土体(soil mass)简称土,是岩体(rock mass)经历物理和化学风化作用,在各种自然环境中形成的沉积物。土再经历固结成岩作用,又可形成岩体(沉积岩类岩体)。
作为形状不规则、粒径大小不等的颗粒的集合体,土包括土颗粒(简称土粒)和土颗粒之间的孔隙(部分孔隙体积被水充填,其余孔隙体积被气体占据)。在一年四季中,若温度低于冰点,孔隙水将凝结为冰,导致土粒相互分离,造成土体积膨胀;当冰融化为水时,土粒又相互靠紧,造成土体积缩小。这种土称为“季节性冻土”(seasonal frozen soil)。如果冰常年不化,这种冰~土混合物被称为“多年冻土”(perennially frozen soil)。显而易见,孔隙水是一个状态变量,可以随着温度处于水蒸气、液态水或固态冰等状态。孔隙水量的多少取决于气候条件、土颗粒排列的密实程度及土是否处于饱和状态。
土可以分为“残积土”(residual soil)或“运积土”(transported soil)。残积土由母岩在原地风化后形成。在土层和岩层的交界区域常含有不同尺寸的、具有棱角的岩石碎块。岩体在一个地方被风化,风化产物再经过风、水、冰或重力的搬运作用至现在的位置所形成的土称为运积土。残积土和运积土这两个概念是相对而言的,因为当前的残积土是由岩体在原地风化而形成的,而这些岩体又可能是由更早地质时期的运积土经过固结成岩作用而形成的。后来的地壳抬升使得这些岩体再次暴露成为风化作用的新对象。石灰岩、砂岩和页岩等沉积岩是早期地质年代运积土的典型固结成岩产物。这些岩层被抬升后,经受风化作用后再变成土,然后又开始新一轮地质循环。
相比较而言,残积土一般具有较好的工程性质;而经历过搬运作用的运积土,往往工程性能较差。运积土的典型特征为颗粒粒径小,孔隙体积大,通常具有高压缩性。但是,上述结论并不是绝对的,也存在性能较差的残积土及性能较好的运积土。有关土的形成方面的内容详见《工程地质学》。
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