粒相接觸,並牢固被吸引的水稱吸附結合水(強結合水)。遠離顆粒表面的水構成濃差滲透吸附結合水(弱結合水)。結合水形成的形式如圖3。強、弱結合水構成土粒表面雙電層的反離子層,其中弱結合水大體相當於擴散層。結合水的發育是決定粘性土工程性質的主要因素。土中存在一定數量的可溶鹽(nacl、na2so4、cacl2)。土中的水是水溶液。粘土膠粒從介質水溶液中吸附和交換分子、離子的能力稱土的吸附能力。吸附有物理吸附(無極性吸附)和物理-化學吸附(極性吸附)。後者對土的工程性質的形成和演化有重要影響。在自然條件下;土粒表面荷負電;故陽離子吸附最普遍。吸附陽離子可與其他陽離子按化學當量進行離子交換。100克乾土能吸附陽離子的最大量稱交換容量;以毫克當量表示。粘土膠體通常呈兩性膠體;在等電點以下荷正電,將吸附交換陰離子(cl、po婯等),在富含鋁及水鋁英石的粘土中常見此種情況。
結構特徵摺疊
土的結構是土的存在形式。是土中礦物顆粒的相互關係。土的結構特徵除土顆粒的大小、形狀、表面特性及粒度級配特徵外,還包括顆粒間的排列與集合關係,孔隙的大小。顆粒間聯結的特點等。?
土的結構型別有下列幾種:1散粒結構,為粗粒土所特有。其特點是土粒大、比表面積小、粒間無結構聯結。只靠重力相互堆砌而成。按排列程度又可分為疏鬆與緻密兩種。經洪水快速搬運堆積的砂土易於形成疏鬆結構。其特點是孔隙度高,經動荷載作用後易產生壓密變形。海岸帶磨圓度好的砂多具緻密結構。其特點是孔隙度低,經動、靜荷載作用均不易產生重大變形。2團聚結構,為粘性土特有。其特點是粘土粒子很少單獨存在,而是彼此結合成團聚體。按粒度和團聚體排列的形式此類結構又可分為蜂窩狀、骨架狀、基質狀、紊流狀、層流狀、疇狀、偽球狀和海綿狀等8種型別(圖4)。前5種為沉積粘土的典型結構;後3種則為殘積或熱液成因粘土的典型結構。蜂窩狀結構是靜水環境中新近沉積粘土的典型結構。它的特點是孔隙度大(60~90%),溼度高(55~300%);強度低,壓縮性強和各向同性。骨架狀結構比蜂窩狀結構密實,富含粉粒(40~60%);且多處於粘粒包裹之中;具觸變性。基質狀結構以粘粒團聚體為基底。粉砂粒鑲嵌其中,具弱、中等壓密性,是沖積土的典型結構。紊流狀結構系蜂窩狀結構或基質狀結構經成巖壓密形成的,具明顯各向異性;各向異性剪下係數達2。5。在已固結的海積粘土中常見層流狀結構,淡水湖相粘土經後生成巖壓密,亦可有這種結構,它比紊流狀結構的定向程度更高。疇狀結構是殘積高嶺土的典型結構,與長石風化密切相關,在花崗岩風化土中最常見。偽球狀和海綿狀結構是熱液成因粘土的代表結構。物態特徵摺疊
由於土的各物質組成之間的比例和排列不同而表現出的土的輕重、乾溼和松密等自然屬性。表徵土的物態特徵的指標如下:1土粒密度,土中固體顆粒的質量與其體積之比;即土粒的單位體積的質量;2天然密度。天然狀態下,土的總質量與總體積之比;3幹密度,土的孔隙中完全沒有水時。土的單位體積的質量;4含水率,土中所含水分的質量與固體顆粒質量之比,常以百分數表示;5孔隙率:土的孔隙體積與土的總體積之比,常以百分率表示;6孔隙比,土的孔隙體積與土粒體積之比,常用小數表示;7飽和度,土的孔隙中水的充填度,即土中水的體積與孔隙體積的百分比值。
土的分類摺疊
地殼上的土,種類繁多。為便於研究與實際應用,可按土的工程性質近似地歸類。粒度組成一直是土的分類的基本依據。世界上幾個國家的土的粒組界限值見表。
按粒度,土首先分為顆粒直徑