[科普中國(guó)]-單粒結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)介

單粒結(jié)構(gòu)是由于粗大的土粒在水中或空氣中下沉而形成，單粒結(jié)構(gòu)土顆粒之間有相應(yīng)的空間位置。土粒在空間的相互位置和土粒的粒度和形狀決定單粒結(jié)構(gòu)的土顆粒密度。單粒結(jié)構(gòu)土具有碎石土和砂石的結(jié)構(gòu)特征，顯著特點(diǎn)是土粒間沒(méi)有聯(lián)結(jié)存在，或聯(lián)結(jié)非常微弱，可以忽略不計(jì)。在荷載作用下，特別在振動(dòng)荷載作用下疏松狀態(tài)的單粒結(jié)構(gòu)會(huì)趨向密實(shí)，土粒也會(huì)向更穩(wěn)定的位置移動(dòng)，同時(shí)也產(chǎn)生較大的變形；密實(shí)狀態(tài)的單粒結(jié)構(gòu)在剪應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生剪脹，即體積膨脹，使土密度變松。礦物成分、顆粒形狀、粒度成分等等一系列的因素決定了單粒結(jié)構(gòu)的不同的緊密程度1。一般來(lái)講最為疏松的是砂土，主要由片狀礦物顆粒組成；而顆粒渾圓的土比棱角狀的土更加得容易趨向于密實(shí)。常見于顆粒較粗的粉土和無(wú)粘性土中。例如，僅僅由砂構(gòu)成的海濱土壤或由鈉質(zhì)粘粒構(gòu)成的土壤，置于水中后立即分散為單粒。雨滴的沖擊、耕作和有機(jī)質(zhì)的分解消失，一般都可促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)向單?；较虬l(fā)展。

土的構(gòu)造定義土在地質(zhì)歷史的一百萬(wàn)年內(nèi)，由于屬于第四級(jí)堆積。土的形成主要是由于位于地殼表面的巖石在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)被風(fēng)化、被水沖刷、經(jīng)冰凍和溶化等等這一系列的地表物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的作用而逐漸生成，土的生成條件和地質(zhì)年代不同，天然土的三相物質(zhì)和土的成分也各不相同，而其三相物質(zhì)相互關(guān)系也各不相同。同一種土，重塑土樣和原狀土樣的力學(xué)性質(zhì)有也存在著很大的差別。土中三態(tài)( 固 、 液、氣) 之間的堆積方式和相互作用的不同成就了不同的土的特性，由此可見，土的性質(zhì)取決于土的結(jié)構(gòu)和聯(lián)結(jié) 。一般來(lái)講，按照土的密度和質(zhì)量的不同，有三種不同類型的土的結(jié)構(gòu)，分別為單粒、絮狀、蜂窩三種基本類型。三種類型分別體現(xiàn)了土體的物理性質(zhì)和狀態(tài)。

蜂窩結(jié)構(gòu)所謂蜂窩結(jié)構(gòu)主要是由粉?；蚣?xì)砂粒組成的土的結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)的土有較大的孔隙，但借助其粒間聯(lián)結(jié)，可承擔(dān)一般的靜荷載。蜂窩結(jié)構(gòu)的土顆粒直徑很小，當(dāng)土粒下沉?xí)r, 遇到已沉積的土粒時(shí)，它們之間的相互引力大于其重力，土粒不會(huì)繼續(xù)下沉而停留在接觸點(diǎn)上。從而土粒鏈成了具有很大孔隙的蜂窩結(jié)構(gòu)。

碎石土碎石土理論上是一種混合土，其分類是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，往往由于分類不當(dāng)而造成錯(cuò)誤的評(píng)價(jià)。例如：對(duì)于含多量碎石的混合土，若將其作為土看待，過(guò)低的估計(jì)了這種混合土的承載力，造成了資源浪費(fèi)；反之，若將他作為碎石看待，又過(guò)高的估計(jì)了其承載力，而造成潛在的不安全。所以應(yīng)根據(jù)其組成材料的不同，呈現(xiàn)的性質(zhì)不同，慎重對(duì)待。將大于38mm碎石顆粒含量超過(guò)30%的土稱為碎石土，可將其分為密實(shí)型和空隙型2種：1、密實(shí)型：大于38mm顆粒含量為3%~50%的碎石土；2、空隙型：大于38mm顆粒含量為大于50%的碎石土。

碎石土透氣性好，在壓縮過(guò)程中土體排水固結(jié)速度快，達(dá)到壓縮穩(wěn)定所需的時(shí)間短，以便壓實(shí)。并且在壓實(shí)后在自重應(yīng)力和荷載作用下，產(chǎn)生沉陷變形小。由于碎石土顆粒搭配適當(dāng)，大顆粒形成穩(wěn)定骨架而次級(jí)顆粒填充大顆粒的空隙，因此不僅密實(shí)，而且土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載能力大，沉陷變形小。碎石土能形成嵌鎖骨架結(jié)構(gòu)，土體抗剪強(qiáng)度高，承載能力大，沉陷變形小，但若級(jí)配不好，則會(huì)影響密實(shí)度。對(duì)碎石土可預(yù)先壓縮以降低沉陷量，預(yù)先壓縮的效果不僅取決于壓實(shí)功能而且取決于含水狀態(tài)、壓縮方法和壓縮時(shí)間。壓縮變形主要是塑性變形，延長(zhǎng)壓縮時(shí)間可以提高壓縮效果，但在施工過(guò)程中，不可壓縮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，要加快固結(jié)速度必須盡量減少碎石土中粘土的含量2。