土的结构和构造

土的结构是组成土的固体矿物颗粒的形态和组合特征，包括颗粒大小、形状和表面特征，颗粒的排列组合情况和数量关系，以及颗粒的联结特征和孔隙特征。土的结构对土的工程性质影响很大，试验资料表明，同一种土，特别是黏性土，当结构被扰动或重塑时，强度就会降低很多。也就是说，土的结构和构造对土的性质也有很大影响。一般可分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构3种基本类型。

单粒结构是土粒在水或空气中下沉形成的一种土的结构。由碎石（砾石）颗粒或砂粒组成的土，具有单粒结构。在单粒结构中，因其颗粒较大，土粒间的分子吸引力相对很小，所以颗粒间几乎没有联结，只有在潮湿不饱和条件下，粒间才会有微弱的毛细压力联结。单粒结构可以是疏松的，也可以是紧密的［图2-4（a）、（b）］。呈紧密状单粒结构的土，强度较高，压缩性较小，是比较好的天然地基；而具有疏松单粒结构的土，其骨架不稳定，当受到振动或其他外力作用时，土粒易于发生移动，土中孔隙剧烈减少，引起土体较大的变形，因此，疏松状态的单粒结构土，需要经过压实处理才能作为建筑物或构筑物的地基。

蜂窝结构主要是由粉粒（0.005～0.075mm）或细砂组成的土的结构形式。据研究，粒径在0.005～0.075m（粉粒粒组）的土粒在水中沉积时，基本上是以单个土粒下沉，当碰上已沉积的土粒时，由于它们之间的相互引力大于其重力，土粒就停留在最初的接触点上不再下沉，逐渐形成土粒链。土粒链组成弓架结构，形成具有很大蜂窝状的结构［图2-4（c）］。

图2-4　土的结构

具有蜂窝结构的土粒主要是粉粒，有很大孔隙，但由于弓架作用和一定程度的粒间联结，所以可承担一定大小的水平静荷载。但是，当其承受较高水平荷载或动力荷载时，其结构将破坏，导致严重的地基沉降。

絮状结构是黏土颗粒特有的结构。黏粒的重力作用很小，能够在水中长期悬浮，不因自重而下沉。当悬浮液介质发生变化时，黏粒便凝聚成絮状的集粒絮凝体，并相继和已沉积的絮状集粒接触，从而形成空隙体积很大的絮状结构，如图2-4（d）所示。

絮状结构的土骨架不稳定，随着溶液性质的改变或受到振荡作用后可重新分散。具有絮状结构的黏性土，在长期的固结作用和胶结作用下，土粒之间的联结得到加强，具有一定的承载能力。

在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征称为土的构造。土的构造最主要的有层理构造和裂隙构造（见图2-5）。

图2-5　土的层理构造

1）层理构造

土的成层性，就是层理构造，是指在土的形成过程中，由不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色的不同，而沿竖向呈现的成层特征。常见的有水平层理构造和带有夹层、尖灭和透视体等的交错层理构造。

2）裂隙构造

土的裂隙构造，是指土体被许多不连续的小裂隙所分割，在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物，如黄土的柱状裂隙。裂隙的存在大大降低了土体的强度和稳定性，增大透水性，对工程不利。此外，土中的包裹物（如腐殖物、贝壳、结核体等）以及天然或人为的孔洞存在，都会造成土的不均匀性。