1、目 录绪 论0 .1 复 习 笔 记第 一 章 土 的 组 成1 .1 复 习 笔 记1 .2 课 后 习 题 详 解1 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 二 章 土 的 物 理 性 质 及 分 类2 .1 复 习 笔 记2 .2 课 后 习 题 详 解2 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 三 章 土 的 渗 透 性 及 渗 流3 .1 复 习 笔 记3 .2 课 后 习 题 详 解3 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 四 章 土 中 应 力4 .1 复 习 笔 记4 .2 课 后 习 题 详 解4 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 五
2、章 土 的 压 缩 性5 .1 复 习 笔 记5 .2 课 后 习 题 详 解5 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 六 章 地 基 变 形6 .1 复 习 笔 记6 .2 课 后 习 题 详 解6 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 七 章 土 的 抗 剪 强 度7 .1 复 习 笔 记7 .2 课 后 习 题 详 解7 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 八 章 土 压 力8 .1 复 习 笔 记8 .2 课 后 习 题 详 解8 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 九 章 地 基 承 载 力9 .1 复 习 笔 记9 .2 课 后 习 题
3、详 解9 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 十 章 土 坡 和 地 基 的 稳 定 性1 0 .1 复 习 笔 记1 0 .2 课 后 习 题 详 解1 0 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解第 十 一 章 土 在 动 荷 载 作 用 下 的 特 性1 1 .1 复 习 笔 记1 1 .2 课 后 习 题 详 解1 1 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解绪 论0 .1 复 习 笔 记一 、 土 力 学 的 概 念 及 学 科 特 点（ 1 ） 土 力 学 是 指 研 究 土 体 的 一 门 力 学 ， 它 是 研 究 土 体 的 应 力 、 变 形 、 强度
4、、 渗 流 及 长 期 稳 定 性 的 一 门 学 科 。 广 义 的 土 力 学 包 括 土 的 生 成 、 组成 、 物 理 化 学 性 质 及 分 类 在 内 的 土 质 学 。（ 2 ） 土 是 由 岩 石 经 历 物 理 、 化 学 、 生 物 风 化 作 用 以 及 剥 蚀 、 搬 运 、 沉 积作 用 等 交 错 复 杂 的 自 然 环 境 中 所 生 成 的 各 类 沉 积 物 。（ 3 ） 特 殊 土 有 遇 水 沉 陷 的 湿 陷 性 土 （ 如 常 见 的 湿 陷 性 黄 土 ） 、 湿 胀 干 缩的 胀 缩 性 土 （ 习 称 膨 胀 土 ） 、 冻 胀 性 土 （ 习
5、 称 冻 土 ） 、 红 黏 土 、 软 土 、填 土 、 混 合 土 、 盐 渍 土 、 污 染 土 、 风 化 岩 与 残 积 土 等 。（ 4 ） 对 土 的 基 本 力 学 性 质 和 土 工 问 题 计 算 方 法 的 研 究 验 证 ， 是 土 力 学 的两 大 重 要 研 究 课 题 。二 、 土 力 学 的 发 展 简 史古 代 许 多 宏 伟 的 土 木 工 程 ， 如 我 国 的 万 里 长 城 、 大 型 宫 殿 、 大 庙 宇 、 大运 河 、 开 封 塔 、 赵 州 桥 等 ， 国 外 的 大 皇 宫 、 大 教 堂 、 古 埃 及 金 字 塔 、 古罗 马 桥 梁
6、工 程 等 ， 屹 立 至 今 ， 体 现 了 古 代 劳 动 人 民 丰 富 的 土 木 工 程 经验 。1 8 世 纪 欧 美 国 家 在 产 业 革 命 推 动 下 ， 社 会 生 产 力 有 了 快 速 发 展 ， 大 型 建筑 、 桥 梁 、 铁 路 、 公 路 的 兴 建 ， 促 使 人 们 对 地 基 土 和 路 基 土 的 一 系 列 技术 问 题 进 行 研 究 。2 0 世 纪 2 0 年 代 开 始 ， 对 土 力 学 的 研 究 有 了 迅 速 的 发 展 。2 0 世 纪 后 期 ， 经 过 国 内 外 学 术 会 议 的 召 开 ， 大 大 促 进 了 土 力 学
7、学 科 的 发展 ， 预 计 2 1 世 纪 土 力 学 理 论 与 实 践 在 非 饱 和 土 力 学 、 环 境 土 力 学 、 土 破坏 理 论 等 方 面 将 取 得 长 足 的 发 展 。第 一 章 土 的 组 成1 .1 复 习 笔 记【 知 识 框 架 】【 重 点 难 点 归 纳 】一 、 概 述1 基 本 概 念在 自 然 界 ， 存 在 于 地 壳 表 层 的 岩 石 圈 是 由 基 岩 及 其 覆 盖 土 组 成 。（ 1 ） 基 岩 定 义 ： 在 水 平 和 竖 直 两 个 方 向 延 伸 很 广 的 各 种 原 位 岩 石 。风 化 类型 定 义物 理 风化 由 于
8、 温 度 变 化 、 水 的 冻 胀 、 波 浪 冲 击 、 地 震 等 引 起 的 物 理力 使 岩 体 崩 解 、 碎 裂 ， 使 岩 体 逐 渐 变 成 细 小 的 颗 粒 的 过 程化基本定义岩 体 （ 或 岩 块 、 岩 屑 ） 与 空 气 、 水 和 各 种 水 溶 液 相 互 作 用使 岩 石 颗 粒 变 细 ， 并 且 使 岩 石 成 分 发 生 变 化 ， 形 成 大 量 细微 颗 粒 （ 黏 粒 ） 和 可 溶 盐 类 的 过 程水解作用 原 生 矿 物 成 分 被 分 解 ， 并 与 水 进 行 化 学 成 分 的 交 换 ， 形 成新 的 次 生 矿 物 的 过 程水化
9、作 水 和 某 种 矿 物 发 生 化 学 反 应 ， 形 成 新 的 矿 物 的 过 程 分 类 ： 按 成 因 可 分 为 ： a 岩 浆 岩 ； b 变 质 岩 ； c 沉 积 岩 。（ 2 ） 覆 盖 土 定 义 ： 还 没 有 固 结 成 沉 积 岩 的 松 散 沉 积 物 。 分 布 ： 广 泛 分 布 在 地 壳 表 层 。2 风 化 作 用风 化 作 用 是 指 地 壳 表 层 的 岩 石 在 阳 光 、 大 气 、 水 和 生 物 等 因 素 影 响 下 ，使 岩 石 崩 解 、 破 碎 ， 再 经 流 水 、 风 、 冰 川 等 动 力 搬 运 的 作 用 ， 最 终 使
10、岩石 变 成 细 小 的 颗 粒 的 过 程 。（ 1 ） 风 化 作 用 的 分 类 （ 见 表 1 -1 -1 ）表 1 -1 -1 风 化 作 用 的 分 类学风化用氧化作用 某 种 矿 物 与 氧 结 合 形 成 新 的 矿 物 的 过 程溶解作用 原 生 矿 物 成 分 被 溶 解 ， 并 与 水 进 行 化 学 成 分 进 行 反 应 ， 形成 新 的 矿 物 的 过 程碳酸化作用原 生 矿 物 成 分 被 溶 解 ， 与 水 中 溶 解 的 CO2 形 成 碳 酸 类 物 质的 过 程土 的成 因类 型定 义 基 本 特 征残 积土 岩 石 经 风 化 后 未 被 搬 运 而 残
11、 留 于 原 地的 碎 屑 堆 积 物 颗 粒 表 面 粗 糙 、 多 棱角 、 无 分 选 、 无 层 理坡 积土 残 积 土 受 重 力 和 暂 时 性 流 水 （ 雨 水 、雪 水 ） 的 作 用 ， 搬 运 到 山 坡 或 坡 脚 处沉 积 起 来 的 土随 斜 坡 自 上 而 下 呈 现由 粗 而 细 的 分 选 性 和局 部 层 理洪 积土 由 暂 时 性 洪 流 ， 将 山 区 高 地 的 碎 屑 物质 携 带 至 沟 口 或 平 缓 地 带 堆 积 形 成 的土水 流 流 速 骤 减 而 呈 扇形 沉 积 体冲 积土 河 流 的 流 水 作 用 搬 运 到 河 谷 坡 降 平
12、缓的 地 带 沉 积 下 来 的 土 颗 粒 具 有 较 好 的 分 选性 和 磨 圆 度 ， 具 有 层理湖 积 在 湖 泊 及 沼 泽 等 极 为 缓 慢 水 流 或 静 水 含 大 量 细 微 颗 粒 ， 常3 土 的 成 因 类 型 （ 见 表 1 -1 -2 ）表 1 -1 -2 土 的 成 因 类 型土 条 件 下 沉 积 下 来 的 土 ， 或 称 淤 积 土 伴 有 生 物 化 学 作 用 所形 成 的 有 机 物海 积土 河 流 流 水 搬 运 到 海 洋 环 境 下 沉 积 下 来的 土 孔 隙 比 大 ， 含 大 量 细微 颗 粒 ， 含 有 一 定 量有 机 物风 积土
13、 由 风 力 搬 运 形 成 的 土 颗 粒 磨 圆 度 好 ， 分 选性 好冰 积土 由 冰 川 或 冰 水 挟 带 搬 运 形 成 的 沉 积 物 颗 粒 粗 细 变 化 大 ， 土质 不 均 匀污 染土 由 于 致 污 物 质 的 侵 入 ， 使 土 的 成 分 、结 构 和 性 质 发 生 了 显 著 变 异 的 土 土 壤 有 异 味 ， 常 伴 有土 壤 颜 色 也 不 正 常4 土 的 特 殊 物 理 力 学 性 质（ 1 ） 散 体 性颗 粒 之 间 无 黏 结 或 有 一 定 的 黏 结 ， 存 在 大 量 孔 隙 ， 可 以 透 水 透 气 。（ 2 ） 多 相 性土 是
14、由 固 体 颗 粒 、 水 和 气 体 组 成 的 三 相 体 系 ， 相 系 之 间 质 和 量 的 变 化 直接 影 响 它 的 工 程 性 质 ； 土 中 固 体 颗 粒 （ 简 称 土 粒 ） 的 大 小 和 形 状 、 矿 物成 分 及 其 组 成 情 况 是 决 定 土 的 物 理 力 学 性 质 的 重 要 因 素 ， 如 图 1 -1 -1 所示 。图 1 -1 -1 土 的 组 成 示 意 图（ 3 ） 自 然 变 异 性土 是 在 自 然 界 漫 长 的 地 质 历 史 时 期 演 化 形 成 的 多 矿 物 组 合 体 ， 性 质 复杂 ， 不 均 匀 ， 且 随 时 间
15、 还 在 不 断 变 化 的 材 料 。二 、 土 中 固 体 颗 粒1 土 粒 粒 度 与 粒 组（ 1 ） 土 粒 粒 度土 粒 的 大 小 称 为 粒 度 ， 通 常 以 粒 径 表 示 。（ 2 ） 土 粒 粒 组 介 于 一 定 粒 度 范 围 内 的 土 粒 ， 称 为 粒 组 ， 各 个 粒 组 随 着 分 界 尺 寸 的 不同 ， 而 呈 现 出 一 定 质 的 变 化 。更多各类考试资料 v：344647 公众号：顺通考试资料 粒组统称粒 组 名 称 粒 径 范围（ mm）一 般 特 征巨粒 漂 石 或 块石 颗 粒 2 0 0 透 水 性 很 大 ， 无 黏 性 ， 无 毛
16、 细 水卵 石 或 碎石 颗 粒 2 0 0 6 0粗粒 圆砾或角砾颗粒粗 6 0 2 0 透 水 性 大 ， 无 黏 性 ， 毛 细 水 上 升 高 度 不 超过 粒 径 大 小中 2 0 5细 5 2沙粒 粗 2 0 .5 易 透 水 ， 当 混 入 云 母 等 杂 质 时 透 水 性 减小 ， 而 压 缩 性 增 加 ； 无 黏 性 ， 遇 水 不 膨胀 ， 干 燥 时 松 散 ； 毛 细 水 上 升 高 度 不 大 ，随 粒 径 变 小 而 增 大由 0 .5 0 .2 5细 0 .2 5 0 .0 7 5细粒 粉 粒 0 .0 7 5 4 0 .0 0 5 透 水 性 小 ， 湿 时
17、 稍 有 黏 性 ， 遇 水 膨 胀 小 ，干 时 稍 有 收 缩 ； 毛 细 水 上 升 高 度 较 大 较快 ， 极 易 出 现 冻 胀 现 象黏 粒 0 .0 0 5 透 水 性 很 小 ， 湿 时 有 黏 性 、 可 塑 性 ， 遇 水膨 胀 大 ， 干 时 收 缩 显 著 ； 毛 细 水 上 升 高 度大 ， 但 速 度 较 慢 划 分 粒 组 的 分 界 尺 寸 称 为 界 限 粒 径 。土 粒 粒 组 的 划 分 方 法 如 表 1 -1 -3 所 示 ， 表 中 根 据 界 限 粒 径 2 0 0 mm、6 0 mm、 2 mm、 0 .0 7 5 mm和 0 .0 0 5 m
18、m把 土 粒 分 为 六 大 粒 组 ： 漂 石 或 块 石颗 粒 、 卵 石 或 碎 石 颗 粒 、 圆 砾 或 角 砾 颗 粒 、 砂 粒 、 粉 粒 及 黏 粒 。表 1 -1 -3 土 粒 粒 组 的 划 分 土 的 分 类 标 准 （ GB/T 5 0 1 4 5 2 0 0 7 ） 土 粒 的 大 小 及 其 组 成 情 况 ， 以 土 中 各 个 粒 组 的 相 对 含 量 （ 指 土 样 各 粒组 的 质 量 占 土 粒 总 质 量 的 百 分 数 ） 来 表 示 ， 称 为 土 的 粒 度 成 分 或 颗 粒 级配 。（ 3 ） 粒 度 成 分 分 析 试 验 筛 分 法 ：
19、 用 于 粒 径 大 于 0 .0 7 5 mm的 巨 粒 组 和 粗 粒 组 ； 沉 降 分 析 法 ： 用 于 粒 径 小 于 0 .0 7 5 mm的 细 粒 组 ； 当 土 内 兼 含 大 于 和 小 于 0 .0 7 5 mm的 土 粒 时 ， 两 类 分 析 方 法 可 联 合 使用 。（ 4 ） 粒 度 成 分 分 布 曲 线根 据 粒 度 成 分 分 析 试 验 结 果 ， 采 用 粒 径 累 计 曲 线 表 示 土 的 颗 粒 级 配 。 采用 对 数 坐 标 表 示 ； 纵 坐 标 为 小 于 （ 或 大 于 ） 某 粒 径 的 土 重 （ 累 计 百 分 ）含 量 ， 见
20、 图 1 -1 -2 。 由 曲 线 的 坡 度 可 以 判 断 土 粒 均 匀 程 度 或 级 配 是 否 良好 。图 1 -1 -2 粒 径 累 计 曲 线结 论 ： 若 曲 线 较 陡 ， 表 示 粒 径 大 小 相 差 不 多 ， 土 粒 较 均 匀 ， 级 配 不良 ； 若 曲 线 平 缓 ， 则 表 示 粒 径 大 小 相 差 悬 殊 ， 土 粒 不 均 匀 ， 级 配 良 好 。（ 5 ） 确 定 颗 粒 级 配 的 两 个 定 量 指 标 不 均 匀 系 数 Cu ， 定 义 的 表 达 式 （ 1 -1 -1 ） 如 下 ： （ 1 -1 -1 ） 曲 率 系 数 Cc， 定
21、 义 的 表 达 式 （ 1 -1 -2 ） 如 下 ： （ 1 -1 -2 ） 式 中 ， d 6 0 是 指 小 于 某 粒 径 土 重 累 计 百 分 含 量 为 6 0 对 应 的 粒 径 ， 称为 限 制 粒 径 ； d 3 0 是 指 小 于 某 粒 径 土 重 累 计 百 分 含 量 为 3 0 对 应 的 粒径 ， 称 为 中 值 粒 径 ； d 1 0 相 当 于 小 于 某 粒 径 土 重 累 计 百 分 含 量 为 1 0 对应 的 粒 径 ， 称 为 有 效 粒 径 。（ 6 ） 工 程 上 对 土 的 级 配 是 否 良 好 的 判 断 ： 对 于 级 配 连 续 的
22、 土 ： 把 Cu 5的 土 ， 属 级 配 良 好 ； 对 于 级 配 不 连 续 的 土 ： 同 时 满 足 Cu 5 和 Cc=1 3 两 个 条 件 时 ， 则 为 级配 良 好 ； 如 不 能 同 时 满 足 ， 则 判 定 为 级 配 不 良 。2 土 粒 的 矿 物 成 分土 中 固 体 颗 粒 的 矿 物 成 分 绝 大 部 分 是 矿 物 质 ， 或 多 或 少 含 有 有 机 质 ， 如图 1 -1 -3 所 示 。图 1 -1 -3 固 体 颗 粒 矿 物 成 分土 粒 矿 物 类 型 及 分 类 如 表 1 -1 -4 所 示 。矿 物 类 型 定 义矿物质原生矿物石
23、英 岩 浆 在 冷 凝 过 程 中 形 成 的 矿 物 ， 原 生 矿 物 颗 粒 是 原岩 经 物 理 风 化 （ 机 械 破 碎 的 过 程 ） 形 成 ， 其 物 理 化学 性 质 较 稳 定 ， 成 分 与 母 岩 完 全 相 同长 石云 母次生矿物粘 土矿 物由 原 生 矿 物 经 化 学 风 化 后 所 形 成 的 新 矿 物 ， 成 分 与母 岩 成 分 完 全 不 同可 溶盐无 定型 氧化 物胶 体有 机 质未 分解 的动 植物 残体与 组 成 土 粒 的 其 他 成 分 稳 固 地 结 合 在 一 起 的 混 合 物半 分解 的泥 炭完 全分 解的 腐殖 质表 1 -1 -4
24、 土 粒 矿 物 类 型 及 分 类三 、 土 中 水 和 土 中 气1 土 中 水（ 1 ） 土 中 水 的 分 类形 态 分 类 作 用 存 在 位 置固 态 水 参 与 矿 物 构 造 ， 当 作 矿 物 颗 粒的 一 部 分 土 粒 矿 物 的 晶 体格 架 内 部液态水结合水强结合水 有 固 体 的 性 质 ， 被 当 做 土 颗 粒的 一 部 分 紧 靠 土 颗 粒 表 面的 一 定 范 围 内弱结合水 对 粘 性 土 的 粘 性 特 征 （ 如 可 塑性 ） 和 工 程 性 质 有 很 大 影 响 紧 靠 强 结 合 水 的外 围自由水毛细水 表 面 张 力地 下 水 位 以 上
25、 ，水 与 空 气 交 界 面重力水 对 渗 流 特 性 有 很 大 影 响地 下 水 位 以 下 的透 水 土 层气 态 水 影 响 不 大 土 体 的 空 隙 中土 中 水 有 三 种 形 态 ： 固 态 、 液 态 或 气 态 ， 如 表 1 -1 -5 所 示 。表 1 -1 -5 土 中 水 的 形 态2 土 中 气土 中 的 气 体 存 在 于 土 孔 隙 中 未 被 水 所 占 据 的 部 位 ， 也 有 些 气 体 溶 解 于 孔隙 水 中 。在 粗 颗 粒 沉 积 物 中 ， 常 见 到 与 大 气 相 连 通 的 气 体 。 在 外 力 作 用 下 ， 连 通气 体 极 易
26、 排 出 ， 它 对 土 的 性 质 影 响 不 大 。 在 细 粒 土 中 ， 则 常 存 在 与 大 气隔 绝 的 封 闭 气 泡 。 在 外 力 作 用 下 ， 土 中 封 闭 气 体 易 溶 解 于 水 ， 外 力 卸 除后 ， 溶 解 的 气 体 又 重 新 释 放 出 来 ， 使 得 土 的 弹 性 增 加 ， 透 水 性 减 小 。四 、 黏 土 颗 粒 与 水 的 相 互 作 用黏 土 颗 粒 （ 黏 粒 ） 的 矿 物 成 分 主 要 有 黏 土 矿 物 和 其 他 化 学 胶 结 物 或 有 机质 ， 其 中 黏 土 矿 物 的 结 晶 结 构 特 征 对 黏 性 土 的
27、工 程 性 质 影 响 较 大 。1 黏 土 矿 物 的 结 晶 结 构 和 亲 水 性黏 土 矿 物 实 际 上 是 一 种 铝 硅 酸 盐 晶 体 ， 是 由 两 种 晶 片 交 互 成 层 叠 构 成的 （ 图 1 -1 -4 ） 。 一 种 是 硅 氧 晶 片 （ 简 称 硅 片 ， 图 1 -1 -4 a） ； 另 一 种 是 铝氢 氧 晶 片 （ 简 称 铝 片 ， 图 1 -1 -4 b ） 。 硅 片 和 铝 片 构 成 两 种 基 本 类 型 晶 胞（ 或 称 晶 格 ） ， 即 由 一 层 硅 片 和 一 层 铝 片 构 成 的 二 层 型 晶 胞 （ 即 1 ： 1 型晶
28、 胞 ） 和 由 两 层 硅 片 中 间 夹 一 层 铝 片 构 成 的 三 层 型 晶 胞 （ 即 2 ： 1 型 晶胞 ） 。 这 二 类 晶 胞 的 不 同 叠 置 形 式 就 形 成 了 不 同 的 黏 土 矿 物 ， 其 中 主 要有 蒙 脱 石 、 伊 利 石 和 高 岭 石 三 类 ， 三 种 粘 土 矿 物 的 比 较 如 表 1 -1 -6 所 示 。图 1 -1 -4 黏 土 矿 物 晶 片 示 意 图类型 蒙 脱 石 伊 利 石 高 岭 石产生过程由 伊 利 石 进 一 步 风化 或 火 山 灰 风 化 而成 的 产 物云 母 在 碱 性 介 质中 风 化 的 产 物 长
29、 石 风 化 的 产 物特性 高 膨 胀 性 、 高 塑性 、 高 压 缩 性 、 低强 度 、 低 渗 透 性具 有 膨 胀 性 ， 其性 质 介 于 蒙 脱 石与 高 岭 石 之 间膨 胀 性 最 低 ， 水 稳 定性 好 ， 可 塑 性 低 ， 压缩 性 低 ， 亲 水 性 差膨胀性大小蒙 脱 石 伊 利 石 高 岭 石结构示意图（ a） 硅 氧 晶 片 ； （ b ） 铝 氢 氧 晶 片表 1 -1 -6 三 种 粘 土 矿 物 的 比 较2 黏 土 颗 粒 与 水 的 相 互 作 用（ 1 ） 黏 土 颗 粒 的 带 电 性黏 土 颗 粒 本 身 带 有 一 定 量 的 负 电 荷
30、， 在 电 场 作 用 下 向 阳 极 移 动 ， 这 种 现象 称 为 电 泳 ； 而 极 性 水 分 子 与 水 中 的 阳 离 子 （ K+， Na+等 ） 形 成 水 化 离子 ， 在 电 场 作 用 下 这 类 水 化 离 子 向 阴 极 移 动 ， 这 种 现 象 称 为 电 渗 。分类 单 粒 结 构 蜂 窝 结 构 絮 状 结 构主要特征由 粗 大 土 粒 在 水 或 空 气中 下 沉 而 形 成 的 ， 土 颗粒 相 互 间 有 稳 定 的 空 间位 置土 粒 在 接 触 点 不 在下 沉 ， 逐 渐 形 成 一大 片 连 续 的 土 粒 链由 于 电 荷 相 互 作用 ，
31、导 致 土 粒 之间 相 互 层 叠 交 织形 成典型土 碎 石 土 、 砂 土 粉 粒 、 细 砂 粘 性 土工程特性紧 密 状 ： 强 度 大 ， 压 缩性 小 ， 是 良 好 的 天 然 地基 ； 疏 松 状 ： 土 粒 易 移动 ， 土 中 孔 隙 多 ， 能 引起 土 的 很 大 变 形 ， 不 宜做 天 然 地 基弓 架 作 用 和 一 定 程度 的 粒 间 联 结 ， 可承 担 一 定 的 静 力 载荷 。 当 承 受 高 应 力荷 载 时 ， 导 致 严 重的 地 基 变 形其 土 粒 之 间 的 联结 强 度 ， 由 于 长期 的 固 结 作 用 和胶 结 作 用 得 到 加
32、强 ， 工 程 性 质 良好 ， 低 透 水 性（ 2 ） 双 电 层 的 概 念反 离 子 层 与 土 粒 表 面 负 电 荷 一 起 构 成 双 电 层 。五 、 土 的 结 构 和 构 造土 的 组 成 成 分 、 土 的 结 构 和 构 造 等 因 素 决 定 土 的 性 质 。土 的 结 构 包 含 ： 微 观 结 构 ， 简 称 为 土 的 结 构 或 土 的 组 构 ， 是 指 土 粒 的原 位 集 合 体 特 征 ； 宏 观 结 构 ， 称 为 土 的 构 造 ， 是 同 一 土 层 中 的 物 质 成分 和 颗 粒 大 小 等 都 相 近 的 各 部 分 之 间 的 相 互
33、关 系 的 特 征 。1 土 的 结 构 （ 见 表 1 -1 -7 ）表 1 -1 -7 土 的 结 构 分 类示意图2 土 的 构 造（ 1 ） 土 的 构 造 是 土 层 在 空 间 的 赋 存 状 态 ， 表 征 土 层 的 层 理 、 裂 隙 及 大 孔隙 等 宏 观 特 征 ；（ 2 ） 土 的 构 造 最 主 要 特 征 就 是 成 层 性 ， 即 层 理 构 造 ， 常 见 的 有 水 平 层 理构 造 和 交 错 层 理 构 造 ；（ 3 ） 土 的 构 造 的 另 一 特 征 是 裂 隙 性 ， 裂 隙 的 存 在 大 大 降 低 土 体 的 强 度 和稳 定 性 ， 增
34、大 透 水 性 ， 土 的 构 造 特 征 都 造 成 土 的 不 均 匀 性 。1 .2 课 后 习 题 详 解1 砂 类 土 和 黏 性 土 各 有 哪 些 典 型 的 形 成 作 用 ？答 ： 土 在 其 形 成 过 程 中 有 各 种 风 化 作 用 共 同 参 与 ， 它 们 同 时 进 行 。 砂 类土 主 要 是 由 于 温 度 变 化 、 波 浪 冲 击 、 地 震 引 起 的 物 理 力 使 岩 体 崩 解 、 破碎 形 成 。 粘 性 土 主 要 是 岩 体 与 空 气 、 水 和 各 种 水 溶 液 相 互 作 用 形 成 。2 请 分 析 下 列 几 组 概 念 的 异
35、 同 点 ： 黏 土 矿 物 、 黏 粒 、 黏 性 土 ； 粒径 、 粒 度 和 粒 组 。答 ： （ 1 ） 黏 土 颗 粒 （ 黏 粒 ） 的 矿 物 成 分 主 要 有 黏 土 矿 物 和 其 他 化 学 胶结 构 物 或 有 机 质 ， 其 中 黏 土 矿 物 的 结 晶 结 构 特 征 对 黏 性 土 的 工 程 性 质 影响 较 大 。 黏 土 矿 物 实 际 上 是 一 种 铝 -硅 酸 盐 晶 体 ， 是 由 两 种 晶 片 交 互 层叠 构 成 的 。 黏 土 矿 物 颗 粒 一 般 为 扁 平 状 （ 或 纤 维 状 ） ， 与 水 作 用 后 扁 平状 颗 粒 的 表
36、面 带 负 电 荷 ， 但 颗 粒 的 （ 断 裂 ） 边 缘 ， 局 部 却 带 有 正 电 荷 。黏 性 土 由 黏 粒 与 水 之 间 的 相 互 作 用 产 生 ， 黏 性 土 及 其 土 粒 本 身 大 多 是 由硅 酸 盐 矿 物 组 成 。（ 2 ） 自 然 界 中 土 一 般 都 是 由 大 小 不 等 的 土 粒 混 合 而 组 成 的 ， 也 就 是 不 同大 小 的 土 颗 粒 按 不 同 的 比 例 搭 配 关 系 构 成 某 一 类 土 ， 比 例 搭 配 （ 级 配 ）不 一 样 ， 则 土 的 性 质 各 异 。 土 颗 粒 大 小 ， 通 常 以 其 直 径 大
37、 小 表 示 ， 简 称粒 径 ， 单 位 为 mm。 所 谓 土 的 颗 粒 大 小 组 合 情 况 在 工 程 上 就 是 按 土 颗 粒（ 粒 径 ） 大 小 分 组 ， 称 为 粒 组 。 每 个 粒 组 都 以 土 粒 直 径 的 两 个 数 值 作 为其 上 下 限 ， 并 给 以 适 当 的 名 称 ， 简 言 之 ， 粒 组 就 是 一 定 的 粒 径 区 段 ， 以毫 米 表 示 。 土 颗 粒 的 大 小 是 以 其 直 径 来 表 示 ， 称 为 粒 径 (或 粒 度 )， 其 单位 一 般 采 用 毫 米 。3 简 述 土 中 粒 度 成 分 与 矿 物 成 分 的 关
38、 系 。答 ： 粗 颗 粒 土 往 往 是 岩 石 经 物 理 风 化 形 成 的 原 岩 碎 屑 ， 是 物 理 化 学 性 质比 较 稳 定 的 原 生 矿 物 颗 粒 ； 细 小 土 粒 主 要 是 化 学 风 化 作 用 形 成 的 次 生 矿物 颗 粒 和 生 成 过 程 中 有 机 物 质 的 介 入 ， 次 生 矿 物 的 成 分 、 性 质 及 其 与 水的 作 用 均 很 复 杂 ， 是 细 粒 土 具 有 塑 性 特 征 的 主 要 因 素 之 一 ， 对 土 的 工 程性 质 影 响 很 大 。4 粒 组 划 分 时 ， 界 限 粒 径 的 物 理 意 义 是 什 么 ？
39、答 ： 界 限 粒 组 的 物 理 意 义 是 划 分 粒 组 的 分 界 尺 寸 。 因 为 在 自 然 界 中 存 在的 土 ， 都 是 由 大 小 不 同 的 土 粒 组 成 。 土 粒 的 粒 径 由 粗 到 细 逐 渐 变 化 时 ，土 的 性 质 相 应 地 发 生 变 化 。 土 粒 的 大 小 称 为 粒 度 ， 通 常 以 粒 径 表 示 。 介于 一 定 粒 度 范 围 内 的 土 粒 ， 称 为 粒 组 。 各 个 粒 组 随 着 分 界 尺 寸 的 不 同 ，而 呈 现 出 一 定 质 的 变 化 。5 黏 土 颗 粒 为 什 么 会 带 电 ？答 ： （ 1 ） 离
40、解 作 用 ： 指 粘 土 矿 物 颗 粒 与 水 作 用 后 离 解 成 更 微 小 的 颗粒 ， 离 解 后 的 阳 离 子 扩 散 于 水 中 ， 阴 离 子 留 在 颗 粒 表 面 。（ 2 ） 吸 附 作 用 ： 指 溶 于 水 中 的 微 小 粘 土 矿 物 颗 粒 把 水 介 质 中 一 些 与 本 身结 晶 格 架 中 相 同 或 相 似 的 离 子 选 择 性 地 吸 附 到 自 己 表 面 。（ 3 ） 同 晶 置 换 ： 指 矿 物 晶 格 中 高 价 的 阳 离 子 被 低 价 的 离 子 置 换 ， 常 为 硅片 中 的 Si4 +被 Al3 +置 换 ， 铝 片 中
41、 的 Al3 +被 Mg 2 +置 换 ， 因 而 产 生 过 剩 的 未饱 和 的 负 电 荷 。（ 4 ） 边 缘 断 裂 ： 理 想 晶 体 内 部 是 平 衡 的 ， 但 在 颗 粒 边 缘 处 ， 产 生 断 裂后 ， 晶 体 连 续 性 受 到 破 坏 ， 造 成 电 荷 不 平 衡 。6 毛 细 现 象 对 工 程 有 何 影 响 ？ 毛 细 带 内 为 什 么 孔 隙 水 压 力 为 负 值 ？答 ： （ 1 ） 毛 细 水 是 存 在 于 地 下 水 位 以 上 ， 受 到 水 与 空 气 交 界 处 表 面 张力 作 用 的 自 由 水 。 在 工 程 中 ， 毛 细 水
42、的 上 升 高 度 和 速 度 对 于 建 筑 物 地 下部 分 的 防 潮 措 施 和 地 基 土 的 浸 湿 、 冻 胀 等 有 重 要 影 响 。（ 2 ） 在 水 、 气 界 面 上 ， 由 于 弯 液 面 表 面 张 力 的 存 在 ， 以 及 水 与 土 粒 表 面的 浸 润 作 用 ， 孔 隙 水 的 压 力 将 小 于 孔 隙 内 的 大 气 压 力 。 于 是 ， 沿 着 毛 细弯 液 面 的 切 线 方 向 将 产 生 迫 使 相 邻 粒 挤 紧 的 压 力 ， 这 种 压 力 称 为 毛 细 压力 ， 毛 细 压 力 的 存 在 使 水 内 的 压 力 小 于 大 气 压
43、 力 ， 即 孔 隙 水 压 力 为 负值 。7 黏 土 的 活 动 性 为 什 么 有 很 大 差 异 ？答 ： 粘 土 颗 粒 （ 粘 粒 ） 的 矿 物 成 分 主 要 有 粘 土 矿 物 和 其 他 化 学 胶 结 物 或有 机 质 ， 而 粘 土 矿 物 是 很 细 小 的 扁 平 颗 粒 ， 颗 粒 表 面 具 有 很 强 的 与 水 相互 作 用 的 能 力 ， 表 面 积 （ 比 表 面 ） 愈 大 ， 这 种 能 力 就 愈 强 ， 由 于 土 粒 大小 而 造 成 比 表 面 数 值 上 的 巨 大 变 化 ， 必 然 导 致 土 的 活 动 性 的 极 大 差 异 ，如
44、蒙 脱 石 颗 粒 比 高 岭 石 颗 粒 的 比 表 面 大 几 十 倍 ， 因 而 具 有 极 强 的 活 动性 。8 研 究 土 的 结 构 性 有 何 工 程 意 义 ？ 如 何 研 究 土 的 微 观 结 构 ？答 ： （ 1 ） 土 的 微 观 结 构 是 指 土 粒 的 原 位 集 合 体 特 征 ， 由 土 粒 单 元 的 大小 、 矿 物 成 分 、 形 状 、 相 互 排 列 及 联 结 关 系 ， 土 中 水 性 质 及 孔 隙 特 征 等形 成 的 综 合 特 征 。（ 2 ） 首 先 通 过 对 显 微 照 片 信 息 的 提 取 ， 采 用 割 补 法 画 出 的
45、几 何 图 形 来 代表 结 构 单 元 体 形 态 ， 从 简 化 的 图 形 中 找 出 土 微 观 结 构 的 每 个 结 构 单 元 体的 长 轴 和 短 轴 的 两 个 长 度 量 数 ， 运 用 四 个 角 点 的 坐 标 求 出 长 、 短 轴 ， 用长 轴 和 短 轴 之 积 来 近 似 地 代 替 结 构 单 元 体 的 几 何 面 积 ， 然 后 进 行 土 颗 粒的 定 向 研 究 。9 土 中 水 扩 散 层 的 厚 度 与 哪 些 因 素 有 关 ？ 为 什 么 ？答 ： （ 1 ） 土 粒 的 矿 物 成 分 与 分 散 程 度 。 颗 粒 的 分 散 程 度 愈
46、高 ， 比 表 面积 愈 大 ， 对 一 定 量 的 上 来 说 ， 扩 散 层 的 总 体 积 也 愈 大 。 颗 粒 的 比 表 面 积与 颗 粒 的 大 小 、 形 状 有 关 ， 颗 粒 的 形 状 又 与 矿 物 成 分 有 关 ， 所 以 矿 物 成分 是 决 定 的 因 素 。（ 2 ） 溶 液 的 化 学 成 分 。 对 于 由 选 择 性 吸 附 而 形 成 的 双 电 层 的 矿 物 而 言 ，介 质 中 可 被 选 择 吸 附 的 离 子 浓 度 愈 大 ， 则 热 力 学 电 位 愈 大 ， 扩 散 层 愈厚 ； 反 之 ， 扩 散 层 则 愈 薄 。（ 3 ） 溶 液
47、 的 浓 度 。 当 溶 液 中 反 号 离 子 的 浓 度 增 加 时 ， 可 对 扩 散 层 中 的 反号 离 子 起 排 斥 作 用 ， 结 果 使 扩 散 层 中 的 离 子 被 迫 进 入 团 定 层 ， 扩 散 层 变薄 。（ 4 ） 溶 液 的 p H值 。 由 次 生 二 氧 化 硅 、 游 离 氧 化 物 、 粘 土 矿 物 组 成 的 粘粒 径（ mm） 2 0 .5 0 .50 .2 50 .2 50 .10 .10 .0 50 .0 50 .0 20 .0 20 .0 10 .0 10 .0 0 50 .0 0 50 .0 0 2 0 .0 0 2相 对含 量（ %）甲
48、土 2 4 .3 1 4 .2 2 0 .2 1 4 .8 1 0 .5 6 .0 4 .1 2 .9 3 .0乙土 5 .0 5 .0 1 7 .1 3 2 .9 1 8 .6 1 2 .4 9 .0孔 径（ mm） 留 筛 土 质 量（ g ） 小 于 该 孔 径 土 质 量（ g ） 小 于 该 孔 径 土 的 百分 数 %2 0 1 0 0 1 0 00 .5 2 4 .3 7 5 .7 7 5 .70 .2 5 1 4 .2 6 1 .5 6 1 .50 .1 2 0 .2 4 1 .3 4 1 .30 .0 5 1 4 .8 2 6 .5 2 6 .50 .0 2 1 0 .5 1
49、 6 1 60 .0 1 6 .0 1 0 1 00 .0 0 5 4 .1 5 .9 5 .9粒 ， 其 溶 液 的 p H值 将 决 定 着 双 电 层 的 热 力 学 电 位 ， 从 而 影 响 到 扩 散 层的 厚 度 。1 0 甲 、 乙 两 土 样 的 颗 粒 分 析 结 果 列 于 表 1 -2 -1 ， 试 绘 制 颗 粒 级 配 曲 线 ，并 确 定 不 均 匀 系 数 以 及 评 价 级 配 均 匀 情 况 。表 1 -2 -1 习 1 -1 0解 ： （ 1 ） 甲 土 颗 粒 级 配 表 格 如 表 1 -2 -2 所 示 。表 1 -2 -2 甲 土 颗 粒 级 配
50、表 格0 .0 0 2 2 .9 3 31 0 ， 则 粒 度 范 围 分 布 较大 ， 级 配 良 好 。（ 2 ） 乙 土 颗 粒 级 配 表 格 如 表 1 -2 -3 所 示 。表 1 -2 -3 乙 土 颗 粒 级 配 表 格0 .0 2 1 7 .1 7 2 .9 7 2 .90 .0 1 3 2 .9 4 0 4 00 .0 0 5 1 8 .6 2 1 .4 2 1 .40 .0 0 2 1 2 .4 9 95 ， Cc在 1 3 之 间 ， 所 以 为 良 好 级 配 砂 。1 .3 考 研 真 题 与 典 型 题 详 解一 、 名 词 解 释1 弱 结 合 水 成 都 理
