【正文】 ，方解石顆粒表面帶的是負(fù)電；但若將方解石顆粒放在 CaCl2溶液中，則 Ca2+成為電位離子，Cl為反離子，方解石顆粒表面帶的是正電。引起的原因是黏粒表面帶電。 ? 主要的影響為： ?密閉氣體影響土的強(qiáng)度和變形 ?過多的水氣在土粒表面凝聚形成結(jié)合水 ?CO沼氣、 H2S等有毒有害氣體的存在影響施工和建筑物的安全使用 ?…………… 2 土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu) 土的基本特性 土的粒度成分 土的礦物成分 土的化學(xué)成分 土中的水和氣 黏性土與水的相互作用 土的結(jié)構(gòu)和土體結(jié)構(gòu) ?黏粒是土中高度分散的顆粒，包括黏土礦物、氧化物、有機(jī)質(zhì)等。 ? 土中的氣體 ? 土中的氣體主要為空氣和水汽，有時還有較多的 CO沼氣、 H2S等。因此，水是控制土的工程性質(zhì)的重要因素，也是引起土的性質(zhì)變化的主要因素之一。水在中的多少一般用含水量（率）表示， 土中含水量的變化是土的工程性質(zhì)變化的最重要的原因 。不同黏土礦物的硅鋁率是不同的： ?高嶺石為 2 ?伊利石為 3 ?蒙脫石 4 ? 液相化學(xué)成分采用提取液方法測定。 ? 固體相化學(xué)成分采用 “ 全量化學(xué)分析法 ”測定 ：提取小于 2?m的黏粒，測定硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等組成黏土礦物的主要元素。 ? 對土的固相的化學(xué)成分，主要研究不可溶性次生礦物和可溶鹽的化學(xué)成分。 高嶺石（六角形，邊緣清晰）與伊利石 蒙脫石 伊利石 2 土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu) 土的基本特性 土的粒度成分 土的礦物成分 土的化學(xué)成分 土中的水和氣 土與水的相互作用 ? 土的化學(xué)成分主要是指土種固體相、液體相的化學(xué)元素、化合物種類及其含量。通常采用： ? X射線衍射分析法 ? 電子顯微鏡照相 ? 差熱分析法 ? 脫水曲線法 ? 染色法 ? 紅外光譜法 等。 ? 若夾雜的是蒙脫石 ， 則當(dāng)細(xì)粒含量達(dá)到 4%就可使承載力較純砂土顯著下降 。夾雜的黏土礦物的成分不同 ， 其承載力也不同： ? 若夾雜的是活動性弱或無的礦物如高嶺石 、 硅土等 ， 則對砂土的承載力影響不大 ， 只有當(dāng)細(xì)粒（ 粒徑小于 4?m的顆粒 ） 含量達(dá)到 12%時 ， 才使其承載力較純砂土產(chǎn)生明顯變化 。 ? 伊利石的工程性質(zhì)則界于兩者之間 。 ? （ 4）三種黏土礦物工程性質(zhì)的比較 ? 高嶺石相鄰晶胞之間具有較強(qiáng)的氫鍵連接 ， 結(jié)合牢固 ， 水分子不能自由進(jìn)入晶體內(nèi)部 ， 因而可形成較粗的黏粒 ， 比表面積小 ， 親水性弱 ， 壓縮性較低 ， 抗剪強(qiáng)度較大 。因此，水分子等極性分子不能進(jìn)入晶胞間，晶胞間的膨脹性很弱。 ? 四面體中 Si4+約有 1/6被 Al3+臵換，使單位晶胞中約有 ~剩余負(fù)電荷，而且其大部分被層間的非交換性的 K+平衡。因此，含蒙脫石的土具有含水量大、壓縮性高、強(qiáng)度低、吸水膨脹、失水收縮及高塑性等的特點(diǎn)，其性質(zhì)易隨外界條件的變化而變化。 每單位晶胞中約有 電荷。蒙脫石的顆粒極細(xì)小，一般為 ~?m，具有巨大的比表面積，親水性大。蒙脫使的晶胞間距取決于晶胞間水分子的含量，晶胞間距可由 14A甚至更大。 ? （ 2）蒙脫石 ? 蒙脫石為 2:1三層型層狀結(jié)構(gòu)。但由于顆粒細(xì)小，分散程度高，帶少量的電荷，可吸附極性水分子形成水化膜，具有一定可塑性。 ? 高齡石單位晶胞的厚度為 （ ）。 ? 高嶺石相鄰晶胞以氧原子與氫原子氫鍵相連接。按其排列方式，結(jié)構(gòu)單元體層可分為： ? 雙層型（ 1:1） —— 由一層四面體片和一層八面體片組成，如高嶺石； ? 三層型（ 2:1） —— 由兩層四面體片夾一層八面體片組成，如蒙脫石、伊利石、蛭石等； ? 混合型（ 2:1:1） —— 三層型與氫氧鎂八面體片相間排列組成，如綠泥石。 因此 ， 在工程實(shí)踐中 ， 歷來重視黏土礦物的研究 。 黏土礦物的這種活性 ， 不僅在于其有很大的比表面 ，而主要還在于其晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 。 ?黏土礦物的種類： ?高嶺石 ?伊利石 ?蒙脫石 ?綠泥石 ?蛭石，等 最常見 ? 黏土礦物的特點(diǎn) ： ?具有高分散性 、 高親水性 、 強(qiáng)吸附性和離子臵換性能 。 ?2mm以上的粒組多為母巖碎屑（巖屑），顆粒具多礦物結(jié)構(gòu)，同時可含有長石、石英等單礦物。干旱地區(qū)，難溶的碳酸鹽礦物也是粉粒組的主要礦物。 ?粉粒組都是由抗風(fēng)化能力強(qiáng)、物理 —化學(xué)穩(wěn)定高的原生礦物石英組成。 ?長石則主要存在于中粗砂組中。物理強(qiáng)度大、物理 — 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性差的原生礦物多集中于粗的粒組中，物理強(qiáng)度小，物理 — 化學(xué)穩(wěn)定性高的原生礦物多存在于細(xì)粒組中： ?石英、長石、云母是組成砂土的主要礦物成分。黏性土中含有有機(jī)質(zhì)如淤泥質(zhì)土或淤泥土，則壓縮性高、固結(jié)慢、強(qiáng)度低，難以作為建筑物的天然地基。 ?含有機(jī)質(zhì)土的工程性質(zhì)有很大的變化。 有機(jī)質(zhì)分散程度越高，親水性越強(qiáng)，越易被土顆粒吸附。 ? 泥炭疏松多孔，富含水，強(qiáng)度很低，壓縮性極高 。 ? 腐殖質(zhì)是一種有機(jī)酸，主要成分為腐殖酸， 具有多微孔海綿狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的持水性和吸附性 ，電鏡下可見為顆粒極細(xì)小的圓粒，直徑80~100A。 ? (4) 有機(jī)質(zhì) ? 按其分解程度可分為未分解的動植物殘體、半分解的泥炭及完全分解的腐殖質(zhì)。 ? 可溶鹽的測定： ?一般采用提取液法（浸出液法），通過對提取液進(jìn)行化學(xué)分析確定其成分和含量。 可溶鹽在土中屬于不穩(wěn)定礦物 ，它們的變化將引起土的工程性質(zhì)的變化。如 當(dāng)孔隙溶液中富含 Na+時，則土的親水性大，強(qiáng)度低、壓縮性高，膨脹性大；當(dāng)富含 Ca++時，則相反 。 ? 難溶鹽或中溶鹽以固體形式時 ,可起到膠結(jié)作用，加強(qiáng)土顆粒的結(jié)構(gòu)連結(jié)，提高土的強(qiáng)度。 ? (3) 可溶鹽 ? 可溶鹽按其在水中的溶解度可分為： ?易溶鹽 —— 巖鹽、鉀鹽、芒硝、蘇打等； ?中溶鹽 —— 石膏； ?難溶鹽 —— 方解石、白云石。 黏土礦物是決定黏性土工程性質(zhì)的主要因素。顆粒很細(xì)小，一般呈晶體或凝膠狀存在于黏粒組中。 ? (2) 不可溶的次生礦物 ?是原生礦物經(jīng)氧化、水化、水解、溶解等化學(xué)作用而形成的新的礦物成分，不能溶解在水中。 ? 特點(diǎn)： 顆粒較粗大，物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定或較穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗水性和抗風(fēng)化能力，親水性弱或較弱。多數(shù)存在于卵粒組和砂粒組中，是粗粒類土的主要礦物成分。 ? 泥炭 ：土中有機(jī)植物殘骸。 ? 次生礦物根據(jù)其與水作用的關(guān)系可分為可溶的和不可溶的兩種。根據(jù)來源可分為： ? 原生礦物 ：巖石經(jīng)物理風(fēng)化后，破碎成土粒，其礦物成分不變，主要為母巖的原有礦物，如石英、長石、云母等。 粒徑 mm 5 5~2 2~ ~ ~ 質(zhì)量百分比% 8 22 26 14 16 14 ? 例 2：某土樣，經(jīng)篩析試驗(yàn)，得到各粒組含量的百分比為： ?解：土樣中，粒徑 2mm的顆粒占 10%，不足 25%，不能定為礫砂土； 顆粒占 10%+23%=33%，也不足 50%，不能定為粗砂土； 10+23+27=60%，超過了 50%，該土樣應(yīng)定為中砂土。 ? 舉例 : ?例 1：某砂土樣，經(jīng)篩析試驗(yàn)，得到各粒組含量的百分比為： ? 解：土在分類和定名時，應(yīng)根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定。 ?粒徑 總質(zhì)量的 50%的土為粉砂土。 ?粒徑 總質(zhì)量的 50%的土為中砂土。 進(jìn)一步劃分為： ?粒徑 2mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的 25%~50%的土為礫砂土。 ?粒徑 2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的 50%的土為圓礫土（顆粒以圓形及亞圓形為主）或角礫土（顆粒以棱角形為主）。進(jìn)一步劃分為： ?粒徑 200mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的 50%的土為漂石土（顆粒以圓形及亞圓形為主）或塊石土（顆粒以棱角形為主）。 ? 粒徑在 砂土。 ? 巨粒類土的分類 ： 土類 粒組含量 土類名稱 巨粒土 巨粒含量 75% 漂石含量大于卵石含量 漂石 (塊石 )土 漂石含量不大于卵石含量 卵石 (碎石 )土 混合巨粒土 50%巨粒含量 ?75% 漂石含量大于卵石含量 混合 漂石 (塊石 )土 漂石含量不大于卵石含量 混合 卵石 (碎石 )土 巨?；旌贤? 15%巨粒含量 ?50% 漂石含量大于卵石含量 漂石 (塊石 )混合 土 漂石含量不大于卵石含量 卵石 (碎石 )混合 土 注：巨粒混合土可根據(jù)所含粗?；蚣?xì)粒的含量進(jìn)行細(xì)分 。其中，粗粒組含量不大于 25%的土為 細(xì)粒土 ；粗粒組含量大于 25%且不大于 50%的土為 含粗粒的細(xì)粒土 ；有機(jī)質(zhì)含量小于 10%且不小于 5%的土為 有機(jī)質(zhì)土 。其中，礫粒組含量大于砂粒組的土為 礫類土 ；礫粒組含量不大于砂粒組的土為 砂類土 。 ? 特征粒徑舉例： ?有效粒徑 d10=,總質(zhì)量的 10% ?中間粒徑 d30=,總質(zhì)量的 30% ?平均粒徑 d50=,總質(zhì)量的 50% ?界限粒徑 d60=,總質(zhì)量的 60% ? 土按粒度成分的分類 ? 1） 《 土的工程分類標(biāo)準(zhǔn) 》 (GB/T501452022)分類 ? 根據(jù)各粒組在土中的含量分為巨粒類土、粗粒類土和細(xì)粒類土： ? 試樣中巨粒組（粒徑 60mm）含量大于 15%的土為巨粒類土 。該數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械潛蝕、透水性、毛細(xì)性等的經(jīng)驗(yàn)公式中。 ?不均勻系數(shù) Cu—— 反映土顆粒粒徑分布均勻性的系數(shù) ?曲率系數(shù) Cc—— 反映土顆粒粒徑分布曲線形態(tài)的系數(shù) 1060ddCu ?6010230dddCc ???定量信息的用途： ?不均勻系數(shù) Cu用于評價土層的機(jī)械潛蝕、流土（砂）等滲透變形的工程地質(zhì)問題 ?平均粒徑 d50和不均勻系數(shù)用于判別砂土的振動液化 ?d10在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中具有特殊的意義： ?由一種粒徑土粒組成的理想均粒土，如與另一種非均粒土具有相同的透水性，則這個均粒土的粒徑與這個非均勻土的 d10大致相等。 粒度成分曲線020406080100120 1 10粒徑 dx （ mm ）累積百分含量xd（%）系列1系列2系列3d10 d10 d60 d50 d50 d60 ?用途： ?累計曲線形態(tài)能較直觀地表示出土的粒度級配： ?累計曲線平緩，說明土中各粒組的含量差別不大，土的分選性較差，級配良好； ?累計曲線窄陡，土的分選性好，土粒均勻，級配不良。 ? 累積含量百分比是指小于（或大于）某粒徑的所有土顆粒占全部土顆粒的質(zhì)量百分比。 ? 3．土的粒度成分的表示方法 ? (1) 列表法 ? 優(yōu)點(diǎn)：可以清楚地說明各粒組的含量 ? 缺點(diǎn)：大量土樣進(jìn)行對比時較困難 粒組（ mm） 粒