土工程地質特征

1、關于土的工程地質特征第1頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 一、土的物質組成 土是由固體顆粒、顆粒間的孔隙水和氣體組成的三相體系固相、液相和氣相。VaVwVvVsVmwmsm第2頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 土的礦物成分、顆粒大小、形狀與級配是決定土的工程性質的最主要內(nèi)在因素之一，也是對土進行分類的主要依據(jù)。 1.土的礦物成分物理風化與原生礦物化學及生物化學風化與次生礦物 第3頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 2. 土的

2、粒度成分將土粒分為六大粒組:即漂石(塊石)顆粒、卵石(碎石)顆粒、圓礫（角礫）顆粒、砂粒、粉粒和粘粒。 土中的土粒由粗粒到細粒變化時，土粒的礦物組成相應的由原生礦物向次生礦物轉變，土粒的強度由強變?nèi)?，土的壓縮性由低變高，透水性由強變?nèi)酢?第4頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 3. 土的結構和構造（1)土的結構土的結構是指土?；蛲亮＜象w的大小、形狀、相互排列與連結等。一般分為單粒結構、蜂窩結構和絮狀結構三種基本類型。 a、b多為碎石土和砂土的結構c、d多為粘性土的結構abcd第5頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6

3、.1 土的物質組成及物理力學性質 3. 土的結構和構造（2)土的構造在同一土層中，其結構不同部分的相互排列的特征稱為土的構造。 一般可分為層理構造、裂隙構造和分散構造。 第6頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 二. 土的物理性質土的密度:土的重力密度（重度）: 土粒的相對密度（比重）:土的含水量: 第7頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 二. 土的物理性質土的孔隙性 孔隙率 ： 孔隙比： 土的孔隙度與孔隙比取決于土的結構狀態(tài)，它們是表征土結構特征的重要指標；其值越大，土層中孔隙體積越

4、大、結構越疏松；反之，結構越密實。第8頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 三. 土的力學性質 包括壓縮性、抗剪性及在動荷載作用下的一些性質。1.土的壓縮性 ：（1)在一般壓力作用下，土粒與水的壓縮性很小，可忽略不計，故土的壓縮可視為土中孔隙體積的減小。對于飽和土，壓縮時，隨著孔隙體積減小，土中孔隙水則被排出，其壓縮過程實際上就是孔隙水壓力的消散過程。 砂土壓縮性決定于砂土的顆粒大小、顆粒形狀、原始孔隙率及相對密度等。粘土的壓縮性取決于其礦物成分、結構構造、孔隙度、稠度狀態(tài)及交換陽離子成分等。 第9頁，共28頁，2022年，5月20日，5點

5、32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 三. 土的力學性質 包括壓縮性、抗剪性及在動荷載作用下的一些性質。1.土的壓縮性 ：（2)壓縮性指標：壓縮系數(shù)、壓縮模量Es和變形模量E0壓縮系數(shù) ： 壓縮系數(shù)愈大，土的壓縮性愈大。壓縮模量Es：它是指土在完全側限條件下受壓時，相應的壓力增量與應變增量之比值。 變形模量E0 ：土的變形模量是土體在無側限條件下軸向壓應力與應變之比值。 第10頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 三. 土的力學性質 包括壓縮性、抗剪性及在動荷載作用下的一些性質。2.土的抗剪性：（1)土體在通常應力狀態(tài)下的破壞主

6、要表現(xiàn)為剪切破壞，因此，土的強度問題實質上是土的抗剪強度問題，即土的破壞一般是由荷載在土體中產(chǎn)生的剪應力超過土體的抗剪強度產(chǎn)生的。 對于無粘性土，其抗剪強度與土的密實度、土顆粒大小、形狀、粗糙度和礦物成分以及粒徑級配的好壞程度等因素有關。 對于粘性大，其抗剪強度除與土的內(nèi)摩擦角和所受的正壓力有關外，還與土顆粒的粘聚力有關。 第11頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.1 土的物質組成及物理力學性質 三. 土的力學性質 包括壓縮性、抗剪性及在動荷載作用下的一些性質。2.土的抗剪性 ：（2)抗剪性指標：土的抗剪強度可表達為：粘性土 砂 土 第12頁，共28頁，2022年，5月

7、20日，5點32分，星期四6.2 土的水理性質 包括粘性土的稠度、塑性、脹縮性和崩解性以及土的透水性和毛細性等。1.稠度：粘性土因含水量變化而表現(xiàn)出的稀稠軟硬程度 塑性指數(shù)： Ip越大，土的可塑性就越強。 液性指數(shù) ：IL值愈大，土質愈軟。第13頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四 包括粘性土的稠度、塑性、脹縮性和崩解性以及土的透水性和毛細性等。2.粘性土的抗水性:粘性土與水作用而表現(xiàn)的脹縮、崩解程度，反映其抵抗因水而變形破壞的能力。土的脹縮性：土的體積因浸水膨脹、失水收縮的性能。脹縮機理：粘性土因浸水（失水）而使土粒表面弱結合水膜變厚（變?。┧鸬?。土的崩解性：粘性土

8、在水中崩散解體的性能。 崩解機理：由于土的水化，使顆粒間連接力減弱及部分膠結物溶解而引起的崩解。 影響因素：物質成分、結構特征、含水量等。 孔隙大，透水性好，結構連接差，則崩解速度大。 6.2 土的水理性質 第14頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四 包括粘性土的稠度、塑性、脹縮性和崩解性以及土的透水性和毛細性等。3. 土的透水性:水在土中滲透的能力 土的粒度成分對粗碎屑土及砂土的透水性影響較大，一般是顆粒愈粗、愈均勻、愈渾圓，土的透水性愈強。 土愈密實，土中孔隙就愈少、愈小，土的透水性就愈弱 粘性土的透水性，還與土中膠體含量和交換陽離子成分有關。 6.2 土的水理性質 第

9、15頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.3 土的工程地質分類 一、土的工程分類原則 (1)考慮土的工程特性差異性的原則。 (2)以成因、地質年代為基礎的原則。 (3)分類指標便于測定的原則。 二、 我國土的工程分類 我國土的分類方法，一般將土按粒度成分或塑性指數(shù)劃分為礫石類土(碎石類土)、砂類土和粘性土等。同時考慮土的特殊性質和形成條件，分為黃土類土、淤泥類土、膨脹類土、鹽漬土、凍土和人工填土等特殊土類。 第16頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.3 土的工程地質分類 二、 我國土的工程分類 1.巖土工程勘察規(guī)范和建筑地基基礎設計規(guī)范的分類 (1

10、)根據(jù)土的堆積年代:老堆積土、一般堆積土、新近堆積土 (2)根據(jù)地質成因:殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、風積土和冰川沉積土 (3)根據(jù)有機質含量(Wu):無機土Wu5%、有機土5%Wu10%、泥炭質土10%Wu60%和泥炭Wu60%。 (4)根據(jù)土的顆粒級配和塑性指數(shù):碎石土、砂土、粉土 和粘性土。 第17頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.3 土的工程地質分類 二、 我國土的工程分類2.根據(jù)土的分類標準的分類 首先將土按其不同粒組的相對含量可劃分為巨粒土和含巨粒的土、粗粒土、細粒土。劃分標準見表6-7、表6-8、表6-9、表6-10、表6-11、表6

11、-12和圖6-10。第18頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.4 土的工程地質特征 一、一般土的工程地質特征 礫石類土的工程地質特征 具有孔隙大，透水性強，壓縮性低和抗剪強度大的特點。一般承載力較高，可作為良好的天然地基，但強透水性，常導致基坑工程涌水問題，壩基和渠道的滲漏問題。第19頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.4 土的工程地質特征 一、一般土的工程地質特征 2.砂類土的工程地質特征 具有透水性強、壓縮性低、壓縮速度快、內(nèi)摩擦角較大和抗剪強度較高的特點。 其上述特性通常與砂粒大小和密實度有關。 一般粗、中砂土的上述特性比較明顯，可作為良好

12、的地基，為較好的建筑材料，但可能產(chǎn)生涌水或滲漏等問題。 粉、細砂土的工程地質性質相對較差，尤其是飽水的粉、細砂受振動后易產(chǎn)生液化，在動水壓力作用下會產(chǎn)生流砂、管涌問題。第20頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.4 土的工程地質特征 一、一般土的工程地質特征 3. 粘性土的工程地質特征 具有壓縮速度小而壓縮量大，抗剪強度的大小主要取決于粘聚力，其內(nèi)摩擦角較小。 其工程特性主要取決于粘粒含量、稠度的變化。第21頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.4 土的工程地質特征 二、特殊土的工程地質特征 在特定地理環(huán)境或人為條件下形成的，具有工程意義上的特殊成分

13、、狀態(tài)和結構特征的土。它的分布一般具有明顯的區(qū)域性。 特殊土包括軟土、濕陷性土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土、多年凍土、人工填土、混合土、污染土等。特殊土用作建筑物地基時，各具有與一般地基土明顯不同的特殊性質，如忽視這些特征，則可能存在隱患，引起事故。第22頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四6.4 土的工程地質特征 二、特殊土的工程地質特征 1.軟土 主要由細粒土組成的天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限、壓縮性高（a1-20.5MPa-1）而強度低的土層，多具有高靈敏度的結構性。 具有下列特殊性質: 高含水量、高孔隙比； 透水性極弱； 高壓縮性； 抗剪強度很低，且

14、與加荷速度和排水固結條件有關。 第23頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四二、特殊土的工程地質特征 2.濕陷性土 指浸水后產(chǎn)生附加沉降，其濕陷系數(shù)大于或等于0.015的土。濕陷性土在我國分布很廣泛，除常見的濕陷性黃土外，在干旱和半干旱地區(qū)，特別是山前洪積、坡積扇中常存在濕陷性碎石土和濕陷性砂土等，這種土在一定壓力下浸水也常呈現(xiàn)強烈的濕陷性。黃土為第四紀的一種特殊陸相疏松堆積物，一般為黃色或黃褐色，顆粒成分以粉粒為主，富含碳酸鈣，孔隙比常為1左右，具肉眼可見大孔隙，鉛直節(jié)理發(fā)育，并含有大小不一、數(shù)量不等的結核和包裹體，被水浸潤后在自重作用下顯著沉陷。黃土的塑性較弱，一般無膨脹

15、性，崩解性極強，透水性比粒度成分類似的一般粘性土要強，屬中等透水性土。黃土在干燥狀態(tài)下，壓縮性中等，抗剪強度較高，但隨濕度增高，壓縮性急劇增大，抗剪強度顯著降低。第24頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四二、特殊土的工程地質特征 3.紅粘土 指石灰?guī)r、白云巖等碳酸類鹽巖石，在高溫潮濕的氣候條件下形成并覆蓋于基巖上的高塑性粘土，顏色為赤紅、褐紅或棕紅色，粘粒含量較高，為粘性土，故稱紅粘土。 具有下列特殊性質: 孔隙比（e)較大，一般1.11.7，與淤泥軟土相似。但紅粘土的壓縮性則比軟土小得多，屬中等壓縮性土，承載力較高； 比重較大，一般2.9左右。這是由于其粘粒含量高，且富含

16、鐵質所致 ； 天然含水量較大，幾乎與塑限含水量相等，而液性指數(shù)較小。說明土中的水分以結合水為主，自由水較少。 ； 抗剪強度較高。 第25頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四二、特殊土的工程地質特征 4.膨脹土 是指土中粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮特性，其自由膨脹率大于或等于40的粘性土。膨脹土一般強度較高，壓縮性低，易被誤認為工程性能較好的土，但由于其具有脹縮性，在膨脹土地區(qū)進行工程建設，如果不采取必要的設計和施工措施，會導致建筑物的開裂和損壞，其分布地區(qū)易發(fā)生淺層滑坡、崩塌、地裂及邊坡坍塌等不良地質現(xiàn)象。第26頁，共28頁，2022年，5月20日，5點32分，星期四二、特殊土的工程地質特征 5.人工填土 是指由人類活動而堆填的土。其物質成分較雜，均勻性較差。根據(jù)其物質組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土、