土的工程地質(zhì)特征

關(guān)于土的工程地質(zhì)特征6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)

一、土的物質(zhì)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(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)

土的礦物成分、顆粒大小、形狀與級(jí)配是決定土的工程性質(zhì)的最主要內(nèi)在因素之一，也是對(duì)土進(jìn)行分類的主要依據(jù)。

1.土的礦物成分物理風(fēng)化與原生礦物化學(xué)及生物化學(xué)風(fēng)化與次生礦物

第3頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)2.土的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(xì)粒變化時(shí)，土粒的礦物組成相應(yīng)的由原生礦物向次生礦物轉(zhuǎn)變，土粒的強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)?，土的壓縮性由低變高，透水性由強(qiáng)變?nèi)?。?頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)3.土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（1)土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)是指土粒或土粒集合體的大小、形狀、相互排列與連結(jié)等。一般分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。

a、b多為碎石土和砂土的結(jié)構(gòu)c、d多為粘性土的結(jié)構(gòu)abcd第5頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)3.土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（2)土的構(gòu)造在同一土層中，其結(jié)構(gòu)不同部分的相互排列的特征稱為土的構(gòu)造。

一般可分為層理構(gòu)造、裂隙構(gòu)造和分散構(gòu)造。第6頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)二.土的物理性質(zhì)土的密度:土的重力密度（重度）:土粒的相對(duì)密度（比重）:土的含水量:第7頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)二.土的物理性質(zhì)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(jié)構(gòu)狀態(tài)，它們是表征土結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)；其值越大，土層中孔隙體積越大、結(jié)構(gòu)越疏松；反之，結(jié)構(gòu)越密實(shí)。第8頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)三.

土的力學(xué)性質(zhì)

包括壓縮性、抗剪性及在動(dòng)荷載作用下的一些性質(zhì)。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(jì)，故土的壓縮可視為土中孔隙體積的減小。對(duì)于飽和土，壓縮時(shí)，隨著孔隙體積減小，土中孔隙水則被排出，其壓縮過(guò)程實(shí)際上就是孔隙水壓力的消散過(guò)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(duì)密度等。粘土的壓縮性取決于其礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、孔隙度、稠度狀態(tài)及交換陽(yáng)離子成分等。第9頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)三.土的力學(xué)性質(zhì)

包括壓縮性、抗剪性及在動(dòng)荷載作用下的一些性質(zhì)。1.土的壓縮性：（2)壓縮性指標(biāo)：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(cè)限條件下受壓時(shí)，相應(yīng)的壓力增量?與應(yīng)變?cè)隽?ε之比值。

變形模量E0

：土的變形模量是土體在無(wú)側(cè)限條件下軸向壓應(yīng)力與應(yīng)變之比值。

第10頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)三.土的力學(xué)性質(zhì)

包括壓縮性、抗剪性及在動(dòng)荷載作用下的一些性質(zhì)。2.土的抗剪性：（1)土體在通常應(yīng)力狀態(tài)下的破壞主要表現(xiàn)為剪切破壞，因此，土的強(qiáng)度問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是土的抗剪強(qiáng)度問(wèn)題，即土的破壞一般是由荷載在土體中產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)土體的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的。對(duì)于無(wú)粘性土，其抗剪強(qiáng)度與土的密實(shí)度、土顆粒大小、形狀、粗糙度和礦物成分以及粒徑級(jí)配的好壞程度等因素有關(guān)。對(duì)于粘性大，其抗剪強(qiáng)度除與土的內(nèi)摩擦角和所受的正壓力有關(guān)外，還與土顆粒的粘聚力有關(guān)。第11頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)三.土的力學(xué)性質(zhì)

包括壓縮性、抗剪性及在動(dòng)荷載作用下的一些性質(zhì)。2.土的抗剪性：（2)抗剪性指標(biāo)：土的抗剪強(qiáng)度可表達(dá)為：粘性土

砂土第12頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.2土的水理性質(zhì)

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(xì)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(qiáng)。

液性指數(shù)：IL值愈大，土質(zhì)愈軟。第13頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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(xì)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(jī)理：粘性土因浸水（失水）而使土粒表面弱結(jié)合水膜變厚（變?。┧鸬?。土的崩解性：粘性土在水中崩散解體的性能。崩解機(jī)理：由于土的水化，使顆粒間連接力減弱及部分膠結(jié)物溶解而引起的崩解。影響因素：物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)特征、含水量等。孔隙大，透水性好，結(jié)構(gòu)連接差，則崩解速度大。6.2土的水理性質(zhì)

第14頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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(xì)性等。3.土的透水性:水在土中滲透的能力土的粒度成分對(duì)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(qiáng)。土愈密實(shí)，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(yáng)離子成分有關(guān)。6.2土的水理性質(zhì)

第15頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.3土的工程地質(zhì)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(zhì)年代為基礎(chǔ)的原則。(3)分類指標(biāo)便于測(cè)定的原則。

二、我國(guó)土的工程分類

我國(guó)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(shí)考慮土的特殊性質(zhì)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(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.3土的工程地質(zhì)分類二、我國(guó)土的工程分類

1.《巖土工程勘察規(guī)范》和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的分類

(1)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(zhì)成因:殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、風(fēng)積土和冰川沉積土(3)根據(jù)有機(jī)質(zhì)含量(Wu):無(wú)機(jī)土Wu<5%、有機(jī)土5%≤Wu≤10%、泥炭質(zhì)土10%<Wu≤60%和泥炭Wu＞60%。(4)根據(jù)土的顆粒級(jí)配和塑性指數(shù):碎石土、砂土、粉土和粘性土。第17頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.3土的工程地質(zhì)分類二、我國(guó)土的工程分類2.根據(jù)《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》的分類

首先將土按其不同粒組的相對(duì)含量可劃分為巨粒土和含巨粒的土、粗粒土、細(xì)粒土。劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6-7、表6-8、表6-9、表6-10、表6-11、表6-12和圖6-10。第18頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.4土的工程地質(zhì)特征

一、一般土的工程地質(zhì)特征

礫石類土的工程地質(zhì)特征

具有孔隙大，透水性強(qiáng)，壓縮性低和抗剪強(qiáng)度大的特點(diǎn)。一般承載力較高，可作為良好的天然地基，但強(qiáng)透水性，常導(dǎo)致基坑工程涌水問(wèn)題，壩基和渠道的滲漏問(wèn)題。第19頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.4土的工程地質(zhì)特征

一、一般土的工程地質(zhì)特征

2.砂類土的工程地質(zhì)特征

具有透水性強(qiáng)、壓縮性低、壓縮速度快、內(nèi)摩擦角較大和抗剪強(qiáng)度較高的特點(diǎn)。其上述特性通常與砂粒大小和密實(shí)度有關(guān)。一般粗、中砂土的上述特性比較明顯，可作為良好的地基，為較好的建筑材料，但可能產(chǎn)生涌水或滲漏等問(wèn)題。粉、細(xì)砂土的工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)較差，尤其是飽水的粉、細(xì)砂受振動(dòng)后易產(chǎn)生液化，在動(dòng)水壓力作用下會(huì)產(chǎn)生流砂、管涌問(wèn)題。第20頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.4土的工程地質(zhì)特征

一、一般土的工程地質(zhì)特征

3.粘性土的工程地質(zhì)特征具有壓縮速度小而壓縮量大，抗剪強(qiáng)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(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.4土的工程地質(zhì)特征

二、特殊土的工程地質(zhì)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、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)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(shí)，各具有與一般地基土明顯不同的特殊性質(zhì)，如忽視這些特征，則可能存在隱患，引起事故。第22頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.4土的工程地質(zhì)特征

二、特殊土的工程地質(zhì)特征

1.軟土

主要由細(xì)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（a1-2≥0.5MPa-1）而強(qiáng)度低的土層，多具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)性。

具有下列特殊性質(zhì):

①高含水量、高孔隙比；

②透水性極弱；

③高壓縮性；

④抗剪強(qiáng)度很低，且與加荷速度和排水固結(jié)條件有關(guān)。

第23頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、特殊土的工程地質(zhì)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(guó)分布很廣泛，除常見(jiàn)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(qiáng)烈的濕陷性。黃土為第四紀(jì)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(jiàn)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(jié)核和包裹體，被水浸潤(rùn)后在自重作用下顯著沉陷。黃土的塑性較弱，一般無(wú)膨脹性，崩解性極強(qiáng)，透水性比粒度成分類似的一般粘性土要強(qiáng)，屬中等透水性土。黃土在干燥狀態(tài)下，壓縮性中等，抗剪強(qiáng)度較高，但隨濕度增高，壓縮性急劇增大，抗剪強(qiáng)度顯著降低。第24頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、特殊土的工程地質(zhì)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(zhì):

①孔隙比（e)較大，一般1.1～1.7，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；

②比重較大，一般2.9左右。這是由于其粘粒含量高，且富含鐵質(zhì)所致；

③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(shuō)明土中的水分以結(jié)合水為主，自由水較少。；

④抗剪強(qiáng)度較高。第25頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、特殊土