一、土的三相組成

　　土是由固體顆粒、水和氣體三部分組成的，通常稱為土的三相組成。隨著三相物質(zhì)的質(zhì)量和體積的比例不同，土的性質(zhì)也將不同。

　　【例題1】土的三相組成中不包括的部分是(　　)。

　　A.　水　　　B.　氣體　　　C.　固體顆�！　　�D.　礦物成分　　　　答案：D

　　(一)土的固相

　　土的固相物質(zhì)包括無機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成土的骨架最基本的物質(zhì)，稱為土粒。對(duì)土粒應(yīng)從其礦物成分、顆粒的大小和形狀來描述。

　　1. 土的礦物成分

　　土中的礦物成分可以分為原生礦物和次生礦物兩大類。

　　原生礦物是指巖漿在冷凝過程中形成的礦物，如石英、長石、云母等。

　　次生礦物是由原生礦物經(jīng)過風(fēng)化作用后形成的新礦物，如三氧化二鋁、三氧化二鐵、次生二氧化硅、粘土礦物以及碳酸鹽等。

　　【例題2】在下列各類礦物中，屬于次生礦物的是(　　　)。

　　A.　石英　　　　B.　長石　　　　C.　云母　　　　D.　蒙脫石　　　　答案：D

　　2. 土的粒度成分(顆粒級(jí)配)

　　天然土是由大小不同的顆粒組成的，土粒的大小稱為粒度。工程上常用不同粒徑顆粒的相對(duì)含量來描述土的顆粒組成情況，這種指標(biāo)稱為粒度成分。

　　(1)土的粒組劃分

　　工程上常把大小相近的土粒合并為組，稱為粒組。粒組間的分界線是人為劃定的，劃分時(shí)應(yīng)使粒組界限與粒組性質(zhì)的變化相適應(yīng)，并按一定的比例遞減關(guān)系劃分粒組的界限值。

　　對(duì)粒組的劃分，我國有關(guān)規(guī)范均將砂粒粒組與粉粒粒組的界限為0.075mm。其余粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)可參見《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)和《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl45-90)等。

　　(2)粒度成分及其表示方法

　　土的粒度成分是指土中各種不同粒組的相對(duì)含量(以干土質(zhì)量的百分比表示)，它可用以描述土中不同粒徑土粒的分布特征。

　　(3)粒度成分測(cè)定方法

　　對(duì)于粗粒土可以采用篩分法，而對(duì)于細(xì)粒土(粒徑小于0.075mm)則必須用沉降分析法測(cè)定其粒度成分。篩分法是用一套不同孔徑的標(biāo)準(zhǔn)篩把各種粒組分離出來的方法。沉降分析法是根據(jù)土粒在懸液中沉降的速度與粒徑的平方成正比的司篤克斯公式來確定各粒組相對(duì)含量的方法。

　　(二)土的液相

　　土的液相是指存在于土孔隙中的水。按照水與土相互作用程度的強(qiáng)弱，可將土中水分為結(jié)合水和自由水兩大類。

　　結(jié)合水是指處于土顆粒表面水膜中的水，它因受到表面引力的控制而不服從靜水力學(xué)規(guī)律，其冰點(diǎn)低于零度。結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水在最靠近土顆粒表面處，水分子和水化離子排列得非常緊密，以致其密度大于1，并有過冷現(xiàn)象，即溫度降到零度以下不發(fā)生凍結(jié)的現(xiàn)象。在距離土粒表面較遠(yuǎn)地方的結(jié)合水稱為弱結(jié)合水，由于引力降低，弱結(jié)合水的水分子的排列不如強(qiáng)結(jié)合水緊密，弱結(jié)合水可能從較厚水膜或濃度較低處緩慢地遷移到較薄的水膜或濃度較高處，亦即可從一個(gè)土粒遷移到另一個(gè)土粒，這種運(yùn)動(dòng)與重力無關(guān)，這層不能傳遞靜水壓力的水定義為弱結(jié)合水。

　　自由水包括毛細(xì)水和重力水。毛細(xì)水不僅受到重力的作用，還受到表面張力的支配，能沿著土的細(xì)孔隙從潛水面上升到一定的高度。這種毛細(xì)上升對(duì)于公路路基土的干濕狀態(tài)及建筑物的防潮有重要影響。重力水在重力或壓力差作用下能在土中滲流，對(duì)于土顆粒和結(jié)構(gòu)物都有浮力作用，在土力學(xué)計(jì)算中應(yīng)當(dāng)考慮這種滲流及浮力的作用力。

　　(三)土的氣相

　　土的氣相是指充填在土的孔隙中的氣體，包括與大氣連通的和不連通的兩類。

　　與大氣連通的氣體對(duì)土的工程性質(zhì)沒有多大的影響，它的成分與空氣相似，當(dāng)土受到外力作用時(shí)，這種氣體很快從孔隙中擠出;但是密閉的氣體對(duì)土的工程性質(zhì)有很大的影響，密閉氣體的成分可能是空氣、水汽或天然氣。在壓力作用下這種氣體可被壓縮或溶解于水中，而當(dāng)壓力減小時(shí)，氣泡會(huì)恢復(fù)原狀或重新游離出來。含氣體的土稱為非飽和土，非飽和土的工程性質(zhì)研究已成為土力學(xué)的一個(gè)新分支。