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第1章 绪论 1

1.1 近代土质学的产生和任务 1

1.2 近代土质学的内容 1

1.3 近代土质学与其他专业学科的关系 3

1.3.1 近代土质学与土力学 3

1.3.2 近代土质学与普通土质学、工程岩土学或土体工程地质学 3

1.3.3 近代土质学本身的特点 3

第2章 土的晶体化学 5

2.1 原子结构 5

2.2 原子间的结合（主键） 6

2.2.1 键 6

2.2.2 共价键 7

2.2.3 离子键 8

2.2.4 金属键 9

2.2.5 土矿物中的键 9

2.3 分子间的结合（次键） 9

2.3.1 范德华力 9

2.3.2 氢键 11

2.4 晶体 12

2.4.1 晶体的结构 12

2.4.2 晶体的形成 13

2.4.3 晶体其他特征 13

2.4.4 米勒指数系统 14

2.5 类质同晶 15

2.6 硅酸盐晶体 15

2.7 表面现象 17

2.8 本章小结 18

第3章 土的物质成分 20

3.1 原生碎屑矿物 20

3.1.1 石英 20

3.1.2 长石 21

3.1.3 云母 21

3.1.4 闪石、辉石和橄榄石 21

3.2 次生黏土矿物 21

3.2.1 晶体的基本单元（硅氧晶片和八面体晶片） 22

3.2.2 晶片内同晶置换 23

3.2.3 晶片的符号 23

3.2.4 晶片的结合 24

3.2.5 晶体结构变形 25

3.2.6 基本晶层间的相互作用 26

3.3 黏土矿物分类 27

3.3.1 高岭石-蛇纹石族矿物 28

3.3.2 蒙皂石族矿物 32

3.3.3 云母族矿物 37

3.3.4 绿泥石矿物 40

3.3.5 纤维棒石矿物 43

3.3.6 混层（间）矿物 46

3.3.7 土中的黏土矿物 47

3.4 非晶质黏土矿物 48

3.4.1 水铝英石 49

3.4.2 氧化铁 51

3.4.3 氧化铝 52

3.4.4 氧化硅 53

3.5 可溶性盐类 53

3.6 有机质 54

3.7 本章小结 55

第4章 土-水-电解质系统 57

4.1 土中水 58

4.1.1 水分子的模式 58

4.1.2 冰的结构 59

4.1.3 水结构的讨论 60

4.1.4 溶解离子对水结构的影响 61

4.1.5 土-水相互作用的可能机制 62

4.1.6 吸附结合水的性质和结构资料 63

4.2 扩散双电层理论 64

4.2.1 扩散双电层 65

4.2.2 扩散双电层概念的发展 65

4.2.3 双电层厚度估算 67

4.2.4 双电层厚度的工程实际意义 68

4.3 离子交换 69

4.3.1 阳离子交换容量和各种交换性阳离子容量 69

4.3.2 交换能力来源 69

4.3.3 阳离子代换的次序 70

4.3.4 阴离子交换 70

4.3.5 阳离子代换理论 71

4.3.6 钠吸附比和交换钠离子百分比 71

4.3.7 交换速率 73

4.4 土-水-离子系统中粒间相互作用能 73

4.5 土-水-离子系统的性状 75

4.5.1 黏土表面净势能 75

4.5.2 土可塑性的可能机制 76

4.5.3 净势能与膨胀和收缩的关系 77

4.5.4 土-水-离子系统的压缩变形 78

4.6 本章小结 80

第5章 土的形成过程 82

5.1 地质循环 82

5.2 地壳 83

5.3 岩石矿物的稳定性 84

5.4 风化 85

5.4.1 物理风化 85

5.4.2 化学风化 86

5.4.3 风化的阶段性 88

5.4.4 风化的分带性 88

5.5 搬运和沉积 90

5.5.1 搬运 90

5.5.2 沉积 92

5.5.3 沉积环境 92

5.5.4 搬运过程对沉积物性质的影响 93

5.6 沉积后的成土作用 96

5.6.1 压密（固结）作用 96

5.6.2 压密与深度的关系 96

5.6.3 成分与密度的关系 97

5.6.4 沉积介质与密度的关系 97

5.6.5 时效对压密的影响 98

5.6.6 干燥、湿润对压密的影响 98

5.6.7 沉淀后的胶结连结 99

5.6.8 其他连结 100

5.7 各种成因类型的土 100

5.7.1 残积土 101

5.7.2 坡积土 102

5.7.3 洪积土 103

5.7.4 冲积土 103

5.7.5 湖沼沉积土 106

5.7.6 海相沉积土 107

5.7.7 冰川沉积土 109

5.7.8 风积土 111

5.7.9 永冻土 112

5.8 本章小结 113

第6章 土的结构和分类 114

6.1 土结构研究发展历史 115

6.1.1 早期阶段 115

6.1.2 近期阶段 116

6.1.3 现代研究 117

6.1.4 土结构研究发展水平 119

6.2 土结构的概念、层次、要素和命名原则 122

6.2.1 土结构的概念和含义 122

6.2.2 土结构的层次和要数 123

6.2.3 土结构名词、术语和分类命名原则 123

6.3 基本单元体 124

6.3.1 碎屑颗粒 124

6.3.2 凝聚体 125

6.3.3 外包颗粒 126

6.3.4 叠聚体 126

6.3.5 絮凝体 127

6.3.6 连接体 129

6.4 结构连结 129

6.4.1 接触连结 129

6.4.2 胶结连结 130

6.4.3 吸附水膜接触连结 131

6.4.4 同相接触 131

6.4.5 链条连结 131

6.5 孔隙和排列 131

6.5.1 架空孔隙 132

6.5.2 单元体间孔隙 132

6.5.3 单元体内孔隙 132

6.5.4 大孔隙 132

6.5.5 溶蚀孔隙 133

6.6 土结构的分类和命名 133

6.6.1 基本单元体的定名 134

6.6.2 单元体排列方式的定名 134

6.6.3 结构连结性质的定名 134

6.7 结构分类命名举例 134

6.7.1 粒状架空接触结构 135

6.7.2 粒状镶嵌胶结结构 135

6.7.3 凝块胶结结构 136

6.7.4 片状黏胶基质结构 136

6.7.5 粒片状黏胶连结结构 137

6.7.6 粒状开放链接结构 137

6.7.7 粒块状铁质胶结结构 138

6.7.8 粒片状同相接触结构 138

6.8 本章小结 139

第7章 确定土成分和组构的技术和方法 143

7.1 热分析技术 143

7.1.1 原理 143

7.1.2 方法 144

7.1.3 几种黏土矿物热谱图分析 145

7.2 X射线衍射技术 146

7.2.1 原理 146

7.2.2 仪器工作原理 148

7.2.3 制样方法 148

7.2.4 几种黏土矿物衍射谱的浅释 149

7.3 红外光谱分析 151

7.3.1 原理 151

7.3.2 红外分光光度计工作 152

7.3.3 方法 152

7.3.4 红外光谱吸收机制 153

7.3.5 几种黏土矿物及其他物质的红外图谱浅析 153

7.4 透射电子显微镜 154

7.4.1 基本原理 155

7.4.2 样品制备方法 156

7.5 扫描电子显微镜 158

7.5.1 基本原理及仪器结构 158

7.5.2 扫描电镜的特点 159

7.5.3 样品制备方法 160

7.5.4 样品选择和扫射面的处理 161

7.5.5 观察方法 162

7.5.6 显微照片 163

7.6 X射线能谱分析法 164

7.6.1 原理 164

7.6.2 X射线能谱仪作用原理 165

7.7 激光显微光谱分析 167

7.7.1 原理 167

7.7.2 应用 167

7.8 黏性土成分的确定 168

7.8.1 天然土料的研究 168

7.8.2 细粒组（＜0.1mm）的分析 170

7.8.3 黏粒组（＜2mm）的研究 172

7.8.4 粗粒组（＞0.1mm）的研究 182

7.9 土组构的测定 183

7.9.1 非黏性土组构的测定 183

7.9.2 黏性土组构测定 187

7.9.3 孔径分布分析 189

7.10 本章小结 190

第8章 土结构变形和强度机制 192

8.1 土结构的形成 192

8.1.1 物质起源 192

8.1.2 搬运和迁移 192

8.1.3 沉积过程 193

8.1.4 成土阶段 193

8.2 土结构中力的分析 193

8.2.1 有效应力 194

8.2.2 静电力 194

8.2.3 表面离子水化力 194

8.2.4 毛细管力 194

8.2.5 黏结力 194

8.2.6 化学键力 195

8.2.7 长程力 195

8.2.8 粒间压力 195

8.3 土结构的变形分析 196

8.3.1 结构连结的变形 196

8.3.2 接触连结的变形 196

8.3.3 吸附离子水膜接触连结的变形 197

8.3.4 胶结连结变形 198

8.3.5 同相接触连结变形 198

8.3.6 基本单元体的变形 198

8.3.7 孔隙变形 200

8.3.8 土结构的变形特征分析 200

8.4 土结构的重塑变形 200

8.4.1 粒状结构（体系）土 200

8.4.2 片状结构（体系）土 201

8.5 土的固结与压缩变形 201

8.5.1 有侧限的压缩变形分析 201

8.5.2 压缩变形的本质 202

8.5.3 压缩曲线的特征 203

8.5.4 前期固结压力 205

8.5.5 饱和土的渗透固结和次固结 205

8.5.6 不饱和黏性土的体变特性 207

8.5.7 局部荷载下地基土结构变形特征 208

8.6 土结构的强度机制 210

8.6.1 粒状土结构体系的剪切强度 210

8.6.2 片状结构体系（黏性土）剪切强度 212

8.6.3 残余强度 215

8.7 土的流变性质 216

8.7.1 流变模型元体的结构意义 217

8.7.2 土的蠕变特性 218

8.7.3 土的应力松弛 219

8.7.4 土的长期强度 220

8.8 本章小结 221

第9章 中国各类区域性土的成分、结构和工程性质 223

9.1 湿陷性黄土 223

9.1.1 中国黄土的地理分布和环境 224

9.1.2 黄土的物质成分 224

9.1.3 黄土的结构特征 226

9.1.4 黄土的工程性质 227

9.1.5 黄土湿陷理论和假说 229

9.1.6 黄土微结构分类及工程地质评价 233

9.1.7 黄土微结构和湿陷性的形成和演变 234

9.2 膨胀性黏土 238

9.2.1 成因类型和分布 239

9.2.2 物质组分特征 239

9.2.3 微结构特征 240

9.2.4 物理力学性质 243

9.2.5 胀缩原因和机理 245

9.2.6 微结构分类及工程地质评价 246

9.2.7 膨胀土结构和胀缩性的形成 248

9.3 红土和红土状土 250

9.3.1 红土的成因类型和分布 251

9.3.2 红土的物理力学特点 252

9.3.3 红土的物质成分 253

9.3.4 红土结构强度分析 256

9.3.5 红土结构的形成 258

9.3.6 红土化 259

9.4 沿海软土和海洋土 259

9.4.1 沉积环境 261

9.4.2 物质成分 261

9.4.3 微结构特征和分类 263

9.4.4 微结构类型与工程性质关系 266

9.4.5 应用实例 268

9.4.6 结论 269

9.5 本章小结 270

第10章 中国区域性土的分布和形成 272

10.1 区域性土的微观性质 272

10.1.1 黄土的微观特征 274

10.1.2 红土的微观特征 274

10.1.3 膨胀土的微观特征 275

10.2 地理气候环境和区域性土的地理分布 279

10.3 区域性土的形成和发展 281

10.3.1 区域性土的黄土化阶段 282

10.3.2 区域性土的黏土化（伊利石化）阶段 282

10.3.3 区域性土的红土化阶段 283

10.4 本章小结 284

参考文献 286

后记 293