【正文】 三、土的液相 在自然界中，土中總是含有水的，土的液 相就是指水以及各種離子的液體。土中水的狀 態(tài)可以為液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)。土中細(xì)粒愈多， 土的分散愈大，水對(duì)土性質(zhì)的影響也愈大。研 究土中的水，必須考慮水在土中存在的狀態(tài)及 其與土的相互作用。 結(jié)合水示意圖 （ 1）結(jié)晶水 它是存在于礦物的晶體格架內(nèi)部或參與到礦物構(gòu) 造中的水。只有在溫度比較高 （ 80176。 ~680176。 ） 的情況下 才能化為氣態(tài)水而與土粒分離。可以把結(jié)晶水當(dāng)作礦物 顆粒的一部分。 （ 2）結(jié)合水 結(jié)合水是由土顆粒表面水分子吸附在土粒表面的 一層水，分為 強(qiáng)結(jié)合水 和 弱結(jié)合水 兩種。 強(qiáng)結(jié)合水 強(qiáng)結(jié)合水存在于最靠近土顆粒表面處，水分子和水 化離子排列的非常緊密，一般其 密度大于 1， 并有過(guò)冷 現(xiàn)象。這種水牢固的結(jié)合在土粒表面，其性質(zhì)接近于 固體，所以具有極大的粘滯性、彈性及抗剪強(qiáng)度。 弱結(jié)合水 在距土粒表面較遠(yuǎn)處的結(jié)合水稱為弱結(jié)合水，也 稱為薄膜水。由于其引力降低，弱結(jié)合水的水分子排 列就不如強(qiáng)結(jié)合水緊密，這層水不能傳遞靜水壓力。 由于這種水的存在，使土具有 可塑性 。 （ 3）自由水 自由水存在于土粒電場(chǎng)影響范圍之外，其性質(zhì)與普 通水相同，服從重力定律，傳遞靜水壓力。自由水按其 移動(dòng)所受 作用力 的不同，分為毛細(xì)水和重力水。 重力水 重力水位于地下水位以下，在重力或壓力差作用下 能產(chǎn)生滲流，對(duì)土顆粒和結(jié)構(gòu)物都具有浮力作用，在土 力學(xué)計(jì)算中應(yīng)考慮這種 滲流及浮力 的作用。 毛細(xì)水 毛細(xì)水是受水與空氣交界面的張力作用而存在于細(xì) 小孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透水層 中。毛細(xì)水在重力和表面張力作用下，能沿著土的細(xì)孔 隙從潛水面上升一定的高度。其上升的高度和孔隙的大 小有關(guān)。 在工程中需研究毛細(xì)水的上升高度和速度，因?yàn)? 毛細(xì)水的上升會(huì)使地基潮濕，強(qiáng)度降低，變形增大。 四、土的氣相 第二節(jié) 土的結(jié)構(gòu) 土的結(jié)構(gòu)性： 指土的物質(zhì)組成 (主要指土?；驁F(tuán)粒，也包括孔隙 ) 的空間相互排列，以及土粒間的 聯(lián)結(jié) 特征的綜合。 土結(jié)構(gòu)的影響： 對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)有重要的影響 。 土結(jié)構(gòu)的變化和意義： 土的結(jié)構(gòu)在形成過(guò)程中及形成之后 ， 當(dāng)外界條件變化時(shí)都會(huì)使土的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 。 粒間的結(jié)合力 （一）粗粒土（無(wú)粘性土）的結(jié)構(gòu) 粗粒土的比表面積小，在粒間的作用力中，重力 起決定性作用。粗顆粒在重力作用下下沉?xí)r，一旦與 已經(jīng)穩(wěn)定的顆粒相接觸，找到自己的平衡位置，穩(wěn)定 下來(lái)，就形成了單粒結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是顆粒之 間是 點(diǎn)與點(diǎn) 的接觸。 在下沉過(guò)程中如果沒(méi)有遇到很高的壓力，特別是 沒(méi)有受到動(dòng)力作用時(shí)，就形成了松散的單粒結(jié)構(gòu)。 反之，就形成了密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)。 見(jiàn)下圖 圖 A 砂土結(jié)構(gòu) （一）粗粒土（無(wú)粘性土）的結(jié)構(gòu) 呈松散單粒結(jié)構(gòu)的土 。其骨架是不穩(wěn)定的，當(dāng)受到 震動(dòng)或其他外力作用時(shí)，土粒易于發(fā)生移動(dòng)，土中孔 隙劇烈減少，會(huì)引起土的極大變形，因此，這種土如 未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。 呈密實(shí)狀結(jié)構(gòu)的單粒土 。由于其土粒排列緊密，在 動(dòng)、靜荷載作用下都不會(huì)產(chǎn)生較大的變形和沉降，所 以其強(qiáng)度大、壓縮性小，是較為良好的天然地基。 密實(shí)狀態(tài) 疏松狀態(tài) （二）細(xì)粒土的結(jié)構(gòu) 粒間粘結(jié)力 在沉降過(guò)程中，重力不起重要的作用。在結(jié)構(gòu)形成 中，其他的粒間力起主導(dǎo)作用，包括： （ 1）范德華力 （ 2）庫(kù)倫力 （ 3）膠結(jié)作用力 （ 4）毛細(xì)壓力 （二）細(xì)粒土的結(jié)構(gòu) 細(xì)粒土結(jié)構(gòu) 細(xì)粒土的天然結(jié)構(gòu)就是在其沉降過(guò)程中由以上這 些力共同作用而形成的。 （ 1）蜂窩結(jié)構(gòu)（主要是粉粒 ~） （ 2）絮狀結(jié)構(gòu)（主要由粘粒，小于 ） （ 3） 片堆結(jié)構(gòu)和片架結(jié)構(gòu) 蜂窩結(jié)構(gòu)： 顆粒間點(diǎn)與點(diǎn)接觸，由于彼此之間引力大于重力，接觸后，不再繼續(xù)下沉，形成鏈環(huán)單位 ,很多鏈環(huán)聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成孔隙較大的蜂窩狀結(jié)構(gòu) 。 蜂窩結(jié)構(gòu) 絮狀結(jié)構(gòu)： 細(xì)微粘粒大都呈針狀或片狀，質(zhì)量極輕，在水中處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)懸液介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，土粒表面的弱結(jié)合水厚度減薄，粘?；ハ嘟咏?，凝聚成絮狀物下沉，形成孔隙較大的絮狀結(jié)構(gòu)。 絮狀結(jié)構(gòu) ?a 單粒非絮凝結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) ?b 粒組的非絮凝結(jié)構(gòu) ?d 單粒的角 角凝絮結(jié)構(gòu) ?e 粒組的角 面絮凝結(jié)構(gòu) ?f 粒組的角 角絮凝結(jié)構(gòu) ?c 單粒的角 面絮凝結(jié)構(gòu) g 粒組的角 面絮凝結(jié)構(gòu)與角 角絮凝結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 土的物理性質(zhì)指標(biāo) 土是三相混合而成，而三相組成部分的性質(zhì)與數(shù)量 以及它們之間的相互作用，決定著土的物理力學(xué)性質(zhì)。 土力學(xué)中使用各相之間在 體積上 和 質(zhì)量上 的比例關(guān) 系，作為反映土的物理性質(zhì)的指標(biāo)。這類指標(biāo)統(tǒng)稱為 土的三相比例指標(biāo)，也稱為土的物理性質(zhì)指標(biāo)。 三相比例指標(biāo)反映了土的干燥與潮濕，疏松與緊 密，是評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)。 也是 工程勘察報(bào)告中不可缺少的內(nèi)容 。 物理模型 假定模型 總質(zhì)量： m=ms+mw 總體積： V=Vs+Vv=Vs+Va+Vw 符號(hào)： s— soil v