土和土體

土和土體在工程上通常把地殼表層所有鬆散堆積物都稱為土。它是由顆粒(固相)、水(液相)及氣體(氣相)組成的三相分散體系,土顆粒間的聯結強度大大低於顆粒本身的強度。而土體則往往是指岩土工程中具有一定體積的土層或若干土層的綜合體。土體與工程上套用的其他材料不同,其特點是:①無明確的邊界條件,常假設為半無限體;②在很多情況下為非均質的、各向異性的甚至是非線性的;③土的性質隨環境和時間而變化。土體是在自然條件下的產物,在其形成和發展歷史過程中所遭受到的各種物理化學作用,及其現在所處的埋藏條件,均對土的工程性質有很大影響,故自然界的土是複雜多變的。在研究土的工程性質時,通常要從土的成因、成分和結構出發,對土在溫度、濕度、壓力、時間等因素影響下的性狀變化作出定量的評價,即把地質學的方法與數學、力學的方法結合起來,以認識土的性質及其變化規律。

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基本信息

土的成因和分類 按其堆積條件可分為三大類:殘積土、沉積土及人工填土。成因相同的土具有一定的成分、結構及分布規律。因而具有相近的工程性質。①殘積土。地表岩石經過強烈的物理、化學及生物風化作用,並經成土作用殘留在原地(或有很少移動)而組成的土。它受氣候(氣溫、雨量)、時間、母岩類型、地形、植被情況、排水條件、細菌活動等影響而變化。②沉積土。地表岩石的風化產物,經過一定地質營力(風、水、冰、重力等)的搬運,在特定環境下沉積而形成的土。在搬運過程中對土粒有衝撞、破碎、磨蝕、切割或溶解作用,使土粒的形狀和大小不斷改變;而分選作用,使在一定環境下沉積的土層在成分或土粒的大小方面形成有規律的組合。沉積的原因很多,例如水在運動中流速變緩、溶解度降低、電介質作用等都可導致沉積作用。沉積土按地質營力及沉積環境分:沖積土、洪積土、海積土、湖積土、冰積土、風積土、坡積土等。③人工填土。人工填築的土。按其形成及物質組成分:雜填土、沖填土和素填土(壓實填土)。

其他信息

土的成分 指顆粒、水溶液和氣體等成分。土的顆粒由有機質和無機質兩類物質組成。目前,對有機質的研究尚少。無機質土顆粒一般是岩石碎塊、碎屑或單礦物顆粒。單礦物顆粒有:原生礦物(如石英、長石、雲母等)、次生礦物(如粘土礦物、三氧化二鋁、次生二氧化矽、水溶鹽等)和有機鹽類。土的顆粒成分按土粒大小即粒度劃分為若干粒組,目前,國際上尚無統一的粒組劃分方法,中國採用的粒組劃分見表。
土和土體土中的有機質主要是碳氫化合物組成的各種腐殖質,它屬於易分解的非晶質,因此它的存在對於土的各種工程性質都是不利的。土中的水通常都溶解有各種鹽類,所以它實質上是電介質溶液。它與土粒有著複雜的物理-化學作用,這種作用對粘性土的工程性質影響極大。土中的氣體的成分與大氣成分不同,它含有較多的二氧化碳(為大氣的6~7倍)和較少的氧氣。有的土中還含有甲烷及重烴等氣體。
土的組織結構 從廣義上反映土的物質組成的空間分布或相互依存關係。包括:①土的組織。指土粒、粒團和孔隙的大小、形狀、表面特徵和空間排列。②土的結構。指土的組織與土粒間聯結特徵之綜合表現。③土的構造。指同一成因的土體中,不同礦物成分或不同結構部分的相互排列特性,如微層理、裂隙、包含物等特徵。根據土的結構特性,可以判別土的成因和所經受的環境變化,並評定土的工程地質特徵及其變化。
土的工程分類 為了正確地評價土的工程性質,以便選擇設計參數和施工處理方案,必須對土進行工程分類。從現有的工程分類來看,分類的法則及指標並不統一。可作為分類依據的有:①土的成因及地質年代。②土的粒度成分(主要用於粗顆粒土)。③土的稠度界限(主要用於細粒粘性土,如按塑性指數分類)。④土的結構特徵和聯結強度。⑤土的力學性質。⑥有機質含量等。
根據解決工程問題的不同,分類也有所不同。國際上為了劃分土的類別曾制訂了許多分類標準,比較通用的是美國“統一分類法”。1952年提出的土的統一分類法是以A.卡薩格蘭德1942年的分類為基礎,於1969年修訂為正式規定。它的分類體系是:①按有機質含量把土分為有機土和無機土。②對含有機質較少的土和無機土,按砂粒組和粉粒組的含量比例關係,分為粗粒土和細粒土。③對粗粒土按粒度及級配進一步劃分土類。④對細粒土,按塑性指數和液限組成的塑性圖進一步劃分土類。
土和土體土和土體

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