理论教育 工程地质(第3版):土的结构构造解析

工程地质(第3版):土的结构构造解析

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:土的结构、构造是其物质成分的连结特点、空间分布和变化形式。土的结构及构造特征与其形成环境、形成历史以及组成成分等有密切关系。图7.5细砂单粒结构对土的工程性质影响主要在于其松密程度。图7.6黏土2)土的构造土的构造是指土体结构相对均一的土层单元体在空间上的排列方式和组合特征。

工程地质(第3版):土的结构构造解析

土的结构、构造是其物质成分的连结特点、空间分布和变化形式。土的工程性质及其变化,除取决于其物质成分外,在较大程度上还与诸如土的粒间连结性质和强度、层理特点、裂隙发育程度和方向,以及土质的其他均匀性特征等土体的天然结构和构造因素有关。所以只有研究并查明土的结构和构造特征,才能了解土的工程性质在一定区域内不同方向的变化情况,从而全面地评定相应建筑地区土体的工程性质。

土的结构及构造特征与其形成环境、形成历史以及组成成分等有密切关系。

1)土的结构

(1)土的结构定义与类别划分

在岩土工程中,土的结构是指土颗粒个体本身的特点和颗粒间相互关系的综合特征。具体来说是指:

①土颗粒本身的特点:土颗粒大小、形状和磨圆度及表面性质(粗糙度)等。这些结构特征对粗粒土(如碎石、砾石类土,粗中砂土等)的物理力学性质,如孔隙性与密实度、透水性、强度和压缩性等有重要影响。当组成颗粒小到一定程度时(如对黏性土),以上因素变化对土性质影响不大。

②土颗粒之间的相互关系特点:粒间排列及其连结性质。土的结构可分为两大基本类型:单粒(散粒)结构和集合体(团聚)结构。这两大类不同结构特征的形成和变化取决于土的颗粒组成、矿物成分及所处的环境条件。

(2)单粒结构特征

单粒结构,也称散粒结构,是碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式,如图7.5所示。

图7.5 细砂

单粒结构对土的工程性质影响主要在于其松密程度。据此,单粒结构一般分为疏松的和紧密的两种。土粒堆积的松密程度取决于沉积条件和后来的变化作用。

具有单粒结构的碎石土和砂土,虽然孔隙比较小,而孔隙大,透水性强,土粒间一般没有内聚力,但土粒相互依靠支承,内摩擦力大,并且受压力时土体积变化较小。另外,由于这类土的透水性强,孔隙水很容易排出,在荷载作用下压密过程很快。因此,即使原来比较疏松,当建筑物结构封顶时,地基沉降也告完成。所以,对于具有单粒结构的土体,一般情况(静荷载作用)下可以不必担心它的强度和变形问题。(www.daowen.com)

(3)集合体结构特征

集合体结构,也称团聚结构、絮凝结构或易变结构。这类结构为黏性土所特有。

由于黏性土组成颗粒细小,表面能大,颗粒带电,沉积过程中粒间引力大于重力,并形成结合水膜连结,使之在水中不能以单个颗粒沉积下来,而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。这些黏粒集合体呈团状,常称为团聚体,构成黏性土结构的基本单元。具有集合体结构的土体,孔隙度很大(可达50%~98%),土的压缩性大;含水量很大,往往超过50%且压缩过程缓慢;具有大的易变性——不稳定性,对外界条件变化(如加压、震动、干燥、浸湿以及水溶液成分和性质变化等)很敏感,往往使之产生质的变化。

根据其颗粒组成、连结特点及性状的差异性,集合体结构可分为蜂窝状结构和絮状结构两种类型。

①蜂窝状结构:亦称为聚粒结构,是由较粗黏粒和粉粒的单个颗粒之间以面—点、边—点或边—边,受异性电引力和分子引力相连结组合而成的疏松多孔结构。

②絮状结构:亦称为聚粒絮凝结构或二级蜂窝状结构,主要是由更小黏粒连结形成的,是上述蜂窝状的若干聚粒之间,以面—边或边—边连结组合而成的更疏松、孔隙体积更大的结构。如图7.6所示。

图7.6 黏土

2)土的构造

土的构造是指土体结构相对均一的土层单元体在空间上的排列方式和组合特征。各土层单元体的分界面称土层层面。土层单元体的形状多为层状、条带状,局部夹有透镜状,所以土层构造主要是层状构造。土层层面形态有平直的、交叉的,也有变化起伏的。由于地质历史的漫长,土层沉积往往是分层沉积的,所以从地面开始越往深处土层地质年代一般越老,如图7.7所示。

不同的土性也有不同的构造,碎石土往往呈粗砂状或似斑状构造,黏土中往往有砂土透镜体夹层等。也就是说,地层剖面中垂直方向地层层位变化较复杂,但水平方向同一层土性状大致相同但层厚有变化。因此,工程地质勘测中往往要多布钻孔才能详细掌握地层变化。

图7.7 杭州某工地地质剖面图

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