【正文】 黏土礦物 次生二氧化硅 對(duì)黏土性質(zhì)的影響很大 ? 次生礦物 ? 黏土礦物 （熟知） ? 硅片 ? 鋁片 Si Si 氧離子 O2 硅離子 Si4+ 硅 氧四面體 硅片的結(jié)構(gòu) 硅片簡(jiǎn)圖 OH1 鋁離子 Al3+ 鋁 氫氧八面體 鋁片的結(jié)構(gòu) 鋁片簡(jiǎn)圖 Al Al 蒙脫石 二層、三層晶胞 蒙脫石的主要 特征是顆粒細(xì) 小 ， 具有明顯 的吸水膨脹和 失水收縮的特 性 ， 或說(shuō)其親 水能力很強(qiáng) 。 使得 其親水性 、 膨脹性 和收縮性較弱 。 親水能力較蒙 脫石差 。 黏土 顆粒 引力 d 水分子 陽(yáng)離子 強(qiáng)結(jié)合水 弱結(jié)合水 自由水 強(qiáng)結(jié)合水 弱結(jié)合水 ? 沒(méi)有溶解鹽類(lèi)的能力； ? 不能傳遞靜水壓力； ? 只有吸熱變成蒸汽時(shí)才能移動(dòng) ， 在＞ 105℃ 時(shí) 才蒸發(fā)； ? 其性質(zhì)接近于固體 ， 密度約為 ～ ； ? 冰點(diǎn)為－ 78℃ ， 具有極大的黏滯度 、 彈性和 抗剪強(qiáng)度； ? 強(qiáng)結(jié)合水厚度很薄 ， 吸附力高 ， 陽(yáng)離子濃度大 ， 水分子的定向排列特征顯著 。 土粒表面的結(jié)合水 ? 非結(jié)合水（自由水） 重力水 毛細(xì)水 按其移動(dòng)所受作用力的不同 重力或水頭壓力作用下運(yùn)動(dòng) 毛細(xì)水承受表面張力和重力的作用 毛細(xì)水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水 重力水是存在于地下水位以下的透水土層中的地下水 毛 細(xì) 管 ? hc T 2r ???rThcc os2????? c o s22 rThr wc ?土中毛細(xì)水上升高度 黏土 粉土 砂土 毛細(xì)水的形成 r 空氣 水 固體顆粒 彎液面 ? 毛細(xì)水的工程地質(zhì)意義 ? 毛細(xì)黏聚力 — 提高土的強(qiáng)度 ?毛細(xì)水可助長(zhǎng)地基土的凍脹現(xiàn)象；地下室潮濕；危害房屋基礎(chǔ)及公路路面； 在干旱區(qū) ， 地下水中的可溶性鹽隨毛細(xì)水上升后不斷蒸發(fā) ，鹽分便積聚在地表處而易形成鹽漬土 。 土體有三個(gè)組成部分： 固相 、 液相 和 氣相 小 結(jié) ?固體顆粒 ?土中水 ?土中氣體 顆粒級(jí)配 礦物成分 黏土礦物 結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水 自由水：重力水、毛細(xì)水 吸附氣體 溶解氣體 自由氣體 封閉氣體 ? 原狀土和重塑土的強(qiáng)度 ? 沉積或碾壓土的各向異性 ? 土的結(jié)構(gòu) 土的結(jié)構(gòu)是指土粒的原位集合體特征 ， 是由土粒單元的大小 、形狀 、 相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征 。 土體 的性質(zhì) 單粒結(jié)構(gòu) 蜂窩結(jié)構(gòu) 絮狀結(jié)構(gòu) （三）土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 ? 土的結(jié)構(gòu) ? 粗顆粒土在水中或空氣中下沉而成的 ， 是碎石土和砂類(lèi)土的結(jié)構(gòu)特征 。 ? 粒間作用力 ：重力起決定性的作用 。 ? 排列形式 ：點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與面 ? 蜂窩結(jié)構(gòu) ? 當(dāng)土顆粒較細(xì) ， 在水中單個(gè)下沉 ， 碰到已沉積的土粒 ，由于土粒之間的分子吸力大于顆粒自重 ， 則土粒被吸引不再下沉 ， 逐漸形成土粒鏈 ，土粒鏈組成弓架結(jié)構(gòu) ， 形成很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu) 。 ? 特點(diǎn) ：孔隙大 ， 高水平荷載作用下 ， 結(jié)構(gòu)破壞 ， 易導(dǎo)致嚴(yán)重的地基沉降 。 這種小鏈環(huán)碰到另一小鏈環(huán)被吸引 ， 形成大鏈環(huán)狀的絮狀結(jié)構(gòu) 。 ? 土的構(gòu)造 （了解） 在同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等都相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征稱(chēng)為土的構(gòu)造 。 淤泥夾粘土透鏡體 黏土尖滅 砂土夾黏土層 水平層理 交錯(cuò)層理 分散構(gòu)造 土層中各部分的土粒無(wú)明顯差別 ， 分布均勻 ， 各部分性質(zhì)亦接近 。 具有分散構(gòu)造的上可作為各向同性體看待 。 不少堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)的粘性土具有此種構(gòu)造 。 裂隙破壞土的整體性 ， 增大透水性 ， 對(duì)工程不利 。 ? 表達(dá)式 ? 測(cè)定方法： ①比重瓶法；②經(jīng)驗(yàn)法 常見(jiàn)值：砂類(lèi)土 Gs=～ ；粉類(lèi)土 Gs=～ ； 黏性土 Gs=～ 。 ? 土粒密度 111 //wsswsswss VmVmmmG?????sss Vm??31 /1 cmgw ?? （一）土的基本物理性質(zhì)指標(biāo) ? 土的含水量（含水率） w 土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比 ， 以百分?jǐn)?shù)表示 。 %100%100 ?????ssswmmmmmw? 意義 ：表示土體濕度（含水程度）的物理指標(biāo)。 ① 烘干法； ②紅外線法； ③酒精燃燒法；④鐵鍋炒干法 ? 土的密度 ρ 土的總質(zhì)量 m與總體積 V之比或土單位體積的質(zhì)量 。 ? 測(cè)定方法 : 環(huán)刀法 適用于黏性土、粉土與砂土。 ? 表達(dá)式 vswsVVmmVm?????? 意義 ：綜合反映了土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。 ? 測(cè)定方法： ①大環(huán)刀法 ； ②放射性同位素法 ? 常見(jiàn)值 ： ρ d=（ ～ ） g/cm3 ? 工程應(yīng)用 在工程上常把干密度作為評(píng)定土體緊密程度的標(biāo)準(zhǔn) 。 ? 表達(dá)式 Vm sd ??d?? 表示特殊條件下土的密度的指標(biāo) （二）土的間接物理性質(zhì)指標(biāo) ? 飽和密度 土的孔隙完全被水充滿(mǎn)時(shí)的密度 ? 常見(jiàn)值： ρ sat =（ ～ ） g/cm3 ? 浮密度（有效密度） 在地下水位以下 ， 土單位體積中土粒的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差 。 ? 常見(jiàn)值 ： 砂土 e=～ ； 當(dāng)砂土 e，呈密實(shí)狀態(tài)，為良好地基。 ? 表達(dá)式 svVVe ?? 表示土中孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo) （二）土的間接物理性質(zhì)指標(biāo) ? 孔隙度 (孔隙率 )n 土的孔隙體積與土總積之比 ， 以百分?jǐn)?shù)表示 。 根據(jù) ρ 、 Gs與 W實(shí)測(cè)值計(jì)算而得，孔隙度與孔隙比相 比，工程應(yīng)用較少。 ? 表示土中孔隙體積相對(duì)含量的指標(biāo) ? 土的飽和度 Sr 土中孔隙水的體積與孔隙體積之比 ， 以百分?jǐn)?shù)表示 。 根據(jù) ρ 、 Gs與 W實(shí)測(cè)值計(jì)算而得。 Sr ≤ 50% 稍濕的 50%＜ Sr≤80% 很濕的 Sr 80% 飽和的 ? 表示土中含水程度的指標(biāo) ? 重度 土的重力密度 （ 重量 ） 。 ?、 wG s rs a td Se 、 n??? ? （三）物理性質(zhì)指標(biāo)之間的換算 例如 設(shè)： 1?sV1?sVeVv ?eV ?? 1vVe?eV ??1wswsss GGVm ?? ??1/wsssVmG??1ww ?? ? wssGm ??wsw wGm ??wssw wGwmm ???wssw wGmmm ?)1( ????%1 00??swmmwws wGm ?)1( ??ewGVm ws????1)1( ??weGVm wssd ????? 11???1)1(1 ????? ? ?? ? wsdws wGGeeeGVVm wswvss at ?????1)( ???eGVVVmVVVmVVm wsws atwwvswvswss??????????????1)1()( ????????eeVVn v??? 1 ewGVmVVS swvwvwr ????? %100%100 ?推求 ?e?d?【 例題 11】 。 令： 31mVs ? eVv ?則 eVVV vs ???? 1ewGVmVVS swvwvwr ??? ? ????rsSwGe3/1 mkNeGgVm wssd ?????????3/1 mkNeeGgVVmwswvss at ?????????? ???【 例題 12】 某飽和土樣切滿(mǎn)容器為 ，稱(chēng)得總質(zhì) 量為 ，烘干后質(zhì)量為 。 【 解 】 gm ??? gms ???gmmm sw ?????3/ cmgVm ???? %%100 ????swmmw1 cmmVwww ??? ? cmVVV ws ???????? sv VVe3/ cmgVVm wvs ?????? ??【 練習(xí) 11】 一體積為 150cm3的土樣，濕土重 270g，烘干后質(zhì)量 為 204g,土粒比重 ,求該土樣的密度、含水率、孔隙比和 飽和度。 % ?? sGw 某原狀土，天然密度 （ 1） 計(jì)算土的孔隙比、飽和度； （ 2） 當(dāng)土中孔隙充滿(mǎn)水時(shí)土的飽和密度和含水率。 （ 2）根據(jù)（ 1）的結(jié)果，計(jì)算該土的干重度。 由已知條件： 3/ mkNsa t ?? ?? gsatsat ?? ?111????wsswsswss VmVmmmG??gVVm wvssat ?? ??令： 31mVs ? eVv ?則 eVVV vs ???? 1eeGgVVm wswvss at ?????1)( ???eGgeVG wssws???? 11??eG wsws at ????1)1( ???wsatwsGe??????? )1(11)(???sswsatd GG???【 解 】 swss VGm ??31 /1 cmgww ?? ???d? gVms?土的物理狀態(tài) 反映土的松密和軟硬 狀態(tài)的指標(biāo) 無(wú)黏性土的松密程度 黏性土的軟硬狀態(tài) 土的物理性質(zhì)指標(biāo) 三相間的比例關(guān)系 質(zhì)量和體積之間的關(guān)系 影響 力學(xué)特性 密實(shí)度 稠度 四、 土的物理狀態(tài) ? 黏性土的物理特征 黏性土 含水量 較硬 變軟 流動(dòng) 固態(tài) → 半固態(tài) → 可塑狀態(tài) → 液體狀態(tài)（流動(dòng)狀態(tài) ) ? 黏性土的 可塑性 黏性土在外力的作用下可以任意改變形狀而不開(kāi)裂 ， 外力撤去后仍