工程岩土与测试：土的液相讲稿.docx

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1、土的液相大家好，今天我们接着讲第一章土的物理组成及结构，首先我们回忆一下上节课讲过的内容，1.土的粒度成分，大家要记住一个关键的粒径0.075mm , 一般情况下，大于0.075mm的称为粗颗粒，小于0.075mm的称为细颗粒；2.测定粒度成分的方法，正因为有了粗细之分，所以测定的方法分别为筛析法和静水沉降法；3.粒度成分的表示方法：Cc和Cu,也就是不均匀系数和曲率系数，大家要记住对应的公式，同时要知道土的级配好坏时Cc和Cu满足的条件；4.土的矿物成分：土是由原生矿物、次生矿物和有机质组成的。今天我们同样围绕土的三相来讲-土的液相，也就是土中的水，大家可以思考一下土中的水所存在的形式和存在

2、的状态分别是什么。在自然界中，土中的水可以分为矿物中的结合水（结晶水）和土孔隙中的水。矿物中的水仅存在于土粒矿物结晶格架内部或参与矿物晶格构成的，它是矿物颗粒的一部分，这一部分的水对我们的工程性质影响很小，今天我们的重点是研究土孔隙中的水。关于孔隙中的水，一类是结合水，一类为非结合水，结合水又分为强结合水即吸着水和弱结合水即薄膜水，非结合水就是我们常见的自由水，也就是毛细水和重力水，它们存在的状态有液态、气态、固态。红色的内容就是我们今天要学习的重点。首先我们讲一下结合水，结合水是由土颗粒表面电场作用吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水。分为强结合水和弱结合水两种。这里大家要

3、注意了，土中的粗颗粒不会吸附孔隙中的水，而是细小的粘粒才会把孔隙中的水牢牢的吸附在自己的周围形成一层一层的薄膜。关于强弱结合水，可以看看右边的图片，对应上下两个图片，我们可以看出，土颗粒表面这一层，就是我们所说的强结合水，它定向排列得非常紧密，几乎完全定向排列，它不同于液态水。强结合水外面这一层即为弱结合水，相比强结合水，它也有一定的定向排列，但是定向程度弱于强结合水，弱结合水外面这一层即为自由水，也就是重力水和毛细水。首先我们简单介绍一下强结合水，强结合水是由土颗粒的相互吸引，被牢牢的吸附在土颗粒周围，它的性质不同于自由水,它的密度大、类似固体、具有极大的粘滞性、弹性、抗剪强度；不传递静水压

4、力、不能导电、没有溶解能力，冰点为-78.。弱结合水是距土粒表面较远处的结合水，由于其引力降低，弱结合水的水分子排列就不如强结合水紧密，仍定向排列，但定向程度及与土粒表面联结的牢固程度均不如强结合水，密度较强结合水小，但仍比普通水大；具有较高的粘滞性、弹性、抗剪强度，这层水不能传递静水压力，不能导电，冰点低于0。由于这种水的存在，使土具有可塑性（可塑性也是后面我们要讲到的砂土和粘性土的最大区别）。非结合水，是指土粒孔隙中超出土粒表面静电引力作用范围的普通液态水。主要受重力作用控制，能传压、导电，溶解盐分，在0结冰，其代表为重力水。介于重力水和结合水之间的过渡类型水为毛细水。重力水存在于较大孔隙

5、（如中粗砂、碎石土孔隙）中，具有自由活动能力,在重力作用下能自由流动。在重力或压力差作用下能渗流，对土颗粒和结构物都具有浮力作用，在土力学计算中应考虑这种渗流及浮力的作用。重力水只受重力控制，不受土粒表面吸引力的影响。我们重点讲解一下毛细水，毛细水是受水与空气交界面的张力作用而存在于细小孔隙中的自由水。毛细水在重力和表面张力作用下，能沿着土的细孔隙从潜水面上升一定的高度。其上升的高度和孔隙的大小有关。什么是表面张力了？左下角的图片我们可以看到水滴在树叶上呈现椭圆形，这就是水与空气表面张力表现出来的效果。毛细水有非常重要的现象，就是毛细现象。我们看这几张图，大家都非常熟悉，毛笔沁墨汁的时候，笔尖

6、沁上墨汁，我们发现墨汁会沿着笔毛尖慢慢的上升，这个过程就是毛细现象。毛细水主要存在于直径为0.0020.5mm的毛细孔隙中。在工程中毛细水主要存在于粉砂、细砂、粉土和粉质粘土中。下面这张沙雕图片，大家都知道干燥的砂子不能捏成团，而含有很多水的时候，砂子也不能成形，但是含有一部分水（一定含水量）的湿砂却可以捏成团，就像土中的沙雕一样，这是为什么了？这是因为砂土颗粒中存在了毛细水，这部分毛细水存在毛细压力，所以我们感觉这部分的砂土具有粘性，其实是毛细水的作用产生的一种假的粘性。最后我们总结一下这节课所学习的内容。首先是土中的强弱结合水，然后是毛细水、毛细现象、毛细压力。本节课的重点是了解土孔隙中的水，按其所呈现的状态和性质分类。 难点是毛细水。课后作业：毛细现象对工程性质有何影响？