地球表面30-80km厚的范围是地壳。地壳中原来整体坚硬的岩石,经风化、剥蚀搬运、沉积,形成固体矿物、水和气体的集合体称为土。
土是由固体相、液相、气体三相物质组成;或土是由固体相、液体相、气体相和有机质(腐殖质)相四相物质组成。
不同的风化作用,形成不同性质的土。风化作用有下列三种:物理风化、化学风化、生物风化。
地壳表面广泛分布着的土体是完整坚硬的岩石经过风化、剥蚀等外力作用而瓦解的碎块或矿物颗粒,再经水流、风力或重力作用、冰川作用搬运在适当的条件下沉积成各种类型的土体。
再搬运过程中,由于形成土的母岩成分的差异、颗粒大小、形态,矿物成分又进一步发生变化,并在搬运及沉积过程中由于分选作用形成在成分、结构、构造和性质上有规律的变化。
土体沉积后:
(1)靠近地表的土体
a.将经过生物化学及物理化学变化,即成壤作用,形成土壤
b. 未形成土壤的土,继续受到风化、剥蚀、侵蚀而再破碎、再搬运、再沉积等地质作用。
(2)时代较老的土,在上覆沉积物的自重压力及地下水的作用下,经受成岩作用,逐渐固结成岩,强度增高,成为“母岩”。
总之,土体的形成和演化过程,就是土的性质和变化过程,由于不同的作用处于不同的作用阶段,土体就表现出不同的特点。
土的基本特征
从工程地质观点分析,土有以下共同的基本特征:
1.土是自然历史的产物
土是由许多矿物自然结合而成的。它在一定的地质历史时期内,经过各种复杂的自然因素作用后形成各类土的形成时间、地点、环境以及方式不同,各种矿物在质量、数量和空间排列上都有一定的差异,其工程地质性质也就有所不同。
2.土是相系组合体
土是由三相(固、液、气)或四相(固、液、气、有机质)所组成的体系。相系组成之间的变化,将导致土的性质的改变。土的相系之间的质和量的变化是鉴别其工程地质性质的一个重要依据。它们存在着复杂的物理~化学作用。
3.土是分散体系
由二相或更多的相所构成的体系,其一相或一些相分散在另一相中,谓之分散体系。根据固相土粒的大小程度(分散程度),土可分为①粗分散体系(大于2μ),②细分散体系,(2~0.1μ),③胶体体系(0.1~0.01μ),④分子体系(小于0.01μ)。分散体系的性质随着分散程度的变化而改变。
粗分散与细分散和胶体体系的差别很大。细分散体系与胶体具有许多共性,可将它们合在一起看成是土的细分散部分。土的细分散部分具有特殊的矿物成分,具有很高的分散性和比表面积,因而具有较大的表面能。
4.土是多矿物组合体
在一般情况下,土将含有5~10种或更多的矿物,其中除原生矿物外,次生粘土矿物是主要成分。粘土矿物的粒径很小(小于0.002mm),遇水呈现出胶体化学特性。
土壤
土壤中的固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等。土壤发生学的观点认为土壤的性质是气候、生物、地形、母质和时间等成土因素综合作用的结果。
土壤可以分为砂质土、黏质土、壤土三类
砂质土的性质:含沙量多,颗粒粗糙,渗水速度快,保水性能差,通气性能好
黏质土的性质:含沙量少,颗粒细腻,渗水速度慢,保水性能好,通气性能差
壤土的性质:含沙量一般,颗粒一般,渗水速度一般,保水性能一般,通气性能一般。
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