土 的 结 构
华北水利水电学院土力学课程组
土力学系列讲座二
土的结构－概念
土的结构是指土粒相互排列及粒间联
结能力, 土的结构是在成土过程中逐
渐形成的, 它与矿物成份, 颗粒形状,
沉积条件相关 。
土的结构－土粒间的相互作用
外力
内力
土颗粒平衡
荷 载
重力场
化学键
分子键
土的结构－土粒间的相互作用
在组成土的颗粒中，大多数粘土颗粒是
呈片状或针状的，有非常大的比表面积，
在一定条件下粒间作用力与其重力相比
将占优势，从而影响到细粒土在沉积过
程中的组构和性状。
土的结构－土粒间的相互作用
范得华力
转动
相吸
短
程
力
土的结构－土粒间的相互作用
在两个土粒相互靠近时，使颗粒表面吸
着水层相互搭接，吸着水层中的阳离子
不足以平衡土粒上的净负电荷就发生粒
间斥力。其大小取决于溶液的性质，并
随粒间间距的指数函数递减。
土的结构－土粒间的相互作用
土的结构－土粒间的相互作用
当溶液中阳离子浓度高（吸着水薄）时，
只有在粒间间距较小时，才会产生粒间
斥力。
当溶液中阳离子浓度低（吸着水厚）时，
则较大的粒间间距就产生了粒间斥力，
而且相同粒间间距斥力也较大。
土的结构－土粒间的相互作用
粒间间距较小时，不管溶液中的阳离子
浓度如何，粒间力总是净引力。随着粒
间间距的增加，溶液中的阳离子浓度高
时，粒间力还是净引力；当阳离子浓度
低时，粒间力就成为净斥力。
土的结构－类型
单粒结构
蜂窝结构
絮状结构
单粒结构
特点：
土粒间存在点与点
的接触，随着它的形
成条件的不同，可形
成密实的或者疏松的
状态。
单粒结构－疏松状态
疏松状态：
在荷载作用下，特
别是在震动荷载作用
下会使土粒移向更稳
定的位置而更加密实，
同时产生较大的变形
单粒结构－密实状态
密实状态：
比较稳定，力学性质
好，粗砂土如砂土、
砾石等土类的结构特
征
蜂窝结构
土粒下沉过程中，接
触点引力大于下沉土
粒重量形成链环状单
元，很多这样的链环
状单元联接起来，便
形成孔隙较大的蜂窝
状结构，蜂窝状结构
常在粉土、粘土类中
遇到
絮状结构
微小的粘粒，重量极轻，
靠其自重在水中下沉，
极为缓慢，土粒表面常
带有同号电荷，因而悬
浮在水中作分子热运动，
不能相互碰撞结成粒团
下沉。
在悬液介质发生变化时，
土表面的弱吸着水厚度
减薄，运动着的粘粒相
互聚合，以面对边或者
面对角的接触，并凝结
成絮状物下沉。
絮状结构－特点
孔隙很大, 强度低,
压缩性高, 对扰动比
较敏感, 土粒间的联
接强度会由于压密和
胶结作用而逐渐得到
加强 。
絮状结构－特点
粒团任意排列
粒团内的土粒任意排列
土体完全各向同性
粒团任意排列
粒团内的土粒定向排列
土体主体各向同性
絮状结构－特点
粒团定向排列
粒团内的土粒任意排列
土体主体各向异性
粒团定向排列
粒团内的土粒定向排列
土体完全各向异性