更新时间:2022-08-25 19:13
土的结构一般包含了两个概念:一是借助于光学显微镜来研究的结构,称为微观结构;二是借助于肉眼或放大镜可以看到的结构,在一般学科通常称为宏观结构,通常称为土的构造。单粒结构是指凡粗粒土(如卵石和砂石等),在沉积过程中,每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳定状态。
单粒结构是由于粗大的土粒在水中或空气中下沉而形成,单粒结构土颗粒之间有相应的空间位置。土粒在空间的相互位置和土粒的粒度和形状决定单粒结构的土颗粒密度。单粒结构土具有碎石土和砂石的结构特征,显著特点是土粒间没有联结存在,或联结非常微弱,可以忽略不计。在荷载作用下,特别在振动荷载作用下疏松状态的单粒结构会趋向密实,土粒也会向更稳定的位置移动,同时也产生较大的变形;密实状态的单粒结构在剪应力作用下会发生剪胀,即体积膨胀,使土密度变松。矿物成分、颗粒形状、粒度成分等等一系列的因素决定了单粒结构的不同的紧密程度。一般来讲最为疏松的是砂土,主要由片状矿物颗粒组成;而颗粒浑圆的土比棱角状的土更加得容易趋向于密实。常见于颗粒较粗的粉土和无粘性土中。例如,仅仅由砂构成的海滨土壤或由钠质粘粒构成的土壤,置于水中后立即分散为单粒。雨滴的冲击、耕作和有机质的分解消失,一般都可促进土壤结构向单粒化方向发展。
土在地质历史的一百万年内,由于属于第四级堆积。土的形成主要是由于位于地壳表面的岩石在长时间内被风化、被水冲刷、经冰冻和溶化等等这一系列的地表物质运动的作用而逐渐生成,土的生成条件和地质年代不同,天然土的三相物质和土的成分也各不相同,而其三相物质相互关系也各不相同。同一种土,重塑土样和原状土样的力学性质有也存在着很大的差别。土中三态( 固 、 液、气) 之间的堆积方式和相互作用的不同成就了不同的土的特性,由此可见,土的性质取决于土的结构和联结 。一般来讲,按照土的密度和质量的不同,有三种不同类型的土的结构,分别为单粒、絮状、蜂窝三种基本类型。三种类型分别体现了土体的物理性质和状态。
所谓蜂窝结构主要是由粉粒或细砂粒组成的土的结构。蜂窝结构的土有较大的孔隙,但借助其粒间联结,可承担一般的静荷载。蜂窝结构的土颗粒直径很小,当土粒下沉时, 遇到已沉积的土粒时,它们之间的相互引力大于其重力,土粒不会继续下沉而停留在接触点上。从而土粒链成了具有很大孔隙的蜂窝结构。
碎石土理论上是一种混合土,其分类是一个复杂的问题,往往由于分类不当而造成错误的评价。例如:对于含多量碎石的混合土,若将其作为土看待,过低的估计了这种混合土的承载力,造成了资源浪费;反之,若将他作为碎石看待,又过高的估计了其承载力,而造成潜在的不安全。所以应根据其组成材料的不同,呈现的性质不同,慎重对待。将大于38mm碎石颗粒含量超过30%的土称为碎石土,可将其分为密实型和空隙型2种:1、密实型:大于38mm颗粒含量为3%~50%的碎石土;2、空隙型:大于38mm颗粒含量为大于50%的碎石土。
碎石土透气性好,在压缩过程中土体排水固结速度快,达到压缩稳定所需的时间短,以便压实。并且在压实后在自重应力和荷载作用下,产生沉陷变形小。由于碎石土颗粒搭配适当,大颗粒形成稳定骨架而次级颗粒填充大颗粒的空隙,因此不仅密实,而且土体结构稳定,承载能力大,沉陷变形小。碎石土能形成嵌锁骨架结构,土体抗剪强度高,承载能力大,沉陷变形小,但若级配不好,则会影响密实度。对碎石土可预先压缩以降低沉陷量,预先压缩的效果不仅取决于压实功能而且取决于含水状态、压缩方法和压缩时间。压缩变形主要是塑性变形,延长压缩时间可以提高压缩效果,但在施工过程中,不可压缩时间过长,要加快固结速度必须尽量减少碎石土中粘土的含量。