第一節(jié) 土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造
地殼表層的巖石長期受自然界的空氣、水、溫度及各種生物的共同作用，使大塊巖體不斷地破碎與分解成為松散碎屑物質(zhì)——塊石(漂石)、碎石(卵石)、角礫(圓礫)、砂、粉土和黏性土，在工程地質(zhì)勘察中一般統(tǒng)稱為土。其在原地殘留的碎屑物稱為殘積土。多數(shù)是風(fēng)化后，再經(jīng)水流、風(fēng)力和重力作用多次搬運(yùn)而沉積起來的，它們呈層狀廣泛覆蓋在地表上，則稱為土層。
在土的固體顆粒之間存在著許多孔隙，隙中常有水及氣體。土與一般建筑材料(如鋼材、混凝土)不同，除強(qiáng)度較低及質(zhì)地不均勻外，其主要工程特征是：
1.土是由固體土顆粒、水及氣體所組成，三者的成分及比例均對土的性質(zhì)產(chǎn)生影響。
2.土具有孔隙，而且部分孔隙連通，所以一般土具有透水性。
3.土顆粒間聯(lián)結(jié)很弱或無聯(lián)結(jié)，在荷載作用下土顆粒會發(fā)生相對位移，土中水從孔隙排出而使孔隙減小，所以土的變形較大。
4.由于土中水從孔隙中排出并非加荷瞬間即可完成，所以土的變形需經(jīng)一定時間方可完成。
5.土的變形除彈性變形外還會產(chǎn)生部分不可恢復(fù)的殘余變形等等。
由于土的形成年代、生成環(huán)境及成分的不同，所以地基的性質(zhì)是復(fù)雜而多樣的。因此，設(shè)計(jì)前必須對場地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，并對土進(jìn)行物理、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，以作出工程地質(zhì)評價。然后根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載、建筑物使用及構(gòu)造上的要求，對地基進(jìn)行變形、強(qiáng)度及穩(wěn)定性分析。
一、土的結(jié)構(gòu)
土的結(jié)構(gòu)是指土顆粒的大小、形狀、表面特征，相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征。一般可分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。
1.單粒結(jié)構(gòu)：單粒結(jié)構(gòu)是無黏性土的基本組成形式。由較粗的礫石、砂粒在重力作用下沉積而成。因其顆粒較大，土粒的結(jié)合水很少，粒間沒有聯(lián)結(jié)力，有時僅有微弱的毛細(xì)水聯(lián)結(jié)。土粒排列的緊密程度隨其沉積的條件不同而異。如果土粒沉積緩慢或受波浪反復(fù)沖擊推動作用，則形成緊密的單粒結(jié)構(gòu)。由于土粒排列緊密，強(qiáng)度大，壓縮性小，是良好的天然地基。當(dāng)土粒沉積速度快，如洪水沖積形成的砂層和礫石層，往往形成疏松的單粒結(jié)構(gòu)。由于土孔隙大，土粒骨架不穩(wěn)定，當(dāng)受到動力荷載或其他外力作用時，土粒容易移動而趨于緊密，同時產(chǎn)生很大變形。因此，未經(jīng)處理的這種土層，一般不宜作建筑物的地基。如果飽和疏松的土是由細(xì)砂粒或粉砂粒所組成，在強(qiáng)烈的振動作用下，土的結(jié)構(gòu)會突然破壞變成流動狀態(tài)，引起所謂“砂土液化”現(xiàn)象，在地震區(qū)將會引起震害。
2.蜂窩結(jié)構(gòu)：當(dāng)較細(xì)的土粒在水中下沉碰到已經(jīng)沉積的土粒時，由于它們之間的吸引力大于其自重，因而土粒將停留在接觸面上不再下沉，形成了具有很大孔隙的蜂窩結(jié)構(gòu)。
3.絮狀結(jié)構(gòu)：細(xì)粒土在水中處于懸浮狀態(tài)，不會因單個顆粒的自重而下沉。當(dāng)懸浮液中摻人某些電解質(zhì)，黏粒間的排斥力因電荷中和而破壞，凝聚成類似海綿絮狀的集合體。并在聚合到一定質(zhì)量時相繼下沉，和已沉積的絮狀集合體接觸，形成孔隙很大的絮狀結(jié)構(gòu) (a)單粒結(jié)構(gòu);(b)蜂窩結(jié)構(gòu);(c)絮狀結(jié)構(gòu)(c)。
具有蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)的土，顆粒間存在大量微細(xì)孔隙，其壓縮性大、強(qiáng)度低，透水性弱。又囚土粒之間的聯(lián)結(jié)較弱且不甚穩(wěn)定，在受擾力作用下(如施工擾動影響)，土粒接觸點(diǎn)可能脫離，部分結(jié)構(gòu)遭受破壞，土的強(qiáng)度會迅速降低。
具有蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)的土，其土粒之間的聯(lián)結(jié)力(結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)往往由于長期的壓密作用和膠結(jié)作用而得到加強(qiáng)。
二、土的構(gòu)造
土的構(gòu)造是表示天然土在沉積過程中的成層特性，結(jié)構(gòu)單元的分布，顆粒成分的變化，土層是各向同性還是各向異性等。
地層連續(xù)沉積而形成，其間并未受到?jīng)_刷，則土層構(gòu)造是水平的。河流幾經(jīng)改道，使得附近的地層發(fā)生交替的沖刷與沉積，即形成斜交層理，(b)。山坡上的風(fēng)化碎屑受重力作用堆積在山腳下，后來又經(jīng)過河流沉積，即形成山坡土層。西北黃土地區(qū)，經(jīng)大陸性季風(fēng)的沉積與剝蝕，形成交錯層理。
三、土的組成
土是由固體土顆粒(又稱固相)，水(液相)和氣體(氣相)所組成，故稱為三相.
地殼表層的巖石長期受自然界的空氣、水、溫度及各種生物的共同作用，使大塊巖體不斷地破碎與分解成為松散碎屑物質(zhì)——塊石(漂石)、碎石(卵石)、角礫(圓礫)、砂、粉土和黏性土，在工程地質(zhì)勘察中一般統(tǒng)稱為土。其在原地殘留的碎屑物稱為殘積土。多數(shù)是風(fēng)化后，再經(jīng)水流、風(fēng)力和重力作用多次搬運(yùn)而沉積起來的，它們呈層狀廣泛覆蓋在地表上，則稱為土層。
在土的固體顆粒之間存在著許多孔隙，隙中常有水及氣體。土與一般建筑材料(如鋼材、混凝土)不同，除強(qiáng)度較低及質(zhì)地不均勻外，其主要工程特征是：
1.土是由固體土顆粒、水及氣體所組成，三者的成分及比例均對土的性質(zhì)產(chǎn)生影響。
2.土具有孔隙，而且部分孔隙連通，所以一般土具有透水性。
3.土顆粒間聯(lián)結(jié)很弱或無聯(lián)結(jié)，在荷載作用下土顆粒會發(fā)生相對位移，土中水從孔隙排出而使孔隙減小，所以土的變形較大。
4.由于土中水從孔隙中排出并非加荷瞬間即可完成，所以土的變形需經(jīng)一定時間方可完成。
5.土的變形除彈性變形外還會產(chǎn)生部分不可恢復(fù)的殘余變形等等。
由于土的形成年代、生成環(huán)境及成分的不同，所以地基的性質(zhì)是復(fù)雜而多樣的。因此，設(shè)計(jì)前必須對場地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，并對土進(jìn)行物理、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，以作出工程地質(zhì)評價。然后根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載、建筑物使用及構(gòu)造上的要求，對地基進(jìn)行變形、強(qiáng)度及穩(wěn)定性分析。
一、土的結(jié)構(gòu)
土的結(jié)構(gòu)是指土顆粒的大小、形狀、表面特征，相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征。一般可分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。
1.單粒結(jié)構(gòu)：單粒結(jié)構(gòu)是無黏性土的基本組成形式。由較粗的礫石、砂粒在重力作用下沉積而成。因其顆粒較大，土粒的結(jié)合水很少，粒間沒有聯(lián)結(jié)力，有時僅有微弱的毛細(xì)水聯(lián)結(jié)。土粒排列的緊密程度隨其沉積的條件不同而異。如果土粒沉積緩慢或受波浪反復(fù)沖擊推動作用，則形成緊密的單粒結(jié)構(gòu)。由于土粒排列緊密，強(qiáng)度大，壓縮性小，是良好的天然地基。當(dāng)土粒沉積速度快，如洪水沖積形成的砂層和礫石層，往往形成疏松的單粒結(jié)構(gòu)。由于土孔隙大，土粒骨架不穩(wěn)定，當(dāng)受到動力荷載或其他外力作用時，土粒容易移動而趨于緊密，同時產(chǎn)生很大變形。因此，未經(jīng)處理的這種土層，一般不宜作建筑物的地基。如果飽和疏松的土是由細(xì)砂粒或粉砂粒所組成，在強(qiáng)烈的振動作用下，土的結(jié)構(gòu)會突然破壞變成流動狀態(tài)，引起所謂“砂土液化”現(xiàn)象，在地震區(qū)將會引起震害。
2.蜂窩結(jié)構(gòu)：當(dāng)較細(xì)的土粒在水中下沉碰到已經(jīng)沉積的土粒時，由于它們之間的吸引力大于其自重，因而土粒將停留在接觸面上不再下沉，形成了具有很大孔隙的蜂窩結(jié)構(gòu)。
3.絮狀結(jié)構(gòu)：細(xì)粒土在水中處于懸浮狀態(tài)，不會因單個顆粒的自重而下沉。當(dāng)懸浮液中摻人某些電解質(zhì)，黏粒間的排斥力因電荷中和而破壞，凝聚成類似海綿絮狀的集合體。并在聚合到一定質(zhì)量時相繼下沉，和已沉積的絮狀集合體接觸，形成孔隙很大的絮狀結(jié)構(gòu) (a)單粒結(jié)構(gòu);(b)蜂窩結(jié)構(gòu);(c)絮狀結(jié)構(gòu)(c)。
具有蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)的土，顆粒間存在大量微細(xì)孔隙，其壓縮性大、強(qiáng)度低，透水性弱。又囚土粒之間的聯(lián)結(jié)較弱且不甚穩(wěn)定，在受擾力作用下(如施工擾動影響)，土粒接觸點(diǎn)可能脫離，部分結(jié)構(gòu)遭受破壞，土的強(qiáng)度會迅速降低。
具有蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)的土，其土粒之間的聯(lián)結(jié)力(結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)往往由于長期的壓密作用和膠結(jié)作用而得到加強(qiáng)。
二、土的構(gòu)造
土的構(gòu)造是表示天然土在沉積過程中的成層特性，結(jié)構(gòu)單元的分布，顆粒成分的變化，土層是各向同性還是各向異性等。
地層連續(xù)沉積而形成，其間并未受到?jīng)_刷，則土層構(gòu)造是水平的。河流幾經(jīng)改道，使得附近的地層發(fā)生交替的沖刷與沉積，即形成斜交層理，(b)。山坡上的風(fēng)化碎屑受重力作用堆積在山腳下，后來又經(jīng)過河流沉積，即形成山坡土層。西北黃土地區(qū)，經(jīng)大陸性季風(fēng)的沉積與剝蝕，形成交錯層理。
三、土的組成
土是由固體土顆粒(又稱固相)，水(液相)和氣體(氣相)所組成，故稱為三相.