土木工程地質(zhì)-白志勇-第四章巖石及特殊土的工程性質(zhì)

百度文庫-百度文庫-好好學(xué)習(xí)，天天向上--PAGE12第四章巖石及特殊土的工程性質(zhì)第一節(jié)巖石的物理性質(zhì)一、密度和重度：密度：單位體積的質(zhì)量（（g/c3）天然密度M／V干密度 Ms/V飽和密度重度：單位體積的重量（（N/cm3）g 1N1kg2二、顆粒密度和比重（相對密度）s顆粒密度：單位體積固位顆粒的質(zhì)量（s

（g/cm3）

sMs VM比重（相對密度4℃時同體積水的重力之比sdsd。

sw三、孔隙度和孔隙比：n孔隙度：孔隙體積與巖石總體積之比（n。

n100%VVVneVns孔隙比：孔隙體積與巖石中固體顆粒體積之比（。 Vs第二節(jié) 巖石的水理性質(zhì)一、吸水性：指巖石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。wGw1100%s吸水率（常壓條件下）吸入水量與干燥巖石質(zhì)量之比。1 Gs（150個大氣壓下或真空）吸入水量與干燥巖石質(zhì)量之比。W Gw2100%2 GsWK 1W2飽水系數(shù)：巖石吸水率與飽水率之比。w W2

（Kw0.5~0.9）K（m/s）QKdhFdlKIFK Q V滲透系數(shù)：

IF IR三、軟化性：指巖石浸水后強(qiáng)度降低的性質(zhì)。用軟化系數(shù)K表示。RRK cR

飽和單軸抗壓強(qiáng)度。軟化系數(shù)：R

R干燥單軸抗壓強(qiáng)度。RK四、抗凍性：指巖石抵抗凍融破壞的能力。RR強(qiáng)度損失率：lG重量損失率：L

凍融前后強(qiáng)度差凍融前的強(qiáng)度 不抗凍的巖石 RL＞25％凍融前后重量差L凍融前的重量 G＞2％ K＞LW五、可溶性：指巖石被水溶解的性能。六、膨脹性：指巖石吸水后體積增大的性能。七、崩解性：巖石（干燥）泡水后，因內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞而崩解的性能。第三節(jié)巖石的力學(xué)性質(zhì)一、變形：巖石受力后發(fā)生形狀改變的現(xiàn)象。主要變形模量和泊松比表示。 變形模E 0 彈性模量E T t、變形： t塑性模量E s s sE＝50 50 502、泊松比：指橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變11之比。U 11

d d h11 h二、強(qiáng)度：指巖石受力破壞時承受的最大應(yīng)力。1（烘干、垂直結(jié)構(gòu)面受壓、單軸）RPA

試樣尺寸55cm3510cm32（一般用劈裂法3、抗剪強(qiáng)度Psin/At t 巖石內(nèi)摩擦角C巖石粘聚力4、點(diǎn)荷載強(qiáng)度：

R2Pt a2I Ps D2第四節(jié) 風(fēng)化作用一、定義：地表及地下一定深度的巖石，在自然因素作用下，發(fā)生機(jī)械破碎和成分改變的過程。二、風(fēng)化作用類型：1、物理風(fēng)化：指巖石在自然因素作用下以機(jī)械破碎為主，無明顯成分改變的過程。熱脹冷縮作用：主要發(fā)生在晝夜溫差變化大的地區(qū)。冰劈作用：主要發(fā)生在雪線附近。（96Mpa的壓力）鹽類結(jié)晶作用：主要發(fā)生在強(qiáng)烈蒸發(fā)的干旱地區(qū)。（明礬結(jié)晶，體積膨脹50％，壓力達(dá)40kg/cm2）2、化學(xué)風(fēng)化：指巖石在自然因素作用下以化學(xué)成分改變?yōu)橹?，無明顯機(jī)械破碎的過程。溶解作用：CaCO HOCO Ca(HCO) C22HCO3 2 2 32 a 344

HOCaSO2

O(體積增大1.5倍)224FS2

2

O2FeO2 2

O8HSO2 2 3 3

OKCO2 2

4SiO2

HOAl2

SiO2

(OH)43、生物風(fēng)化：指由生物活動過程引起的巖石風(fēng)化。生物物理風(fēng)化：根劈作用生物化學(xué)風(fēng)化：有機(jī)酸侵蝕（三）影響風(fēng)化的內(nèi)部因素：成因：巖石形成環(huán)境與目前環(huán)境差異越大，越易風(fēng)化。成分：熱敏感礦物（暗色礦物）易風(fēng)化；復(fù)礦物易風(fēng)化。 、巖石性質(zhì) 構(gòu)造：構(gòu)造越復(fù)雜（），越易風(fēng)化。節(jié)理越復(fù)雜（指節(jié)理組數(shù)和密度），越易風(fēng)化。、地質(zhì)構(gòu)造巖石越破碎，越易風(fēng)化。寒冷干燥物理風(fēng)化為主、氣候溫暖潮濕化學(xué)風(fēng)化為主物理風(fēng)化為主、地形化學(xué)風(fēng)化為主（四）巖石風(fēng)化程度分級：1、分級依據(jù)：礦物顏色：與新鮮巖石相比，顏色越暗淡，風(fēng)化越嚴(yán)重。礦物成分：次生礦物越多（如次生粘土、褐鐵礦等），風(fēng)化越嚴(yán)重。巖石破碎程度：風(fēng)化裂隙越多，風(fēng)化越嚴(yán)重。巖石力學(xué)性質(zhì)：與新鮮巖石相比，力學(xué)強(qiáng)度越低，風(fēng)化越嚴(yán)重。巖體結(jié)構(gòu)：巖體結(jié)構(gòu)越差，風(fēng)化程度越高。2（共五級）未風(fēng)化微風(fēng)化 弱風(fēng)化 強(qiáng)風(fēng)化全風(fēng)化灌漿堵塞裂隙。噴漿護(hù)坡和封閉基坑。（五）風(fēng)化防治措施清除強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化層。排除地下水。工程加固。第五節(jié) 巖石、土的工程分類一、按巖石堅硬程度劃分：堅硬巖 較堅硬巖 較軟巖 軟巖 極軟巖Rc：＞60MPa 60-30MPa 30-15MPa 15-5MPa <5MPa（鐵路部門）VIVIVIVIIIIII松土普通土硬土軟石次堅石堅石三、土的分類（一）土的顆粒分組及按顆粒級配分類漂石、塊石：＞200mm卵石、碎石：＝20－200mm圓礫、角礫：220mm、顆粒分組又叫（粒組）

0.0752mm粉砂：0.0050.075mm 粘粒：＜0.005mm2、按顆粒級配（不同粒級的含量）分類 碎石類土卵石土、碎石土：＞20mm的顆粒＞50％ 砂類土2m5％ 07m5％ 10

＞0.075mm的顆粒＜50％，塑性指數(shù)IP 粉質(zhì)粘土

17粘土 P

＞17P備注：液限：土從流動狀態(tài)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量。WL（確定塑限。WP塑性指數(shù)：是液限和塑限的差值。表示土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。

殘積土坡積和崩積土洪積土（二）土的成因分類沖積土瘀積土風(fēng)積土（三）特殊土分類1、定義：指按區(qū)域性分布的，具有某種特殊性質(zhì)的土。黃土膨脹土軟土凍土紅粘土鹽漬土填土第六節(jié) 特殊土的工程性質(zhì)特殊土：主要按區(qū)域分布，具有某種特殊性質(zhì)的土。一、黃土：1、定義：在干旱氣候條件下形成的一種淡黃色或褐黃色的特殊土。21164km2。主ftkm2100－200m3、特征：60~70％，其次為粘土。10~30％，其次為氯化物和硫化物。33~64％。垂直節(jié)理發(fā)育。具濕陷性。4、分類：原生黃生（風(fēng)成）次生黃土（流水改造

殘積黃土坡積黃土黃土狀土）全新世黃土Q

洪積黃土沖積黃土萬年）馬蘭黃土Q

4（10萬年）按形成年代分類 3離石黃土Q

（100萬年） 2午城黃土Q1

（300萬年）自重濕陷性黃土濕陷性黃土Q、Q按失陷性分類 4 3 非自重濕陷性黃土Q、Q2 15、主要工程地質(zhì)問題黃土的濕陷性：地表局部匯水溶解潛蝕碟形洼地黃土陷穴：地下水潛蝕地下洞穴塌陷（的地方。濕陷性黃土的土質(zhì)改良重錘表層夯實(shí)：一般采用～的重錘，落距～4.5m，可消除地下～1.75m黃土層的濕陷性。強(qiáng)夯： 一般采用8～40t的重錘（最重達(dá)200t，落距10～20（最大達(dá)40m)的高度自由下落，擊實(shí)土層。土墊層：先將處理范圍內(nèi)的黃土挖出，然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯實(shí)?？上乇硐?～3m的黃土層的濕陷性。擠密樁：先在土內(nèi)成孔，然后在孔中分層填入素土或灰土并夯實(shí)。在成孔和填土夯實(shí)過程中，樁周的土被擠壓密實(shí)，從而消除濕陷性?；瘜W(xué)灌漿加固：通過注漿管，將化學(xué)漿液注入應(yīng)，或溶液與土體起化學(xué)反應(yīng)，生成凝膠物質(zhì)或結(jié)晶物除濕陷性。二、膨脹土1隙性，強(qiáng)度衰減性的高塑性粘土。2蒙脫石、伊犁石時為膨脹土。主要分布在太行ft——秦嶺——四川盆地西緣——云南下關(guān)這一線的東南邊。3、特征：35~50％以上，其次為粉砂。礦物成分：以蒙脫石、伊犁石為主。片狀礦物疊置成各類型結(jié)構(gòu)單元，孔隙中進(jìn)水分子具膨脹結(jié)構(gòu)粘土礦物表面吸附水分子,形成結(jié)合水膜礦物晶格間為O2－聯(lián)接，聯(lián)接力弱，可進(jìn)水分子 天然狀況下，吸水膨脹量為膨脹）強(qiáng)烈脹縮性 干燥狀況下，吸水膨脹量4％以上收縮：失水收縮率達(dá)50％以上4、主要工程地質(zhì)問題邊坡膨脹和滑塌O，內(nèi)摩擦角只有幾度?；卜瓭{冒泥。地基不均勻沉降。膨脹土防治 防止水進(jìn)入防水保濕 地表隔水層、地基防 防止水流失：水平和直隔水層，合理綠化距建筑15m遠(yuǎn)） 換填土地基土質(zhì)改良2 灌石灰水CaOH)2

吸收周圍水分子形成CaCO膠結(jié)土壤3地表防護(hù)：排水溝2 2 坡防治骨架護(hù)坡：片石護(hù)坡、拱形護(hù)坡支擋措施：抗滑樁、擋墻3．加大基礎(chǔ)埋深，增大基礎(chǔ)側(cè)面摩擦力，或增加附加壓力克服土的膨脹。膨脹土的破壞一、膨脹：邊坡及洞室鼓脹。邊坡滑塌（吸水后粘聚力為0，內(nèi)摩擦角只有幾度）二、強(qiáng)度降低地基下沉和側(cè)鼓，并產(chǎn)生不均勻沉降翻漿泥三、收縮，邊坡開裂、地基沉降量大。三、軟土1（如淤泥、淤泥質(zhì)土。2、成因和分布：河流入?？凇⒑油莸氐褥o水或緩慢流水下沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用而成。主要分布在長江三角洲、珠江三角洲、洞庭湖、洪澤湖、太湖、湖、滇池、牛軛湖、沼澤等地。3（1）60－70％，其次為粉砂。8－9％。50－65％之間。具層理性。4、主要工程地質(zhì)問題承載力低：一般容許承載力為，有時甚致低于。壓縮性高、沉降量大、固結(jié)慢。觸變性。流變性。軟土的防治Φ=~2.0m，灌入中、粗砂。砂墊層；拋石擠淤和爆破排淤。吸水生石灰樁散熱溫度升高，使軟土脫水10~20t，升高10~40m，11~12m。旋噴樁水泥砂漿化學(xué)漿液換填土；軟沉井；堆截頂壓。四、凍土定義：溫度低于0℃，并含有冰的特殊土。（一）季節(jié)性凍土1、定義：冬季凍結(jié)，夏季全部融化的特殊土。2、成因和分布：高緯度凍土?！L江以北。3、主要工程地質(zhì)問題凍脹融沉性。（二）多年凍土1、定義：凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)三年以上，甚致百年不化的凍土。2、成因和分布：高緯度凍土：滿洲－牙克石－黑河以北（大小興安嶺）由北向南逐漸滅高原凍土：青藏高原，西部高山區(qū)。3、主要特征：組成：巖