙中，能位于地下水位以下的土空隙中，能在重力或压力作用下流动，能传递在重力或压力作用下流动，能传递静水压力并产生浮力。静水压力并产生浮力。1.4.3 土中气体土中气体(气相气相)自由气体自由气体:与大气相通，对土的性质影响不大与大气相通，对土的性质影响不大封闭气体封闭气体:与大气隔绝，增大土体的弹性和与大气隔绝，增大土体的弹性和压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。土体中气体土体中气体气相固相液相+构成土骨架，起主体作用构成土骨架，起主体作用重要影响重要影响次要作用次要作用土体三相组成示意图u1.4 土的三相组成土的三相组成1.4.1 1.4.1 土颗粒土颗粒(固相固相)土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎土颗粒是由大小不等、形状不同的矿物颗粒或岩石碎屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨屑按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架，是土中最稳定、变化最小的部分。架，是土中最稳定、变化最小的部分。物理状态力学特性粒组的划分粒组的划分土的颗粒级配土的颗粒级配土粒的矿物成分土粒的矿物成分 漂石、块石（巨粒土）漂石、块石（巨粒土）d d200mm200mm卵石、碎石卵石、碎石 60d200mm 60d200mm砾粒砾粒粗砾粗砾 20d60mm20d60mm细砾细砾 2d20mm2d20mm沙粒沙粒 0.075d2mm0.075d2mm粉粒粉粒 0.005d0.075mm0.005d0.075mm粘粒粘粒 d0.005mmd 0.075mm 0.075mm 的土的土密度计法密度计法：适用于粒径适用于粒径 0.075mm0.075mm的土的土土的粒径级配土的粒径级配筛分法（适用于筛分法（适用于0.075d60mm0.075d60mm的土）的土）105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536用一套标准筛子，孔直径用一套标准筛子，孔直径(mm)(mm)分别为分别为2020、1010、5.05.0、2.02.0、l.0l.0、0.50.5、0.250.25、0.10.1、0.0750.075，将烘干且分散了的，将烘干且分散了的200g200g有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。的颗粒级配。筛分法原理：筛分法原理：密度计法：适用于密度计法：适用于d0.075mmd0.075mm的细颗粒的细颗粒 利用不同大小利用不同大小的土粒在水中的的土粒在水中的沉降速度不同来沉降速度不同来确定小于某粒径确定小于某粒径的土粒含量的土粒含量粒径粒径(mm)(mm)0.050.010.005百分数百分数P(%)P(%)2613.510典型粒径级配曲线典型粒径级配曲线密度计分密度计分析结果析结果1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数小于某粒径之土质量百分数P（）（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)105.02.01.00.50.250.1200g10g16g18g24g22g38g72gP%958778665536筛分结果筛分结果粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用思考思考:土土1、2、3按粗细如何排序？为什么？按粗细如何排序？为什么？1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d50d10d30d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c0.330.33 0.0050.005 0.0630.06366662.412.41特征粒径特征粒径:粗细程度：平均粒径粗细程度：平均粒径d50d60 限定粒径限定粒径d10 有效有效粒径粒径d30 中中值粒径值粒径不均匀程度不均匀程度：不均匀系数不均匀系数Cu=d60/d10 连续程度连续程度:曲率系数曲率系数Cc=d302/(d60 d10)Cu 5,级配不均匀级配不均匀粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用1009080706050403020100小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线d60d10d30连续程度连续程度:曲率系数曲率系数C Cc c=d=d30302 2 /(d d6060 d d10 10)较大颗粒缺少较大颗粒缺少C Cc c 减小减小较小颗粒缺少较小颗粒缺少C Cc c 增大增大C Cc c=13,13,级配连续性好级配连续性好粒径级配曲线的应用粒径级配曲线的应用土样土样d d6060d d1010d d3030C Cu uC Cc c蓝土蓝土0.330.330.0050.005 0.0630.06366662.412.41红土红土0.330.330.0050.0050.030.0366660.5450.545绿土绿土0.330.330.0050.0050.080.0866663.883.88粒组含量用于土的分类定名；粒组含量用于土的分类定名；工程中用不均匀系数工程中用不均匀系数CuCu评价土的不均匀程度：评价土的不均匀程度：CuCu5,5,不均匀土；不均匀土；Cu5,Cu3 Cc3 或或Cc1,Cc1,级配不连续土级配不连续土不均匀系数不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c用于判定土的级配优劣：用于判定土的级配优劣：当当C Cu u 55且且C C c c=1 1 3 3 时，为级配良好的土；时，为级配良好的土；当当C Cu u 533或或C Cc c 11g/cm1g/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 具有固体的的特性具有固体的的特性 温度高于温度高于100C100C时可蒸发时可蒸发 强结合水性质稳定强结合水性质稳定强结合水强结合水 位于强结合水之外，以水膜位于强结合水之外，以水膜 的形式包围着土粒的形式包围着土粒 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而移动，有粘滞性不因重力而移动，有粘滞性弱结合水弱结合水固定层扩散层土中毛细现象土中毛细现象毛细水毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管。彼此连通的毛细管。重力水重力水位于地下水位以下的土空隙中，能位于地下水位以下的土空隙中，能在重力或压力作用下流动，能传递在重力或压力作用下流动，能传递静水压力并产生浮力。静水压力并产生浮力。1.4.3 土中气体土中气体(气相气相)自由气体自由气体:与大气相通，对土的性质影响不大与大气相通，对土的性质影响不大封闭气体封闭气体:与大气隔绝，增大土体的弹性和与大气隔绝，增大土体的弹性和压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。压缩性，如橡皮土；降低土的渗透性。土体中气体土体中气体岩石？岩石？岩石？岩石？一.岩石的概念岩岩石石(rock):是是矿矿物物或或类类似似矿矿物物（mineraloids）的的物物质质（如如有有机机质质、玻玻璃璃、非非晶晶质质等等）组组成成的的固固体体集集合合体体，多多数数岩岩石石是是由由不不同同矿矿物物组组成成，单单矿矿物物的的岩岩石石相相对对较较少少。自自然然界界的的岩岩石石可可以以划划分分为为三三大大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。要素：由矿物组成要素：由矿物组成 固体集合体固体集合体三大岩概念岩浆岩（火成岩）岩浆岩（火成岩）：是由地幔或地壳的岩石：是由地幔或地壳的岩石经熔融或部分熔融形成岩浆冷却固结的产物。经熔融或部分熔融形成岩浆冷却固结的产物。沉积岩沉积岩：是在地表条件下，原先形成的各种是在地表条件下，原先形成的各种岩石在风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩过程岩石在风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩过程中形成的岩石。中形成的岩石。变质岩变质岩：是由岩浆岩和沉积岩经过变质作用：是由岩浆岩和沉积岩经过变质作用形成的。形成的。三大类岩石的形成过程。三大类岩石的形成过程。岩浆岩（岩浆岩（igneous igneous rockrock）火山角砾岩火山角砾岩（Lava breccia）黑云母花岗岩黑云母花岗岩（Biotite granite）沉积岩沉积岩（sedimentary rockssedimentary rocks）高岭石粘土岩高岭石粘土岩(Kaolinitic claystone)长石砂岩长石砂岩(arkose)变质岩（变质岩（metamorphic rocksmetamorphic rocks）纯大理岩纯大理岩(Pure marble)板岩板岩(slate)研究岩石的必要性研究岩石的必要性是构成各种地质构造和地貌的物质基础；是构成各种地质构造和地貌的物质基础；对对于于了了解解地地壳壳、地地幔幔和和其其他他星星球球的的物物质质组组成、起源、发展等都具有重要的科学意义；成、起源、发展等都具有重要的科学意义；对对指指导导找找矿矿勘勘探探、开开发发地地下下水水资资源源，设设计计工程建筑有重要意义。工程建筑有重要意义。葡萄状葡萄状和肾状和肾状块状集合体：块状集合体：土状集合体：土状集合体：被膜状集合体：被膜状集合体：高岭石土状光泽铝土矿的铝土矿的土状光泽土状光泽具假象赤铁矿的褐铁矿相对密度（相对密度（relative densityrelative density）也也称称比比重重，是是纯纯净净的的单单岩岩石石在在空空气气中中的的重重量量与与4时时同同体体积的水的重量之比。积的水的重量之比。注意：注意：1）相对密度无量纲，其数值与密度相同，但它更易测定。）相对密度无量纲，其数值与密度相同，但它更易测定。2）矿物的相对密度通常分为三级：）矿物的相对密度通常分为三级：轻的：相对密度轻的：相对密度4。自然金属元素矿物基。自然金属元素矿物基 本属此类本属此类其他物理性质其他物理性质 导热性、热膨胀性、熔点、易燃性、挥发性、吸水性、可导热性、热膨胀性、熔点、易燃性、挥发性、吸水性、可塑性、放射性塑性、放射性橄榄石辉石角闪石黑云母长石石英地壳中矿物的丰度矿物矿物体积百分比体积百分比矿物矿物体积百分比体积百分比石英12.0橄榄石3.0钾长石12.0粘土矿物等4.6斜长石39.0方解石1.5云母5.0白云石0.5角闪石5.0磁铁矿1.5辉石11.0其他4.9