土力学-土组成性质及工程分类.ppt

第二章：土的组成性质和工程分类 2.1 概述(summary) 1、 土的生成和演变 矿物和岩石(mineral and rock) 矿物的种类:原生矿物：通常由岩浆冷凝而成，如石英、长石、角闪石、辉石、云母等。 次生矿物：通常由原生矿物风化产生，如长石风化产生高岭石；辉石或角闪石. 主要造岩矿物(main making rock mineral) 岩石的类型和性质(types and qualities of rock) 第四纪沉积层(Quaternary deposit formation) 地表的岩石经风化，剥蚀成岩屑，又经搬运，沉积而成的沉积物。这类沉积物,年代不长,未经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称第四纪沉积物，即“土”。根据搬运和沉积的情况不同，第四纪沉积层分以下几种类型：“ 残积层(eluvium) 坡积层(slope wash) 洪积层(diluvium; pluvium; proluvium) 冲积层(alluvium) 海湖沉积层(marine deposit) 2 不良地质条件:断层 、 节理发育、 山坡滑动等 3 地下水(underground water) 地下水对工程的影响 地下水的分类 地下水位:地下水位面通常指潜水位面 4 地下水的运动 达西定律(Darcy’s law) 基本表达式：v=k i 式中： i 代表水头梯度或水力坡降; k代表土的渗透系数，cm/s ,不同土质，k值不同。对比如下: 如: 卵石 (1--6)?10-1 细砂 (1--6) ?10-3 粘土6 ?10-6 动水力GD 1)定义：流动的水对单位体积的土骨架产生的作用力. 2)基本表达式：GD=iγw 土的物理性质及工程分类(physical characters of soil and its engineering classifies) 基本要求：土的生成过程、土的物理性质指标及状 态指标、三相草图运算、土的工程分类 重点及难点：三相草图运算、Wp 、 Wl 、 Il 、 Ip的物 理意义及其相互关系。 2.2.土的生成及特性(演变) 2.2.1 土的生成 由完整、坚硬、连续的岩石经风化作用被剥蚀成颗粒，又经风、水的搬运形成的沉积物. 土,自然之物，天然产物。 物理风化(physical weathering)（地质构造力、温差、冰胀、碰撞）:物理风化的本质是机械破碎。经物理风化生成的土为粗颗粒土，例：碎石、砾石、砂土等呈松散状态，统称为无粘性土,单粒结构。(Cohesionless soil; frictional soil; non-cohesive-soil) 化学风化(chemical weathering)（水解、水化、氧化、溶解）作用:产生次生矿物。经过化学风化以后，土的颗粒变小变细，并具有粘着力，生成细颗粒土，如粘土，粉质粘土，统称为粘性土(Cohesive soil). 生物风化(biological weathering):本质上仍是一种物理风化，但由于是由生物活动引起的，故称为生物风化。生成无粘性土。 各种风化作用并不是孤立的，常常是交替作用，甚至同时进行，经过漫长的地质年代，便形成了土。 2.2.2 土的特性(features of soil) 一般来说，土具有碎散性、压缩性、剪变性及透水性等。 1.非均匀各向异性(inhomogeneity and anisotropy) 2.强度低(low strength) 3.透水性大(great pervious) 4.压缩性大(great compressibility) 土体的压缩主要是孔隙的缩小.而土的孔隙一般很大，所以土的压缩性大。 5.变形不可恢复性(non-restitutioon deformation) 土体只能受压不能受拉。变形不可恢复可以这样理解：加荷时，由于土体具有孔隙，可以透水，液与气可通过孔隙排出，压力达到一定程度后，土颗粒还将发生错动；卸去荷载以后，由于排出的水和空气不可再回来以及土粒的错动引起的变形也不可恢复，所以土体具有较强（大）的塑性，也叫变形不可恢复性。 6.时效(time effect) 土是固、液、气组成的三相体，土的压缩主要是孔隙被压小，在孔隙被压小的过程中，孔隙中水和气体的排出需要一个过程，也即需要一定的时间才能完成，从而使土体产生时效。 土的生成条件与其特性的关系 土的生成条件不同，其工程性质往往相差也很大。主要有两大类 残积土、搬运土（坡积土、风积土、冲积土、洪积土、湖泊沼泽沉积土、海相沉积