第二章土的三相组成优秀PPT.ppt
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1、第二章土的三相组成1第一页,本课件共有38页2.1 土的形成与颗粒特征土的形成与颗粒特征一、土的形成一、土的形成形成过程形成过程形成条件形成条件物理力学性质物理力学性质影响影响土是岩石经过风化后土是岩石经过风化后,在不同条件下形成的自然历史的产物在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积 风化风化岩石岩石地球土土地球第二页,本课件共有38页生物风化生物风化物理风化物理风化化学风化化学风化矿物成矿物成分未变分未变无粘性土无粘性土原生矿物原生矿物矿物成矿物成分改变分改变粘性土粘性土次生矿物次生矿物 风化作用分类风化作用分类有有 机机 质质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素岩石和土的粗颗粒受各
2、种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎。动过程中因碰撞和摩擦而破碎。特点:只改变颗粒的大小和形状,特点:只改变颗粒的大小和形状,不改变矿物颗粒的成分。不改变矿物颗粒的成分。母岩表面和碎散的颗粒受环境因素母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分,的作用而改变其矿物的化学成分,形成新的矿物。形成新的矿物。经化学风化生成的土为细粒土,经化学风化生成的土为细粒土,具有粘结力。具有粘结力。动植物活动引起的岩石和土体粗颗动植物活动引起的岩石和土体粗颗粒的粒度或成分的变化粒的粒度或成分的变化第三页,本课件共有38页土的形成与风化作
3、用土的形成与风化作用1.11.1土的形成土的形成物物理理风风化化岩石和土的粗颗粒受各种气候等物理因素的影响岩石和土的粗颗粒受各种气候等物理因素的影响产生胀缩而发生裂缝产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎摩擦而破碎是颗粒大小发生量的变化是颗粒大小发生量的变化矿物成分与母岩相同,称原生矿物矿物成分与母岩相同,称原生矿物产生无粘性土产生无粘性土4第四页,本课件共有38页母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分,形成新的矿物变其矿物的化学成分,形成新的矿物颗粒成分发生质的变化颗粒成分发生质的变化矿物成分与母
4、岩不同,称次生矿物矿物成分与母岩不同,称次生矿物形成十分细微的土颗粒,最主要为粘性颗形成十分细微的土颗粒,最主要为粘性颗粒及可溶盐类粒及可溶盐类土的形成与风化作用土的形成与风化作用1.11.1土的形成土的形成化化学学风风化化5第五页,本课件共有38页土的形成与风化作用土的形成与风化作用1.11.1土的形成土的形成生生物物活活动动包括植物、动物和土壤微生物的作用包括植物、动物和土壤微生物的作用可加剧物理和化学风化可加剧物理和化学风化构成土中有机质和营养物质的生物循环构成土中有机质和营养物质的生物循环导致腐殖质的形成,改变土壤的结构导致腐殖质的形成,改变土壤的结构6第六页,本课件共有38页残积土残
5、积土无搬运运积土有搬运土土质质较较好好残积土残积土强风化强风化弱风化弱风化微风化微风化母岩体母岩体颗粒表面粗糙颗粒表面粗糙多棱角多棱角粗细不均粗细不均无层理无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后,未经搬运残留在原地的堆积物后,未经搬运残留在原地的堆积物风化所形成的土颗粒,风化所形成的土颗粒,受自然力的作用搬运到受自然力的作用搬运到远近不同的地点所沉积远近不同的地点所沉积的堆积物的堆积物二二.搬运与沉积搬运与沉积坡积土坡积土洪积土洪积土 冲积土冲积土 湖泊沼泽沉积土湖泊沼泽沉积土海相沉积物海相沉积物 冰积土冰积土 风积土风积土第七页,本课件共有38页
6、二、土的三相组成二、土的三相组成气相固相液相+构成土骨架,起决定作用构成土骨架,起决定作用重要影响重要影响土体次要作用次要作用土体三相组成示意图湿土。是一种非饱和湿土。是一种非饱和土。若为粘土多为可土。若为粘土多为可塑性土。塑性土。液相为零,为干液相为零,为干土。此时粘土呈土。此时粘土呈坚硬状态,砂土坚硬状态,砂土呈松散状态。呈松散状态。气体为零,为饱和气体为零,为饱和状态。此时粉细砂状态。此时粉细砂或粉土在震动下容或粉土在震动下容易产生液化。易产生液化。土的三相比例不同,其性质不同土的三相比例不同,其性质不同第八页,本课件共有38页1、固体矿物颗粒、固体矿物颗粒(固相固相)物理状态力学特性粒
7、径粒径级配级配矿物矿物成分成分颗粒形状颗粒形状 第九页,本课件共有38页固体颗粒固体颗粒-矿物成分矿物成分1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒固固体体成成分分原生矿物原生矿物 -石英、长石、云母等石英、长石、云母等次生矿物次生矿物矿物质矿物质有机质有机质无定形氧化物胶体无定形氧化物胶体可溶盐可溶盐粘土矿物粘土矿物具有和原生矿物很不相同的特性具有和原生矿物很不相同的特性对粘土性质的影响很大对粘土性质的影响很大10第十页,本课件共有38页粘粘 土土 矿矿 物物1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒粘土矿物是一种复合的铝粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体,颗粒
8、呈片状,是由硅硅盐晶体,颗粒呈片状,是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成,可分成高岭石、伊利石和片和铝片构成的晶包所组叠而成,可分成高岭石、伊利石和蒙脱石三种类型。蒙脱石三种类型。硅片硅片 铝片铝片SiSi氧离子氧离子O2-硅离子硅离子Si4+硅硅-氧四面体氧四面体 硅片的结构硅片的结构 硅片简图硅片简图OH1-铝离子铝离子Al3+铝铝-氢氧八面体氢氧八面体 铝片的结构铝片的结构 铝片简图铝片简图AlAl11第十一页,本课件共有38页粘粘 土土 矿矿 物物1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒依硅片和铝片组叠依硅片和铝片组叠形式的不同,可分形式的不同,可分成如下三种类型:成如
9、下三种类型:高岭石高岭石 蒙特石蒙特石 伊利石伊利石是云母在碱性介质中风化的产物。是云母在碱性介质中风化的产物。与蒙特石相似,由两层硅片夹一层与蒙特石相似,由两层硅片夹一层铝片所形成的三层结构,但晶层之铝片所形成的三层结构,但晶层之间有钾离子连结间有钾离子连结。主要特征:连结强度弱于高岭石而主要特征:连结强度弱于高岭石而高于蒙特石,其特征也介于两者之高于蒙特石,其特征也介于两者之间。间。2:1的三的三层结构层结构SiSiAlAlSiSiSiSiAlAlSiSi钾离子钾离子晶层间是晶层间是O2-对对O2-的连结,联结力很弱,的连结,联结力很弱,水很容易进入晶层之间。水很容易进入晶层之间。每一颗粒
10、能组叠的晶层数较少。颗粒每一颗粒能组叠的晶层数较少。颗粒大小约为大小约为0.1-1 ,厚约,厚约0.001-0.01。主要特征:颗粒细微,具有显著的吸水主要特征:颗粒细微,具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性,或者说亲水能膨胀、失水收缩的特性,或者说亲水能力强。力强。2:1的三的三层结构层结构SiSiAlAlSiSiSiSiAlAlSiSi数层数层水分子水分子晶层间通过氢键联结,联结力强,晶晶层间通过氢键联结,联结力强,晶格不能自由活动,水难以进入晶格间格不能自由活动,水难以进入晶格间能组叠很多晶层,多达百个以上,成能组叠很多晶层,多达百个以上,成为一个颗粒。颗粒长宽约为一个颗粒。颗粒长宽约0.
11、3-3,厚约厚约0.03-1。主要特征:颗粒较粗,不容易吸水膨胀和主要特征:颗粒较粗,不容易吸水膨胀和失水收缩,或者说亲水能力差。失水收缩,或者说亲水能力差。SiSiAlAlSiSiAlAlSiSiAlAl高岭高岭石微粒石微粒1:1的两的两层结构层结构12第十二页,本课件共有38页粘土矿粘土矿物的晶物的晶格构造格构造高岭石高岭石蒙脱石蒙脱石伊利石伊利石粒径粒径比表面积比表面积胀胀 缩缩 性性渗渗 透透 性性强度强度压压 缩缩 性性大大10-20m2/g小小大大大大小小中中80-100m2/g中中中中中中中中小小800m2/g大大小小小小大大9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大第十三页,本
12、课件共有38页蒙脱石三种粘性土矿物的形状特性三种粘性土矿物的形状特性第十四页,本课件共有38页颗粒级配a.颗粒大小b.各粒径成分在土中占的比例1.常用表格法或常用表格法或2.累计曲线法表示累计曲线法表示影响土性质影响土性质的主因的主因1、固体矿物颗粒、固体矿物颗粒(固相固相)第十五页,本课件共有38页固体颗粒固体颗粒-颗粒大小颗粒大小1.2 1.2 土的三相组成土的三相组成 固体颗粒固体颗粒 粒组粒组 按粗细进行分组,将粒径接近的归成一类按粗细进行分组,将粒径接近的归成一类 界限粒径界限粒径d(mm)砾石砾石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒胶粒胶粒6020.0750.0050.0020.250.552
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