工程岩土学(唐大雄 、孙愫文 主编 )(2)

三角图法 在一等边三角形中，以一个点表示一个土样的粒 度成分，这就有可能将大量土样的粒度成分表示在一张图上，克 服了累计曲线法的不足。三角图法的原理是，在等边三角形中， 任一点对三边的垂高之和恒等于等边三角形本身的垂高(图1-2。 P10)。三角形的高为H,三角形中任意一点到各边的垂高为ha、 hb、hc,将H分为100等份，即令H=100,则ha、hb、hc就可以 代表三大粒组的百分含量。任何一个土所含的三大粒组百分含量 的总和必等于100%。这样，三角图中的每一个点就可以代表某 一个土样的粒度成分。在同一个三角图中，可以投上许多点，代 表各土样的粒度成分。 用三角图表示土的粒度成分的中心问题是将土划分成三大粒 组，三角形的三个顶点分别表示三大粒组。最常用的是以0.075 ㎜及0.006㎜为两个界限值，将全部土粒划分为砾砂组、粉砂组 及粘粒组三大粒组；该方案适用于细粒土的分类。粗粒土的分类 则以2㎜及0.075㎜为界限值，将全部土粒分成卵砾组、砂粒组及 粉粘粒组。这样，三角图就有可能把所有自然界和人工的土类表 示出来。

四、土按粒度成分的分类土的粒度成分及颗粒形状往往都与土的成因类型有密切关 系，各种不

同成因的土都具有一定的粒度特点。因此，土的粒 度分类是研究土的工程地质性质及其形成的基础。 因为土是由不同的土粒组成的，其工程地质性质在某种程 度上可以认为是各粒组性质的综合表现。实践证明，粗粒土的 粗粒土的 工程地质性质主要决定于含量占优势的那些粒组； 工程地质性质主要决定于含量占优势的那些粒组；细粒土中粘 粒含量起主导作用。因此，按粒度成分对土进行分类时，首先 粒含量起主导作用 必须考虑对土的性质起主导作用的粒组；而后，再考虑其他粒 组的含量变化对土的性质的影响情况，进行更详细的分类。总 之，按粒度成分具体划分土的类型和种类时，其划分原则和确 定各粒组含量的分界值，必须符合土的性质随粒度成分变化的 客观规律。这样，同一类型的土才具有相似的工程地质性质。 我国各建设部门按其工程建筑的特点，各自拟定了本部门 的粒度分类。表1-2(p12~13)是地矿部DT-92规程土粒度分 类的总表。

第二节 土的矿物成分一、土的矿物成分的类型⒈原生矿物 指母岩风化后残留的化学成分没有发生变化的矿物。 指母岩风化后残留的化学成分没有发生变化的矿物 ⒉次生矿物 母岩风化后及在风化搬运过程中，继续遭受化学风化作用，使原来的矿物因氧化、 母岩风化后及在风化搬运过程中，继续遭受化学风化作用，使原来的矿物因氧化、 水化及水解、溶解等化学风化作用而进一步分解，形成的一种新矿物。 水化及水解、溶解等化学风化作用而进一步分解，形成的一种新矿物。 ⒊有机质 有机质是土层中的动植物残骸在微生物的作用下分解而形成的。 有机质是土层中的动植物残骸在微生物的作用下分解而形成的

二、土的矿物成分与粒组的关系卵砾组和砂粒组中主要为原生矿物；粉粒组中以抗风化能力较强的石英、长石为主， 卵砾组和砂粒组中主要为原生矿物；粉粒组中以抗风化能力较强的石英、长石为主， 含有一定量的次生矿物；粘粒组中则主要为次生矿物，特别是粘土矿物。 含有一定量的次生矿物；粘粒组中则主要为次生矿物，特别是粘土矿物

三、粘土矿物的基本类型及基本特征粘土矿物是指由原生矿物长石、云母等硅酸盐矿物经化学风化而形成的具有片状 或链状结晶格架的颗粒细小、亲水性强、具有胶体特性的铝硅酸盐矿物。

四、土的矿物成分研究方法简介

第三节 土的化学成分土的化学成分是指组成土的固相、液相和气相中的化学元素、化合物的种类及其 相对含量。

第四节 土中的水一、矿物中的结合水 ⑴ 结构水；⑵ 结晶水；⑶ 沸石水。 二、土粒表面结合水 当土

空隙中的水与土粒表面接触时， 当土空隙中的水与土粒表面接触时，由于细小土粒表面的静电引力作用和水分子 是一种极性分子，水分子被极化并被吸附于土粒周围，形成一层水膜。 是一种极性分子，水分子被极化并被吸附于土粒周围，形成一层水膜。这部分水通常 称为土粒表面结合水，简称结合水。结合水可能由以下几种作用形成： 称为 ⒈表面电荷对极性水分子的吸引作用 ⒉氢键的联结作用 ⒊交换阳离子的水化作用 ⒋渗透吸附作用及范德华作用 一般又将结合水分为强结合水和弱结合水两种不同类型。 一般又将结合水分为强结合水和弱结合水两种不同类型。 三、非结合水 指距土粒表面较远的水分子，几乎不受或者完全不受土粒表面静电引力的影响，其 活动主要受重力的控制。其典型的代表是重力水。 四、固态水 五、气态水

第四节土中的气体土中的气体，主要为空气和水气。但有时也可能会含有较多的二氧化碳、沼气及硫 化氢等气体。 气体在本学科中研究意义不大，特别是与大气相连的气体。但是，土中的一些被封 闭的气体，会使土的压实性降低，从而影响其工程地质性质。

简介) 第二章 粘粒与水的相互作用 (简介)第一节 粘粒的胶体特性一、土粒的表面积 作为分散体系的土，通常用比表面积来表示其分散程度。 作为分散体系的土，通常用比表面积来表示其分散程度。比表面积S就是每克或每 立方厘米的分散相具有的总表面积，量纲为面积(单位多用平方厘米)。 二、粘粒的胶体特性 粘粒表面就借助于自由力场把它周围的物质吸引住，这就是吸附作用。 粘粒表面就借助于自由力场把它周围的物质吸引住，这就是吸附作用。粘粒表面由 于具有这种游离价的原子或离子，且处于不对称的静电引力场中而具有吸引外界极性分 子和离子的能力，即所谓的表面能。显然，比表面积大，表面能也大，吸附作用也强。 比表面积大， 比表面积大 表面能也大，吸附作用也强。

第二节 粘粒双电层的形成一、粘粒表面电荷的形成 1、选择性吸附 、 2、表面分子解离 、 3、同晶替代 、 二、双电层 由于粘土矿物具有同晶替代，或其与水相互作用后具选择性吸附，或其本身的解离， 使粘粒表面吸附离子而带电。这部分紧密地吸附在固相表面的离子称决定电位离子。带 电粘粒若与溶液作用时，由于静电引力的作用，吸附溶液中与其电荷符号相反的离子聚 集在其周围(这种离子称反离子),形成反离子层。由决定电位离子层和反号离子层构 成电性相反的电层称双电层。

第三节 离子交换粘粒与水溶液相互作用后，吸附在其表面

的阳离子(或者阴离子)可与溶 粘粒与水溶液相互作用后，吸附在其表面的阳离子(或者阴离子) 液中的阳离子(或者阴离子)进行交换，这种现象称离子交换。 液中的阳离子(或者阴离子)进行交换，这种现象称 细粒土的离子交换特性可用阳离子交换容量及各种交换性阳离子容量 阳离子交换容量及各种交换性阳离子容量两个 阳离子交换容量及各种交换性阳离子容量 指标来表示。交换容量是指在一定条件下，一定量的土中所有土粒的反离子层 的土中所有土粒的反离子层 内具有交换能力的离子总数。 内具有交换能力的离子总数。

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