1.2 土的结构和构造

1.2.1 土的结构

土的结构是从微观角度描述成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与土粒单元的大小、形状、矿物成分和沉积条件有关。一般可归纳为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构3种基本类型。

1.单粒结构

单粒结构是砂土和碎石的主要结构形式，由粗大颗粒在水或空气中下沉形成，其特点是土粒间存在点与点的接触，如图1.4所示。

图1.4 土的单粒结构

根据形成条件不同，单粒结构分为疏松状态［图1.4（a）］和密实状态［图1.4（b）］。疏松的单粒结构稳定性差，受到震动及其作用时土粒易发生移动，造成土中孔隙减小，引起土的较大变形。密实的单粒结构较稳定，力学性能好，一般是良好的天然地基。

2.蜂窝结构

蜂窝结构是以粉粒为主的土所具有的结构形式。较细的颗粒（粒径0.075～0.005mm）在水中因自重作用而下沉时，碰到其他正在下沉或已沉稳的土粒，由于粒间的引力大于下沉土粒的重力，后沉土粒就停留在最初的接触点上不再继续下沉，逐渐形成链环状单元。很多这样的土粒链的结合便形成孔隙较大的蜂窝状结构，如图1.5所示。

3.絮状结构

絮状结构又称絮凝结构，是黏性土的主要结构形式。细微的黏粒（粒径小于0.005mm）大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。此时由于黏土颗粒与水的相互作用而产生粒间作用力，使得黏土颗粒凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构，如图1.6所示。

图1.5 土的蜂窝结构

图1.6 土的絮状结构

根据粒间作用力和悬液介质的不同，絮状结构的微观排列也不同（图1.7）：在盐液中沉积的黏性土，由于悬液浓度的增加，使粒间斥力降低、吸力增加，由粒间吸力形成如图1.7（a）所示的面-面盐液絮凝结构；在非盐液中沉积的黏性土，主要是由于片状或针状颗粒表面带负电荷而在其边缘（即断口处）局部带正电荷，由静电吸力形成如图1.7（b）所示的面-边絮凝结构；当粒间主要存在斥力时，黏土颗粒将在分散状态下缓慢沉积，在土粒聚合时，片状颗粒大部分呈平行排列，形成分散型絮凝结构，如图1.7（c）所示。通常称如图1.7（a）、（b）所示絮凝结构为片架结构；图1.7（c）为片堆结构。

图1.7 黏土颗粒的沉积结构

（a）盐液中絮凝；（b）非盐液中絮凝；（c）分散型

具有蜂窝结构和絮状结构的土中存在大量孔隙，压缩性高，抗剪强度低，但土粒间的联结强度（结构强度）会由于压密和胶结作用而逐渐得到加强。

天然条件下，任何一种土类的结构并不是单一的，往往呈现以某种结构为主，混杂其他结构的复合形式。另外，当土的结构受到破坏或扰动时，在改变土粒排列情况的同时，也会不同程度地破坏土粒间的联结，从而影响土的工程性质，对于蜂窝和絮状结构的土，往往会大大降低其结构强度。

1.2.2 土的构造

土的构造是从宏观角度描述土体中各结构单元之间的赋存关系。如层理、裂隙、大孔隙、软弱夹层、透水层与不透水层等。其中最主要的特征是土的层理构造和裂隙构造。

1.层理构造

成土过程中由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同，而沿竖向呈现出的成层特征。常见的有水平层理构造［图1.8（a）］和带有夹层、尖灭和透镜体等交错层理构造［图1.8（b）］。

图1.8 层理构造

（a）水平层理；（b）交错层理1—尖灭；2—透镜体

2.裂隙构造

土在自然演化过程中由各种地质作用和其他原因形成，表现为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沉淀物。裂隙的存在将破坏土体的整体性，降低其强度和稳定性，增大透水性，对工程有极为不利的影响。

土的成层构造和裂隙构造都将造成土体的不均匀性。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，亦将造成土的不均匀性。