土体

 

　　固体颗粒间无联结或有微弱联结,保持天然结构,通常含有天然结构面的地质体。主要生成于第四纪，并分布在地壳表层，覆盖着陆地和海底的大部分。土体这个概念是20世纪70年代末至80年代初，随着工程地质工作的深入开展而逐步建立起来的。
　　土体与土都是由固体、液体和气体材料组成；不同的是，土体中含有天然结构面，并赋存于一定的地质环境中。土体在土体中应力、地下水和温度的作用下不断变化着。土体中的天然应力可分解为铅直应力 σ尙 与水平应力σ媧。天然铅直应力σ尙通常用土体天然容重 r与埋藏深度h的乘积 rh 估算；天然水平应力 σ媧通常用侧压力系数 K₀与天然铅直应力 σ尙乘积 K₀σ尙估算。K₀是天然水平应力 σ媧与天然铅直应力 σ尙的比值。粘性土体中K₀的大小与其超固结比 (OCR)的大小有关。超固结比是土体在地质历史上曾经承受过的最大固结压力P_c与目前上覆土层自重压力P₀的比值。一般来说，当OCR等于1或略大于1时，K₀小于1；当OCR大于4或5时，K₀可以等于1,或更大一些。
　　土体是在漫长的地质历史过程中形成，常产生有原生的层理结构面。土体成分中固体材料，尤其是细颗粒材料沉积后，在固结排水、因温度和温度变化发生体积胀缩、风化，以及构造应力等的作用下，又会不同程度地产生次生结构面。这些原生的和次生的结构面，往往控制着土体的物理力学性质。
　　影响土体工程性质的因素，与影响土样性质的因素不尽相同。土样的性质主要受其成分、结构和含水量的影响，影响土体工程性质的因素更多、更复杂。由于同一土层内的物质组成、物理化学状态基本一致,因此,由单一土层构成的土体，其工程性质主要受控于土体材料的成分和土体结构特征。但是，对于层理发育、由土层组合体构成的土体来说，工程性质取决于各土层性质的综合效应，即取决于土层组合体的总体工程性质，而且常具有非均质性和明显的各向异性。不论由单一土层或土层组合体构成的土体，它们的工程性质均随着埋深增大而变化。同一土层的力学性质，随着埋深的增大，存在着逐渐变好的趋势。土体是一个含有水和空气的多组分体系。当土体中存在地下水时，地下水位以下土体中的水和孔隙水压力可以降低土体的抗剪强度，地下水位以上土体的抗剪强度常因含水量变化而变化。水通过土体流动的难易程度称为土体的渗透性。单一土层土体的渗透性，取决它的孔隙性和裂隙性。多层土体的渗透性取决于各土层渗透性的综合效应。
　　自然界中的土体是多种多样的。按照成因，先根据组成土体的固体材料是否经过搬运、沉积过程，将土体分为未经搬运的残积土体和经过搬运的沉积土体。后者又可按搬运动力的种类和运动特征或沉积环境进一步划分（见表）。由于成因对土体的成分和结构具有重要的控制作用，因而这种分类能够反映土体工程地质性质在大范围空间中的分布规律。

　　土体可作为建筑物（构筑物）的地基、边坡和隧道的组成材料、结构和赋存环境。由于建（构）筑物与土体作用方式的不同，土体中应力状态的变化和土体可能的失稳方式也异。因而建（构）筑物对土体的要求也就各不相同。对土体的工程地质性质的研究必须采用地质学分析与实验研究相结合的方法。在地质学分析中，应确定土体的成因类型，宏观结构及其空间分布规律。对于细粒土体，尤应鉴定对其工程地质性质起控制作用的粘土矿物和可溶盐、有机质等的类型和含量，以及微结构特征，预测土体在与工程建筑物相互作用中工程地质性质可能的变化趋向。在上述研究的基础上，根据土体类型和工程要求，采用实验方法对其工程地质性质进行进一步测定（见岩土试验）。