武汉工程大学（原武汉化工学院）：《岩体力学 Rock mass mechanics》课程资源（PPT教学课件）第一章 土的基本性质和工程分类（双语）Basic Characteristics and Engineering Classification of Soils

第一章土的基本性质和工程分类 CHAPTER1 Basic Characteristics and Engineering classification of Soils 第一节土的形成 1.1 The formation of soils 土的搬运和沉积 The transportation and sedimentation of soil 土是岩石风化的产物 To the Civil Engineer soil is any uncemented or weakly cemented accumulation of mineral particles formed by the weathering of rock, the void space between the particles containing water and/or air

第一章 土的基本性质和工程分类 CHAPTER1 Basic Characteristics and Engineering Classification of Soils 第一节 土的形成 1.1 The Formation of soils 一、土的搬运和沉积 The Transportation and Sedimentation of soil 土是岩石风化的产物. To the Civil Engineer soil is any uncemented or weakly cemented accumulation of mineral particles formed by the weathering of rock, the void space between the particles containing water and/or air

In a brief, soil is the products of weathering rock 坡积土 洪积土 冲积土 运积士湖泊沼泽沉积土工程性质差 海相沉积土 冰积土 风积土 西北黄土 残积土 运积土: Transported soil 残积土: Residual soil

                        残积土 风积土 西北黄土 冰积土 海相沉积土 湖泊沼泽沉积土 工程性质差 冲积土 洪积土 坡积土 运积土 运积土: Transported soil 残积土: Residual soil 一、 In a brief , soil is the products of weathering rock

二、风化作用和土和主要特点 The weathering action and main nature of soils 土的特征: The characteristics of soils (1)碎散性: (2)三相体系 (3)自然变异性 性质复杂,不均匀,各向异性且随时间而在不断变 注:岩石三相体系:固体矿物、液体、气体

The weathering action and main nature of soils 土的特征： The characteristics of soils: （1）碎散性: （2）三相体系 （3）自然变异性 性质复杂，不均匀，各向异性且随时间而在不断变 化。 注：岩石三相体系：固体矿物、液体、气体 二、风化作用和土和主要特点

第二节土的三相组成 1.2 The Three-Phase Composition of SOUS 饱和土( saturated soil) 非饱和土( unsaturated soil 干土( dry soil) 固体颗粒( Solid particle 一)粒径级配 Particle size gradation/grading 粒径级配:粒径大小及其在土中所占的百分比 界限粒径一土性质改变的粒径尺寸 粒组—以界限粒径为依据,根据其大小分为若干组

第二节 土的三相组成 1.2 The Three-Phase Composition of soils ) ( ) ( ( )      dry soil unsaturated soil saturated soil 干土 非饱和土 饱和土 一、固体颗粒 (Solid Particle) 〈一〉粒径级配 (Particle size gradation/grading) 粒径级配 ：粒径大小及其在土中所占的百分比. 界限粒径—土性质改变的粒径尺寸 粒组—以界限粒径为依据，根据其大小分为若干组

2002020.050.005 分界粒径 漂石卵石园砾砂粒粉粒粘粒 块石碎石 粗粒土(无粘性土)砾石m)(粘聚大sm= 砂粒(wm) (coarse-gained Sols/none-cohesive so 细粒土(粘性土)(粉粒( silt particle ( fine-gained soils/!{粘粒( clay particle)(≠0) cohesive soil) 胶粒 1.粒径级配的分析方法 筛分试验 sieve analysis test

200 20 2 0.05 0.005 分界粒径 漂石 卵石 园砾 砂粒 粉粒 粘粒 块石 碎石 粗粒土（无粘性土） (coarse-gained soils/none-cohesive soil) 细粒土（粘性土） (fine-gained soils/ cohesive soil) ( c 0) ( ) ( ) =    cohesion sand gravel 粘聚力 砂粒 砾石 ( )       胶粒 粘粒 粉粒 ( ) 0 ( ) clay particle c silt particle 1.粒径级配的分析方法 筛分试验 sieve analysis test

d>0.mm(d>0074mm) 筛分法 d<0.lmm(d0.074mm)水分法(比重计法) 12.粒径级配曲线 Particle size distribution curve) 小于某粒径含量G-x×100 式中:G—总称量,Ⅹ—筛余量 土小 的于 量 某粒径 10d30dn粒径 图1-1土的粒径级配累计曲线

d>0.1mm(d>0.074mm) 筛分法 d <0.1mm(d<0.074mm) 水分法（比重计法） 12. 粒径级配曲线(Particle size distribution curve) 小于某粒径含量 式中: G—总称量， X—筛余量 100% − G G x 粒径 小 于 某 粒 径 土 的 含 量 （ % ） d60 d30 d10 图1-1 土的粒径级配累计曲线

13.粒径级配累积曲线的应用 do控制粒径 d30—特征粒径 d10有效粒径 不均匀系数( coefficient of uniformity) 均匀土C>5 d10 不均匀土Cu<5 曲率系数 (coefficient of curature) d30 Cc d60×d10 表示连续性好Cc=1~3 判断好级配土(wl- graded): C≥5Cc=1~3

1 3. 粒径级配累积曲线的应用 d60—控制粒径 d30—特征粒径 d10—有效粒径 不均匀系数 (coefficient of uniformity) 均匀土 不均匀土 曲率系数(coefficient of curature)： 表示连续性好: 判断好级配土(well-graded)： 10 60 d d Cu = Cu.  5 Cu  5 60 10 302 d d d Cc  = Cc =1~ 3 Cu  5 Cc =1~ 3

(二)土粒成分( Particle ingredient) 原生矿物--石英、长石、云母等 粘土矿物 矿物质 固体成分 次生矿物无定形氧化物A2O,胶体 可溶性盐Nacl,Calo3 有机质 粘土矿物的晶体结构和分类 The crystal structure and classification of clay minerals 粘土矿物:片状铝—硅酸晶体 The basic structural units of most clay minerals consist of a silica tetrahedron(四面体) and an alumina octahedron( 正八面体)

（二）土粒成分（ Particle ingredient） 固体成分                      − − 有机质 可溶性盐 无定形氧化物 胶体 粘土矿物 次生矿物 原生矿物 石英、长石、云母等 矿物质 3 2 3 Nacl, Calo AI O 1. 粘土矿物的晶体结构和分类 The crystal structure and classification of clay minerals 粘土矿物：片状铝—硅酸晶体 The basic structural units of most clay minerals consist of a silica tetrahedron(四面体) and an alumina octahedron ( 正八面体)

分类:(依硅片和铅片的组叠形式的不同) 高岭石(AlQ32Sn22H4O)( kaolinite)1:1亲水能力差 蒙特石(A2O4S02nH20)( montmorillonite) 21亲水能力强 伊利石( K,O·3Al,O26S0,·2HO )(lite介于二者之间 2粘土矿物的带电性质 利用电渗现象排水 片状粘土颗粒带负电的原因 离解 水泵阴极 吸附 同晶型替换 极性水分 电渗 子

分类：（依硅片和铅片的组叠形式的不同） 高岭石（ ） (kaolinite) 1:1 亲水能力差 蒙特石（ ）(montmorillonite) 2:1 亲水能力强 伊利石（ ）(illite) 介于二者之间 2.粘土矿物的带电性质 利用电渗现象排水 Al2 O3 2Sio2 2H2 O Al2 O3 4Sio2  nH2 O K2O3Al2O3 6SiO2 2H2O 片状粘土颗粒带负电的原因      同晶型替换 吸附 离解 极性水分 子 阴极 电渗 水泵

(三)颗粒形状和比表面积 原生矿物一颗粒粗,呈粒状 次生矿物一颗粒细微,多呈片状( plate4ike)或针状 (needle-shaped 1.粘土比表面积一代表粘土特性的重要指标 ∑A 2.颗粒形状重要意义,磨圆度一粗糙度—与抗剪强度 指标有关。 、土中水 结晶水-土粒矿物内部的水>105C才能从矿物中析出 Water in soils 土中水{结合水-与土粒表面结合的水/强结合水 弱结合水 自由水/毛细管水 重力水

原生矿物—颗粒粗，呈粒状 次生矿物—颗粒细微，多呈片状（plate-like）或针状 (needle-shaped) 1. 粘土比表面积—代表粘土特性的重要指标 2. 颗粒形状重要意义，磨圆度—粗糙度—与抗剪强度 指标有关。 m A AS  = 二、土中水 Water in soils                  − −  重力水 毛细管水 自由水 弱结合水 强结合水 结合水 与土粒表面结合的水 结晶水 土粒矿物内部的水 才能从矿物中析出 土中水 105 C 0 （三）颗粒形状和比表面积