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土是由固相土粒、孔隙中的水与气体组成的三相体系。自然界的土按土粒间有无连结分为无粘性土和粘性土两大类。无粘性土是散粒结构,土力学中将其称为散体介质。散体介质属单粒结构类型,土粒间无连结力,仅靠粒间的摩擦力与咬合力来抵抗外力,保持自身的稳定。而粘性土土粒间存在大小不等的连结力,这些连结力不仅是决定粘性土物理力学性质的主要因素,而且它的产生原因较复杂,连结物的成分及连结的类型也是多种多样的。更重要的是本来就复杂的粒间连结还常常随环境的变化而改变连结状态和强度。土粒与水的相互作用及其随环境变化(含水条件不同)而产生的不同效应就是影响粘性土的粒间连结力和相关物理力学性质指标的一个主要和重要因素。
贵州分布的主要土类岩溶残余粘土(由碳酸盐类母岩形成的高塑性粘土)是一种土粒与水作用强烈、性质特殊的土类。土粒与水作用的主要原因是岩溶残余粘土具有特殊成分和结构:成分特征是以片状粘土矿物为主要矿物,针铁矿、褐铁矿、褐锰矿、石英氧化物类矿物为次要矿物,还有一些胶态的铁、硅、铝的游离氧化物;结构特征为颗粒细小(土中粘粒成分占60%以上),土中细小孔隙发育使得含水丰富,水距土粒表面的距离近受土粒表面能的吸引力强。这样的成分结构特征决定了岩溶残余粘土的土粒具有较大的比表面积和较大的表面能,具备了与水产生作用的能力;孔隙细小使得土中水距土粒表面很近,其极性水分子易被土粒吸引而产生强烈的作用;游离氧化物的性质则随与水作用条件的变化而在胶态和固态间发生状态的转换,通过改变土的结构连结和状态而产生一系列的特殊效应,从而影响土的一些物理性质指标和水理性质指标的测定和换算。如对土的液限、土的自由膨胀率、土粒密度、土粒粒度分析等指标测定的影响;对土的饱和度换算值的影响。
本文从引起土粒与水作用的内因(土中固相矿物的基本特征及表面能)的研究和分析入手,了解土粒与水的相互作用在岩溶残余粘土中的作用程度,通过相应的试验成果分析,认识岩溶残余粘土中土粒与水作用对相关的物理性质、水理性质指标的影响,找出其规律性,并分析岩溶残余粘土中土粒与水作用对这些指标影响的原因。
最后,本文为岩溶残余粘土一些物理性质指标、水理性质指标的测定和换算提了几点建议。