土的工程性質與分類

第1章土方工程主要內容概述土的工程性質與分類場地平整、溝槽、基坑開挖土方機械化施工土壁支撐與基坑支護土方回填地基處理爆破施工第一節(jié)概述1土方工程施工的特點（1）量大面廣；（2）勞動強度大，人力施工效率低、工期長；（3）施工條件復雜，受地質、水文、氣侯影響大，不確定因素多。

2、施工設計應注意（1）摸清施工條件，選擇合理的施工方案與機械；（2）合理調配土方，使總施工量最少；（3）合理組織機械施工，以發(fā)揮最高效率；（4）作好道路、排水、降水、土壁支撐等準備及輔助工作；（5）合理安排施工計劃，避開冬、雨季施工；（6）制定合理可行的措施，保證工程質量和安全。學習要求

了解土的成因和三相組成，掌握土的物理性質和物理狀態(tài)指標的定義、物理概念、計算公式和單位。了解地基土的工程分類依據(jù)與準確定名?；緝热?/p>

◆土的三相組成

◆土的三相比例指標

◆土的物理性質

◆土的結構與構造

土的工程分類第二節(jié)、土的物理性質和工程分類土的三相組成…1土是由固相、液相、氣相組成的三相分散系。固相——包括多種礦物成分組成土的骨架，骨架間的空隙為液相和氣相填滿，這些空隙是相互連通的，形成多孔介質；液相——主要是水(溶解有少量的可溶鹽類)；氣相——主要是空氣、水蒸氣，有時還有沼氣等。土的三相組成…2土體三相比例不同，土的狀態(tài)和工程性質也隨之各異，例如：

固體+氣體（液體=0）為干土，此時粘土呈堅硬狀態(tài)砂土呈松散狀態(tài)；固體+液體+氣體為濕土，此時粘土多為可塑狀態(tài)；固體+液體（氣體=0）為飽和土，此時粉細砂或粉土遇強烈地震，可能產生液化，而使工程遭受破壞；粘土地基受建筑物荷載作用發(fā)生沉降需幾十年才能穩(wěn)定。什么是液化？土的三相組成…3如果飽和疏松的土是由細砂?；蚍凵傲ＫM成，在強烈的振動作用下，土的結構會突然破壞變成流動狀態(tài)，引起所謂“砂土液化”現(xiàn)象，使地基失去承載力，在地震區(qū)將會引起震害。1964年6月16日，日本新瀉發(fā)生里氏7.5級地震后，因地基土發(fā)生液化所造成的破壞。倒了，但結構未破壞土的三相組成…4土的形成

自然界的土是由巖石經風化、搬運、堆積而形成的。“土”一詞在不同的學科領域有其不同的涵義。就土木工程領域而言，土是指覆蓋在地表的沒有膠結和弱膠結的顆粒堆積物。物理風化指巖石經受風、霜、雨、雪的侵蝕，溫度濕度的變化、不均勻膨脹與收縮，使巖石產生裂隙，崩解為碎塊(原生礦物）。這種風化僅改變顆粒大小與形狀，不改變原來礦物成分。生成的土呈松散狀態(tài)，無粘性土?；瘜W風化指巖石碎屑與空氣、水和各種水溶液相接觸，經氧化、碳化和水化作用，改變原來礦物成分，形成新的礦物(次生礦物)。生成的土為細粒土，粘性土。生物風化由動物、植物和人類對巖體的破壞稱生物風化。土的三相組成…5土的三相組成…6土的固體顆粒土是巖石風化的產物。因此土粒的礦物組成將取決于成土母巖的礦物組成及其后的風化作用。成土礦物可分為兩大類：原生礦物次生礦物

由巖石經物理風化生成的

由原生礦物經化學風化生成的新礦物

顆粒成分與母巖的相同

它的成分成分與母巖的完全不同

常見的有石英、長石和云母

有高嶺石、伊利石和蒙脫石粘土礦物

顆粒較粗，多呈渾圓形狀

顆粒極細，且多呈片狀

吸附水的能力弱，無塑性

性質活潑，吸附水能力強，具塑性水溶鹽可溶性次生礦物。常見的有巖鹽、鉀鹽、石膏、方解石，硫酸鹽類還對金屬和混凝土有一定的腐蝕作用。有機質動植物分解后的殘骸，稱為腐殖質。其顆粒極細，粒徑小于0.1m，呈凝膠狀，帶有電荷，具極強的吸附性。土的三相組成…7土的三相組成…8土中水土中水處于不同位置和溫度條件下，可具有不同的物理狀態(tài)——固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。液態(tài)水是土中孔隙水的主要存在狀態(tài)，因其受土粒表面雙電層影響程度的不同可分為結合水、毛細水、重力水。后兩者也稱為非結合水（自由水）。水的類型主要作用力結合水物理化學力非結合水毛細水表面張力和重力重力水重力土的三相組成…9結合水土顆粒表面帶有一定的電荷，當土粒與水相接觸時，由于靜電作用力，將吸引水化離子和水分子，形成雙電層，在雙電層影響下的水膜稱為表面結合水。雙電層的厚薄也反映了結合水的厚薄，結合水具有與一般自由水不同的性質，其密度較大、粘滯度高、流動性差、冰點低、比熱較大、介電常數(shù)較低。這種差異隨距離增加而減弱。

弱結合水強結合水+++++++++土的三相組成…10

自由水(非結合水)

在雙電層影響以外的水為自由液態(tài)水，它主要受重力作用的控制，土粒表面吸引力居次要地位，這部分水稱為非結合水，它包括毛細水和重力水。

毛細水

毛細水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水。毛細現(xiàn)象是毛細管壁對水的吸力和水的表面張力共同作用的結果。

重力水

重力水是存在于地下水位以下的適水土層中的地下水。它是在重力或壓力差作用下運動的自由水，對土粒有浮力作用。重力水只受重力控制，不受土粒表面吸引力的影響。土中棉的自砌由水重力搖水毛細江水重力呼水對度土顆棕粒產償生浮屋力作敞用。毛細太水是師地基崇凍害踏、地紙下室側潮濕基的主偵要原李因。土中熊氣土中來的氣詳體：

與大旦氣相就通（金自由劫氣體脫）對土墻的性稠質影鴿響不券大。壓縮牽性高

與大輝氣隔丘絕（守封閉可氣體洪）隨壓荷力增陰加或蓄減少隙體積脆發(fā)生相變化尖，對江土的處彈性友變形違產生爛影響齡，對日土的薪性質藥影響倍較大件，降低溜透水儀性成分雜：

一靠般空燃氣中貿成分

微童生物息產生杜可燃挎氣體喝（H2接S）土的汽結構與構鴨造…1土的照結構1.定義膨：指土鹽顆粒教的大誼小、尖形狀脂、表請面特蛇征，界相互違排列肌及其辣聯(lián)結也關系的綜隱合特企征。2.分類螞：單粒吸結構飄砂倦層，保礫石由層蜂窩發(fā)結構厲粉蓋粒絮狀鹽結構算粘或粒單粒恰結構單粒趁結構宅是由夾粗大疼土粒希在水燦或空朵氣中寺下沉艱而形躲成的蓋。因絨其顆遍粒較亦大、助土粒悄間的篇分子屯吸引刷力相俱對很怒小，抬所以炮顆粒格間幾糠乎沒自有聯(lián)色結，濃至于詢未充交滿孔披隙的恨水分佩只可梳能使秀其具周有微執(zhí)弱的勵毛細衣水聯(lián)懶結。染單粒傲結構食可以語是疏松的，澡也可慮以是緊密的。呈緊熟密狀劃單粒摟結構頑的土，由加于其奇土粒伶排列傳緊密弦，在蟲動、收靜荷憶載作黑用下意部不捐會產凱生較曠大的誓沉降濱，所溝以強養(yǎng)度較親大，拘壓縮說性較框小，誕是較定為良好翅的天勤然地刻基。具有急疏松估單粒負結構逢的土，其桶骨架郊是不甲穩(wěn)定川的，合當受豬到展們動及綠其他接外力疑作用籮時、蕉土粒炎易于申發(fā)生籌移動超，土楚中孔辦隙劇顛烈減鈔少。頸引起沖土的毒很大謊變形賞，因誦此，這種拉土層抄如未俱經處碰理一黑般不川宜作伶為建乘筑物唉的地血基?！吧案焱烈喊蓖恋臏缃Y構與構策造…2蜂窩扒結構蜂窩作結構堅是主侍要由岡粉粒(0疾.0捆75～0.故00縮慧5m脈m)組成禽的土剩的結爬構形廈式。蓄據(jù)研騙究，判粒徑要在0.孝07田5～0.抖00搖5m憐m左右?guī)浀耐料壛Ｔ谛厮欣娉练e達時，叢基本白上是降以單枝個土賄粒下猜沉，折當碰孔上已竄沉積六的土視粒時毛，由城于它色們之年間的圣相互翅引力怠大于扒其重島力，搏因此惜土粒李就停釀留在育最初悼的接寒觸點測上不驢再下寨沉，暖形成具有復很大逝孔隙的蜂斯窩狀訂結構億。土的鉛結構與構群造…3絮狀誼結構絮狀愈結構掏是由岸粘粒(<掀0.柿00昏5m踩m)集合胃體組乓成的芹結構與形式尺。粘煉粒能韻夠在格水中也長期有懸浮騰，不遙因自確重而懶下沉查。當草這些討懸浮咽在水慎中的刻粘粒水被帶禽到電峰解質降濃度鋪較大畝的環(huán)榴境中(如海棍水)粘粒乓凝聚療成絮鼻狀的望集粒(粘粒械集合這體)而下贏沉，浮并相便繼和條已沉鑒積的要絮狀泛集粒政接觸遣，而植形成類似妖蜂窩怨而孔筒隙很加大的撞絮狀靠結構(也稱羽二級借蜂窩個結構)。土的怠結構與構咬造…4具有娃蜂窩鍬結構嘗和絮丙狀結甘構的上土，誰顆粒工間存嫩在大禮量微撈細孔餡隙，其壓膠縮性蘆大、張強度賣低、繞透水儉性弱。又賠因土垃粒之泊間的輪聯(lián)結出較弱洋且不允甚穩(wěn)豈定，隱在受序擾力襲作用食下(如施繁工擾腸動影食響)，土常粒接賽觸點刑可能厭脫離屋，部構分結秒構遭拐受破蹈壞，差土的家強度罰會迅榜速降終低。具有珍蜂窩宰結構澇和絮惹狀結湯構的勸土，躁其土切粒之逮間的迎聯(lián)結刮力(結構汗強度)往往即由于潤長期獅的壓執(zhí)密作挺用和關膠結校作用勢而得思到加算強。土的燒結構與構漁造…5粘性韻土結鋼構性怕的演族示粘性學土因樂受擾疲動而嚷原結那構被鍵破壞齒后，尸其工皺程性畫質通駕常會幼變差丟，強趴度將圖明顯舅下降俘。土授中所椒示土捷樣在隙保持斤天然殖結構撕時(原狀鳥土)，其嘴上承誰受了1.徹5k罪g的壓盤力，苦但當徐結構坑完全減破壞胳而成蓬為重籌塑土防時，緩變?yōu)榭闪髋謩拥哪I泥漿艱?；?槽)泡水開挖拋基坑壤未設唱排水姨溝或唐擋水性堤，辟地面線水流寸入基隸坑，或在地吵下水贏位以列下挖蒜土，養(yǎng)未采械取降梢排水傾措施屋，將剪水位宜降至白基底瘦開挖貪面以夾下等噸原因。造鵲成地爹基土私被水顆浸泡潑，地主基松霉軟，叫承載種力降杏低，階地基盜下沉扎。土的擦結構與構艷造…6土的棋物理首性質氣指標…1土的四三相狼比例德指標是其吼物理性選質的發(fā)反映拴，但呼與其布力學隱性質有伙內在義聯(lián)系拉，顯某然固相師成分的比妖例越袖高，符其壓役縮性殼越小吉，抗剪拳強度忘越大爺，承傲載力無越高湯。三相懂比例春指標稀反映慚了土懶的干燥礎與潮丈濕、取疏松運與緊侄密，是評價窗土的柔工程賞性質授的最哪基本倉的物理慕性質納指標做，也圾是工避程地津質勘察薪報告改中不根可缺禾少的內基本倍內容。土的播物理暮性質卵指標…2土的惑質量草密度懶：=匪m啦/因Vd=ms/笨V天然拌密度：砂撿土1.艦6～2.羅0繩t/淘m3黏性飲土和紋粉土1.波8～2.簡0t/苦m3干密饒度d：是鴨檢測趙填土耕密實清程度廢的指怒標。1.醉3～1.鑄8t/竹m3,土的朋干密畝度越租大，燒表示弟土越次密實疊，工掛程上售常把鐵土的臉干密息度作煩為評屠定土墨體密滋實程薯度的翻標準廟，以錘控制主基坑漲底壓潔實及竊填土攝工程無的壓雹實質奮量土的我物理耗性質態(tài)指標…3含水謹量定義反：土堂中水齡的質冠量與仆土粒偵質量仇之比票值。公式躍：單位役：無摘，%常見婚值：懷砂土w=（0~翁40愧)%；粘性墳土w=（20矩~6犯0)燦%意義傅：表動示濕獨度的橋物理寄指標伍，與得土的競種類夸，埋首藏條吩件及報其所現(xiàn)處的巡壽自然地理急環(huán)境灑等有嚇關。對土垂方邊索坡的奶穩(wěn)定蘆性及皮填方頌密實止程度浮有直鞋接的借影響鹽。土的旦物理慰性質刺指標…4土的魄可松稀性天然晌土經香開挖杏后，按其體扮積因軋松散占而增浸加，緒雖經煩振動仇夯實桐，仍淡然不逃能完爺全復令原，畏土的旅這種訊性質掀稱為匆土的生可松希性。土的餃可松花性用可松嚼性系曉數(shù)表示掛，即最：式中KS——最初咽可松皺性系迷數(shù)；KS′——最后市可松璃性系揪數(shù)；V1——土在夜天然傘狀態(tài)荒下的拾體積(m3)；V2——土經牧開挖養(yǎng)后的區(qū)松散鴉體積(m3)；V3——土經水回填掙壓實扎后的端體積(m3)；在土配方工處程中鋪，KS是計法算土糊方施群工機中械及申運土剪車紀輛等誤的重冤要參筍數(shù)，KS′是計算吃填方出所需鐘挖土竿工程撕量的先主要逐參數(shù)院。土的榮可松甜性用可松齒性系螺數(shù)表示椅，即陜：土的塘可松侮性用可松取性系川數(shù)表示偽，即漆：例：臺從甲太地挖卸出的協(xié)土（悉長2M，寬2M，深2M）去轉回填天相同很體積狂的乙婚地基潮坑，鴉問挖堡出的店土是波否有必多余鳴，多釣余多松少？座或者盞不夠餐，尚絨缺多剪少？裂已知務最初炒可松本性系塌數(shù)Ks牢=1師.2凳0,最后費可松召性系眠數(shù)Ks蠅'=拴1.夕03土的尖物理店性質絹指標…4土的侵物理慢性質適指標…5土的多滲透陶性定義曬：單勒位時濃間內優(yōu)地下變水穿扮透的球土層奇厚度潑稱為尺滲透瞞系數(shù)K滲透釋系數(shù)K值將蜂直接續(xù)影響霜降水丈方案間的選索擇和辯涌水張量計鍛算的艇準確齊性，落一般凍應通黃過抽輝水試薦驗確撞定土的名稱滲透系數(shù)K土的名稱滲透系數(shù)K黏土<0.005含黏土的中砂3～15粉質黏土0.005～0.1粗砂20～50粉土0.1～0.5均質粗砂60～75黃土0.25～5圓礫石50～100粉砂0.5～1卵石100～500細砂1～5漂石500～1000中砂5～20稍有裂縫的巖石20～60均質中砂35～50裂縫多的巖石>60Te滋to凈n壩19味76壇.6氣.5上午10：30下游筐壩面骨有水去滲出介，并饅帶出澤泥土11贊:3枝0洞口漢繼續(xù)廁擴大堡，泥著水沖房誠蝕了續(xù)壩基擠，主竊洞的妹上方比又出遲現(xiàn)一畝滲水埋洞12垃:0梨0坍塌芒口加優(yōu)寬土的革工程決分類1：根據(jù)終土的專顆粒隸級配繡：分為私碎石映類土(漂石況土、成塊石晝土、煩卵石丘土、紀碎石痛土、吸圓礫樣土、貧角礫鍵土)、砂遵土(礫砂詢、粗舌砂、鴉中砂擠、細頑砂、便粉砂)和粘協(xié)性土(粘土弱、亞筐粘土除、輕漠亞粘獎土)2：根據(jù)棉土的碗工程跡特性，又軍可分犧出特丑殊性恒土，背如軟將土、責人工師填土布、黃拍土、做膨脹雁土、娘紅粘澤土、晌鹽漬鏟土、藍凍土俱等。莊不同召的土嚴，其副物理犧、力繁學性漁質也扯不同縣，只燥有充熄分掌弟握各笛類土線的特袍性及既其對君施工阻過程錢的影鴨響，誰才能困選擇壟正確解的施壤工方遼法3：開挖鬼難易嶼程度將土題分為漁松軟閱土、重普通翼土、尖堅土嶄、砂浴礫堅低土、尤軟石桑、次漲堅石猴、堅宴石、縮慧特堅教石八尸類，喂稱為周土的堆工程炮分類底。前丑四類盯屬一低般土襲，后捎四類亂屬巖什石，場