工程地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)之工程地質(zhì)性質(zhì)

2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所1工程地質(zhì)李子生二零一四年九月EngineeringGeology2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所2第6章巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)一、土的工程地質(zhì)特征土由巖石風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積而成。土的組成、物理力學(xué)性質(zhì)、分類等內(nèi)容在《土力學(xué)》中講授。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所31、礫石土特征1、礫石土特征：⑴顆粒大；⑵孔隙多；⑶透水性強(qiáng)；⑷壓縮性低；⑸強(qiáng)度高；⑹承載力比較高，一般為良好的天然地基。問題：透水、涌水、滲漏等。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所42、砂土特征2、砂土特征：⑴顆粒比較大；⑵孔隙比較多；⑶透水性比較強(qiáng)；⑷壓縮性低；⑸強(qiáng)度比較高；2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所52、砂土特征⑹承載力比較高。一般中粗砂為良好的天然地基，粉細(xì)砂較差。存在問題：⑴中粗砂的涌水、滲漏等問題。⑵粉細(xì)砂的流砂、管涌、液化等問題。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所63、粘性土特征3、粘性土特征：粘性土含有大量粘土礦物，顆粒很細(xì)，其性質(zhì)與粘粒含量、含水量、孔隙比等有關(guān)。例如：粘粒含量↑，則變形↑，強(qiáng)度↓，透水性↓含水量↑，則變形↑，強(qiáng)度↓，2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所74、特殊土4、特殊土（1）淤泥類土：是典型的軟弱地基土。其含水量(w＞50%)、孔隙比（e＞1）很高；壓縮性高（α＞10kPa-1）；透水性差（k＜10-6～10-8cm/s）；強(qiáng)度很低。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所8（2）填土（2）填土：包括素填土、沖填土和雜填土三種。①素填土：由碎石、砂土、粉土或粘土中的一種幾種組成，含有較少雜質(zhì)。其性質(zhì)與其密實(shí)度和均勻性有關(guān)。經(jīng)過壓實(shí)的素填土其性能比較好。自然壓實(shí)粘土約經(jīng)10年；粉土約經(jīng)5年；砂土約經(jīng)2年素填土可作一般的天然地基。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所9（2）填土②沖填土：水力沖填泥砂形成，其含水量高，透水性差，多呈軟～流塑狀態(tài)，其壓縮性高，強(qiáng)度低。③雜填土：其成分復(fù)雜，含有垃圾、廢料等，密實(shí)度極不均勻，承載力和變形差異大，是典型的不良地基。此外，還有膨脹土、殘積土、鹽漬土、凍土等特殊土。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所10二、巖石的工程地質(zhì)特征二、巖石的工程地質(zhì)特征包括巖石的物理性質(zhì)、水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)三部分。（一）巖石物理性質(zhì):1、重力性質(zhì)：①重力密度（或比重）：巖石中固體顆粒與4℃水的重力之比值。約為2.5～3.3。②重度：單位體積的巖石重力。約為22～30kN/m3。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所112、孔隙性質(zhì)2、孔隙性質(zhì)：巖石含有孔隙、裂隙的性質(zhì)，常用孔隙率（n）表示。巖石內(nèi)孔隙、裂隙體積與總體積之比。表示巖石內(nèi)孔隙、裂隙的發(fā)育程度。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所12（二）巖石水理性質(zhì)（二）巖石水理性質(zhì):巖石與水作用的性質(zhì)，如透水、溶解、軟化等性質(zhì)。1、吸水性：表示巖石吸水的性質(zhì)，用吸水率w1和飽水率w2表示。w1為常壓下巖石吸水的能力，即巖石所吸水分與風(fēng)干巖石的重力之比。w2為高壓或真空條件下巖石吸水的能力。飽水系數(shù)=w1/w22023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所13（二）巖石水理性質(zhì)2、透水性：水通過巖石的能力，與裂隙、孔隙的大小及連通程度有關(guān)。用滲透系數(shù)表示。3、溶解性：巖石的化學(xué)成分溶于水的性質(zhì)。

4、軟化性：巖石受水作用強(qiáng)度降低的性質(zhì)。與其礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征有關(guān)，如巖石中粘土礦物含量高，孔隙率大，則易受軟化。用飽 水、風(fēng)干巖石的強(qiáng)度之比表示軟化系數(shù)。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所14軟化系數(shù)越小，則巖石在水作用下強(qiáng)度和穩(wěn)定性越差。一般軟化系數(shù)小于0.75的巖石，則為強(qiáng)軟化巖石，其工程性質(zhì)較差。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所155、抗凍性5、抗凍性：巖石抵抗冰凍作用的能力。因孔隙、裂隙水結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生膨脹壓力，使巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性遭受破壞而降低。巖石的抗凍性用巖石凍結(jié)前后的抗壓強(qiáng)度降低率表示。強(qiáng)度降低率小于25%，則為抗凍；反之為不抗凍。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所16常見巖石的物理性質(zhì)和水理性質(zhì)指標(biāo)2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所17（三）巖石力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì)包括巖石的強(qiáng)度和變形性質(zhì)。1、巖石的變形性質(zhì)：⑴σ～ε關(guān)系的非線性。因巖石內(nèi)存在孔隙、裂隙，在較小荷載作用下孔隙、裂隙即產(chǎn)生閉合，出現(xiàn)不可恢復(fù)的塑性變形。因此其σ～ε為非線性。且其重復(fù)加載時(shí)，σ～ε曲線的滯回環(huán)逐漸變窄而長。如圖7－2所示。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所181、巖石的變形性質(zhì)2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所191、巖石的變形性質(zhì)⑵變形的各向異性。因內(nèi)部結(jié)構(gòu)弱面的影響，變形的各向異性表現(xiàn)為：E∥＞E⊥即：∥結(jié)構(gòu)弱面，E↑，變形??；⊥結(jié)構(gòu)弱面，E↓，變形大。⑶三向狀態(tài)下巖石呈塑性。2023/5/16廣東工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所202、巖石的強(qiáng)度性質(zhì)

⑴抗壓強(qiáng)度＞抗剪強(qiáng)度＞抗拉強(qiáng)度；表現(xiàn)為脆性特征。不同巖石的抗壓強(qiáng)度相差懸殊，一般為5～300MPa。常見巖石的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度見表7－3。⑵三向抗壓強(qiáng)度＞二向抗壓強(qiáng)度＞單向抗壓強(qiáng)度。⑶強(qiáng)度的各向異性。因內(nèi)部結(jié)構(gòu)弱面的影響，強(qiáng)度的各向異性表現(xiàn)為：R∥＜R⊥即：∥結(jié)構(gòu)弱面，R↓，強(qiáng)度小；

⊥結(jié)構(gòu)弱面，R↑，強(qiáng)度大。20三23三/5三/2廣東三工業(yè)三大學(xué)三巖土三工程三研究三所2120三23三/5三/2廣東三工業(yè)三大學(xué)三巖土三工程三研究三所22