◎请大家先区分岩土体、岩体和土体的概念

岩土体是地壳的物质组成。

岩体是地壳表层圈层，经建造和改造而形成的具一定组分和结构的地质体。它赋存于一定的地质环境之中，并随着地质环境的演化和地质作用的持续，仍在不断的变化着。

土体是岩石风化的产物，是一种松散的颗粒堆积物。由于岩土材料组成的复杂性，其性质在许多方面不同于其它材料，具有其特有的多变性及复杂性。

1. 土的三相物质组成

图1-1土的三相组成

土是一种松散的颗粒堆积物。它是由固体颗粒、液体和气体三部分组成。土的固体颗粒一般由矿物质组成，有时含有胶结物和有机物，这一部分构成土的骨架。土的液体部分是指水和溶解于水中的矿物质。空气和其它气体构成土的气体部分。土骨架间的孔隙相互连通，被液体和气体充满。土的三相组成决定了土的物理力学性质 。

2 .土的固体颗粒

土骨架对土的物理力学性质起决定性的作用。分析研究土的状态，就要研究固体颗粒的状态指标，即粒径的大小及其级配、固体颗粒的矿物成分、固体颗粒的形状。

1）固体颗粒的大小与粒径级配

①粒径：表征固体颗粒的大小用颗粒直径。实际工程中常按粒径大小分组，粒径在一定范围的分为一组，称为粒组。粒组不同其性质也不相同。各粒组的具体划分和粒径范围见表1-1。

表1-1 粒组的具体划分和粒径范围

粒 组 名 称			粒径范围（ mm ）
巨粒组	漂石 （块石） 粒		>200
	卵石 （碎石） 粒		200~60
粗粒组	砾 粒	粒 砾 粒	60~20
		细 砾 粒	20~2
	砾 粒	粗 砂 粒	2~0.5
		中 砂 粒	0.5~0.25
		细 砂 粒	0.25~0.075
细粒组	粉 粒		0.075~0.005
	黏 粒		0.005~0.002
	胶 粒		<0.002

②粒径级配：土中各个粒组的相对含量。

土粒含量的具体含义是指一个粒组中的土粒质量与干土总质量之比，一般用百分比表示。土的粒径级配直接影响土的性质，如土的密实度、土的透水性、土的强度、土的压缩性等。要确定各粒组的相对含量，需要将各粒组分离开，再分别称重。这就是工程中常用的颗粒分析方法，实验室常用的有筛分法和密度计法。

筛分法适用粒径大于0.075mm的土。利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。

密度计法适用于粒径小于0.075mm的土。基本原理是颗粒在水中下沉速度与粒径的平方成正比，粗颗粒下沉速度快，细颗粒下沉速度慢。根据下沉速度就可以将颗粒按粒径大小分组（详见土工试验书籍）。

当土中含有颗粒粒径大于0.075mm和小于0.075mm的土粒时，可以联合使用密度计法和筛分法。

图1-2 筛分法	图1-3 密度计法

图1-4 土的粒径级配曲线

工程中常用粒径级配曲线直接了解土的级配情况。曲线的横坐标为土颗粒粒径的对数，单位为mm；纵坐标为小于某粒径土颗粒的累积含量，用百分比（%）表示，如图1-4所示。颗粒级配曲线 在土木、水利水电等工程中经常用到。从曲线中可直接求得各粒组的颗粒含量及粒径分布的均匀程度，进而估测土的工程性质 。

③特征粒径—d10 ，d30 ，d50，d60，这些特征粒径是判别土的级配优劣的依据之一。

d10—土中小于此粒径的土的质量占总土质量的10%，也称有效粒径

d30—土中小于此粒径的土的质量占总土质量的30%

d50—土中小于此粒径的土的质量和大于此粒径的土的质量各占50%，也称平均粒径，用来表示土的粗细

d60—土中此粒径土的质量占总土质量的60%，也称限制粒径

④不均匀系数 Cu = d60 / d10 —表征粒径分布的均匀程度

Cu越大，土越不均匀，即土中粗、细颗粒的大小相差越悬殊。

若土的颗粒级配曲线是连续的，Cu越大，d60与d10相距越远，则曲线越平缓，表示土中的粒组变化范围宽，土粒不均匀；反之，Cu越小，d60与d10相距越近，曲线越陡，表示土中的粒组变化范围窄，土粒均匀。工程中，把Cu＞5的土称为不均为土，Cu≤5的土称为均匀土 。

若土的颗粒级配曲线不连续，在该曲线上出现水平段，如右图曲线②和③所示，水平段粒组范围不包含该粒组颗粒。这种土缺少中间某些粒径，粒径级配曲线呈台阶状，土的组成特征是颗粒粗的较粗，细的较细，在同样的压实条件下，密实度不如级配连续的土高，其它工程性质也较差。

⑤曲率系数 ——反映土的粒径级配曲线的形状，尤其是确定其是否连续

当Cu ≥ 5，且 1≤ Cc ≤ 3 时，级配良好；否则级配不良。

若曲率系数过大，表示粒径分布曲线的台阶出现在d10和d30范围内。反之，若曲率系数过小，表示台阶出现在d30和d60范围内。经验表明，当级配连续时，Cc的范围大约在1~3。因此，当Cc ＜1或Cc＞3时，均表示级配曲线不连续。

由上可知，土的级配优劣可由土中土粒的不均匀系数和粒径分布曲线的形状曲率系数衡量。我国《土的工程分类标准》（GB/T 50145-2007）规定：对于砂、砾石，在实际工程中，Cu大于或等于5，且Cc等于1~3时，它的级配是良好的；不能同时满足上述条件时，它的级配是不良的。

2）固体颗粒的成份

土中固体颗粒的成份绝大多数是矿物质，或有少量有机物。颗粒的矿物成份一般有两大类，一类是原生矿物，另一类是次生矿物。

原生矿物是岩石经过物理风化作用生成的土粒，一般由一种或多种物质构成，但也有的细颗粒是原生矿物的岩粉。常见的原生矿物有石英、长石和云母。原生矿物形状不规则，有浑圆形、块状和板状，吸水力差，性质较稳定，无塑性。

原生矿物举例

（a）石英（b）长石（c）云母

图1-5 原生矿物

次生矿物是原生矿物经过化学风化后形成的新矿物，它的成份与母岩完全不同。次生矿物的主要成份是黏土矿物（高岭石、伊利石和蒙脱石），颗粒极细。次生矿物多呈片状，吸水力强，性质活跃，具塑性。

次生矿物举例

（a）高岭石（b）伊利石（c）蒙脱石

图1-6 次生矿物

3）固体颗粒的形状

原生矿物的颗粒一般较粗，多呈粒状；次生矿物的颗粒一般较细，多呈片状或针状。土的颗粒越细，形状越扁平，其表面积与质量之比越大。查看详细

3．土的液体部分

固态水：矿物晶体内的结晶水，矿物的一部分，呈固态。

气态水：土中气的一部分

液态水：土中的液体一部分以结晶水的形式存在于固体颗粒的内部，另一部分存在于土颗粒的孔隙中，可分为结合水 和自由水两类 。

4．土的气体部分

土中气体一般以下面两种形式存在于土中：一种是四周被颗粒和水封闭的封闭气体，另一种是与大气相通的自由气体。

当土的饱和度较低，土中气体与大气相通时，土体在外力作用下，气体很快从孔隙中排出，则土的强度和稳定性提高。当土的饱和度较高，土中出现封闭气体时，土体在外力作用下，则体积缩小；外力减小，则体积增大。因此，土中封闭气体增加了土的弹性。同时，土中封闭气体的存在还能阻塞土中的渗流通道，减小土的渗透性。

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