各类土的工程地质特征ppt课件.ppt

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1、第一章各类岩土的工程地质特征,主要内容,1.1 土的成因类型及堆积年代,1.2 地基土的工程分类,1.6 特殊土的工程地质特征,1.0 概述,1.3 土的物质组成及物理力学指标,1.7 土的描述和鉴定,下一页,1.4 无粘性土的工程地质特征,1.5 粘性土的工程地质特征,图 地基、基础和上部结构示意图B-基础宽度；D-基础砌置深度,土在工程上的作用：作为建筑物的地基；作为建筑材料；作为建筑物周围的介质环境.,问题：土如何生成和描述呢？,1.0 概述,绝对地质年代： 指组成地壳的岩层从形成到现在有多少“年”。 它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。,土形成时间标尺-地质年代

2、(地球发展时间段),相对地质年代： 说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，如哪些岩层是先形成的，是老的；哪些岩层是后形成的，是新的，它并不包含用“年”表示的时间概念。,1.0 概述,地质年代单位：宙、代、纪、世、期(从大到小) 地层单位：宇、界、系、统、阶(从大到小),对应关系： 地层单位 地质年代单位 宇.宙 界.代 系.纪 统.世 阶.期,如：形成一个系的地层所需的时间为一个纪。,2.0 地质年代,地表岩石经风化、剥蚀、搬运，沉积下来的年代不长，未经压紧，并呈松散状态的沉积物。 建筑场地一般涉及的都是第四纪沉积物。,1.0 概述,风化作用,风化产物，即残积物,（1）形成各种堆积物的地质

3、作用；（2）堆积物的形成过程、工程性质,岩 石,搬运、沉积,1.0 概述,返回,岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑物质所组成的土体，它处于岩石风化壳的上部。,1 残积土 (eluvium)：,（Qel）,1.1 土的成因类型及堆积年代,残积土的工程性质： 粒度成分和矿物成分受气候和母岩岩性的控制。其发育情况还和地形有关。孔隙度、强度、压缩性，均质性差，但具有一定的结构强度。,1.1 土的成因类型及堆积年代,残积土 (eluvium)：,片流将山坡高处的风化碎屑物顺坡冲洗，堆积在较平缓的山坡脚处而形成。 地貌上称坡积裙。,2 坡积土(diluvium)：,2.1 土的成因类型和工程性质,Qd

4、l,坡积土的工程性质： 坡积土的颗粒沿斜坡由上而下、由粗变细的分选现象。上部分较细，下部优较粗。 结构疏松，一般具较高的压缩性。对建筑物常有不均匀沉降问题。,2 坡积土(diluvium)：,2.1 土的成因类型和工程性质,由暴雨形成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟出口处堆积而成。 地貌上称洪积扇。,3 洪积土(proluvium):,2.1 土的成因类型和工程性质,Qpl,3 洪积土(proluvium):,新疆天山脚下洪积扇,2.1 土的成因类型和工程性质,3 洪积土(proluvium):,分选性较好，离山前较近的洪积土颗粒粗，地下水位埋藏深，具有较高的承载力，压缩性低，是工民建的良

5、好地基。 离山较远的地带，洪积土的颗粒细，透水性不好，土质弱，承载力低，作为建筑物地基时应慎重对待。,洪积土的工程性质：,2.1 土的成因类型和工程性质,4 冲积土(alluvium)：,由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降平缓地段堆积而成。 据河流冲积物的形成条件可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相、河口三角洲相。,Qal,2.1 土的成因类型和工程性质,河床相冲积土： 在河流上游多是粗大的石块、砾石和粗砂，中下游或平原地区沉积物变细，磨圆度好，厚度很大。 古河床相土的压缩性低，强度高。 现代河床堆积物的密实度差，透水性强，若作为水工建筑物的地基将引起坝下渗漏。饱水砂土还可能由于振动而引起

6、液化。,4 冲积土(alluvium)：,Qal,2.1 土的成因类型和工程性质,4 冲积土(alluvium)：,河漫滩相冲积土： 是在洪水期河水漫溢河床两侧，携带碎屑物质堆积而成。土粒较细，可以是粉土、粉质黏土或黏土，并夹有淤泥或泥炭等软弱土层，覆盖于河床相冲积土之上，形成上细下粗的“二元结构”。,图 3-21 河漫滩沉积1-河床沉积物；2-河漫滩冲积层；3-山坡坡积裙,2.1 土的成因类型和工程性质,4 冲积土(alluvium)：,牛轭湖相冲积土： 是在废河道形成的牛轭湖中沉积的松软土，颗粒很细，常含大量有机质，有时形成泥炭。压缩性很高，承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基。,2.1

7、土的成因类型和工程性质,4 冲积土(alluvium)：,河口（海口）三角洲相冲积土：,通常是淤泥质土或典型淤泥。面积宽广而厚度极大。不宜作为建筑物的天然地基。但表层硬壳层，有时可用作低层建筑物的地基,2.1 土的成因类型和工程性质,湖边沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗粒的砂土和黏性土。湖心沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成，主要是黏土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度低。沼泽土主要由半腐烂的植物残体泥炭组成，含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。,5 湖积土 (lake deposi

8、t)：,2.1 土的成因类型和工程性质,Ql,5 湖积土 (lake deposit)：,2.1 土的成因类型和工程性质,Ql,滨海沉积物主要由卵石、圆砾和砂组成，承载力较高。浅海沉积物主要由细粒砂土、黏性土、淤泥和生物化学沉积物组成， 有层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度低。深海沉积物主要是有机质软泥。,6 海积土 (marine deposit)：,2.1 土的成因类型和工程性质,Qm,由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。分选性极差,石料占多数,冰水沉积物可有一定成层性、分选性。,7 冰积土 (glacial deposit)：,2.1 土的成因类型和工程性质,Qgl,8 风积土

9、(eolian deposit)：,在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土，最常见的是风成砂和风成黄土。,风蚀作用形成的戈壁荒漠,2.1 土的成因类型和工程性质,Qeol,返回,1 土的分类原则,1.2 地基土土的工程分类,土的分类目的: 就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经验的交流.,分类原则：,(1)分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，方便,(2)土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性,分类体

10、系：,(1)建筑工程系统分类体系,(2)工程材料系统分类体系,侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)地基土分类方法,侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土，例如：土的分类标准(GBJ145-90)工程用土的分类和公路土工试验规程(JTJ051-93)土的工程分类,1.2 地基土土的工程分类,1 土的分类原则,各行业规范对土分类:,我国土的分类体系大致有三大类：一类是以土的工程分类标准 GB/T 50145-2007（简称国标）为代表的，中华人民共和国水利部1999年发布的土工试验规程（SL237-199

11、9）（简称水利标准）和公路土工试验规程JTG E402007（简称公路标准）分类方法；它们土分类的共同点是：粗粒土按粒度成分分类，细粒土是按塑性图（1942年美国卡萨格兰德提出）分类。,1 土的分类原则,第二类是以目前我国工程建设中应用最广泛的岩土工程勘察规范GB 500212009（简称勘察规范）为代表的， 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002（简称建筑规范）、港口工程地质勘察规范 JTJ240-97（简称港口规范）、公路桥涵与地基基础设计规范（桥涵规范）（JTG D632007）、北京地区建筑地基基础勘察设计规范D BJ01-501-92（北京规范）、上海地区建筑地基基础设计规范

12、99（上海规范） 的分类方法，它们分类的共同点是粗粒土按粒度成分分类，细粒土是按塑性指数分类,各行业规范对土分类:,1 土的分类原则,建筑地基基础设计规范地基土分类:,1 土的分类原则,岩石 定义：颗粒间牢固联结，形成整体、节理、裂隙的岩体。分类：按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩；按坚硬程度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩等；按风化程度分为未风化、微风化、中风化、强风化、全风化等；根据完整性可分完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎等。,建筑地基基础设计规范地基土分类:,1 土的分类原则,碎石土 定义：粒径2mm 的颗粘含量超过全重的50% 。 分类：按粒径和颗粒形状可进一步划分为漂石、块

13、石、卵石、碎石、圆砾和角砾，见下表。,碎石土没有粘性和塑性，属于单粒结构,建筑地基基础设计规范地基土分类:,1 土的分类原则,砂土的分类,砂土 定义：指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%、粒径大于0.075mm 的颗粒超过全重50%的土。 分类：砂土按粒组含量分类如下表,建筑地基基础设计规范地基土分类:,1 土的分类原则,粉土 定义：粉土是指粒径大于0.075 mm的颗粒含量不超过总质量的50，且塑性指数I p 10的土。 粉土是介于砂土和粘性土之间的过渡性土类，它具有砂土和粘性土的某些特征，根据粘粒含量可以将粉土再划分为砂质粉土和粘质粉土。,建筑地基基础设计规范地基土分类:,1 土的

14、分类原则,粘性土 定义：粘性土是指塑性指数10 的土。根据塑性指数大小，粘性土可再划分为粉质粘土和粘土两个亚类： 当1017 时为粘土。 又可按沉积年代分类 老粘土：Q3 及以前的土，强度高，压缩性低 一般粘性土：Q4 新近沉积的粘性土：文化期以来( 欠固结),建筑地基基础设计规范地基土分类:,1 土的分类原则,人工填土 定义：人工填土是指由人类活动而堆填的土。其物质成分较杂，均匀性较差。根据其物质组成和堆填方式，填土可分为素填土、杂填土、冲填土和压实填土四类。各类填土应根据下列特征予以区别：1 、素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一种或几种材料组成的填土其中不含杂质或含杂质很少。按主要组成物

15、质分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性填土。经分层压实后则称为压实填土。2 、杂填土是含大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土。按其组成物质成分和特征分为建筑垃圾土、工业废料土及生活垃圾土。3 、冲填土为由水力冲填泥浆形成的填土。,土层分布示意图,1 土的分类原则,第三类是铁路工程岩土分类标准(TB10077-2001)2004年148号文件局部修订条文（简称铁路规范）的分类方法，它的分类特点是粗粒土的分类第二类土相似，但细粒土分类是按第一类方法一样用塑性图。在以下的比较中,铁路规范粗粒土与第二类土归在一起,细粒土比较时和第一类土一起作比较.以下就把上述涉及到的十种规范按粗粒土的

16、分类，和细粒土的分类进行比较。,各行业规范对土分类:,1 土的分类原则,2 我国土的分类标准,（1）土按堆积年代分：老堆积土，一般堆积土，新近堆积土,（2）土据地质成因可分为：残积土、坡积土、冲积土、湖积土等,（3）土据有机质含量分为：无机土、有机质、泥炭质土和泥炭,（4）土据特殊性分为：湿陷性土、红粘土、软土、混合土等,（5）土按颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土,1.2 地基土土的工程分类,返回,此节内容与土力学课程内容重复,此略!,1.3 土的物质组成及物理力学指标,返回,主要内容,1.1 土的成因类型及堆积年代,1.2 地基土的工程分类,1.6 特殊土的工程地质特征,1.

17、0 概述,1.3 土的物质组成及物理力学指标,1.7 土的描述和鉴定,下一页,1.4 无粘性土的工程地质特征,1.5 粘性土的工程地质特征,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,一、无粘性土的工程特征,无粘性土是指粒径大于 0.075、颗粒质量超过总质量50% 的土，包括碎石土和砂土。无粘性土通常具有以下特征：（1）颗粒粗大，且多为物理风化生成的肉眼可见原生矿物颗粒或更大的岩石碎屑。（2）颗粒间无连结或称无粘性，一般呈松散状态，因而现场采取原状土样极其困难。（3）具有单粒结构。（4）压缩性和抗剪强度等力学性质与土的粒度成分及密实程度关系密切。越是紧密的土，其强度越大，结构越稳定，压缩性越小。（

18、5）抗剪强度指标中仅有内摩擦角，没有粘聚力，即 。（6）压缩过程迅速。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,二、无粘性土的天然重度测定,由于要想获得土的各项物理力学性质指标，至少应实际测定土的土粒比重、含水量和天然重度三个基本指标。在这三个基本指标中，天然重度指标是通过原状土样测定的。显然，对无粘性土，现场原状土样极难取得，必须采用特殊方法进行测定，常用的方法有环刀法、灌砂法和注水法三种,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,二、无粘性土的天然重度测定,（1）环刀法 这个方法是先挖一坑至欲取样的标高处，在坑底切一个直径较环刀内径略大的土柱，然后将环刀压入；或先将环刀压入砂土中，再仔细切削环刀

19、试样；如压入有困难，还可以用锤击打入。该方法表面上看与粘性土的天然重度测定相同，但由于砂样易受扰动，所以应采用特殊规格的环刀，一般认为环刀面积应不小于 ，且该方法仅适用于地下水位以上的温砂。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,二、无粘性土的天然重度测定,（2）灌砂法 当土体为地下水位以上的砂为干砂时，环刀法也不适用，则可用灌砂法，这个方法（无粘性土特性）是先在选定取样位置整平地面，在整平面上铺置灌砂器底盘，底盘中部有一直径12-15cm圆孔，在圆孔内向下挖一小圆坑。将挖出的砂全部称得质量为m1 。在灌砂器先盛以足够数量的标准砂，称得质量为m2，使灌砂器漏斗对准底盘圆孔边缘。打开开关，即可向

20、小圆坑内灌砂，待砂停止流动后关闭开关，称灌砂器连同余下砂粒的质量为 m3，则,式中 m0灌砂器底盘圆孔和灌砂器倒漏斗中标准砂的质量，g； s标准砂在模拟灌砂条件下的堆积重度，kN/m3 。标准砂为粒径在 0.5-0.25的砂，可由河砂风干后过筛而得。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,二、无粘性土的天然重度测定,（2）灌砂法,灌砂法求无粘性土重度示意图,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,二、无粘性土的天然重度测定,（3）注水法 该方法是首先将待测土体的表面整平，然后挖出部分土体并称重，再在开挖土体的坑内铺上塑料薄膜并向塑料薄膜上倒水至坑满为止。这样就可以通过事先倒入坑内水的体积或重量，

21、或者通过事后称出塑料薄膜上水的重量来确定小土坑的容积，从而计算出土的天然重度。 注水法可适用于地下水位以上的几乎所有土体，但由于坑口水平面观测往往有一定的人为误差，因而测定结果的精度较低。 对于地下水位以下的无粘性土，采取原状试样和前述的方法均有困难，则必须采用动力触探等其他的方法来评价土的工程特征。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,由于无粘性土的力学性质与土的密实程度关系密切，所以，评价无粘性土的工程特征关键是确定土的密实程度。关于土的密实程度的评价指标，现行的国家规范推荐采用动力触探指标。在以往的国家规范及地区、行业规范中也有采用天然孔隙比、相对密度等指标

22、评价的。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,1、动力触探指标 由于无粘性土的力学性质与土的粒度成分关系密切，在岩土工程勘察规范（GB500212001）中对不同粒度成分的无粘性土推荐了不同的动力触探指标。对于平均粒径大于50mm ，或最大粒径大于100mm 的碎石土，规范推荐采用超重型动力触探指标N120 或用野外观察鉴别的方法确定其密实程度，具体确定标准见表 。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,1、动力触探指标,其中锤击数N120 应按下式修正： N120 =2N120式中 N120 修正后的超重型圆锥动力触探锤击数； 2 修

23、正系数，按表 取值； N120 实测超重型圆锥动力触探锤击数。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,1、动力触探指标,注：表中 L为杆长。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,1、动力触探指标,对于平均粒径等于或小于50mm ，或且最大粒径小于100mm 的碎石土，规范推荐采用重型动力触探指标N63.5 确定其密实程度，具体确定标准见表 。,其中锤击数N63.5 应按下式修正：N63.5 =1N63.5式中 N63.5 修正后的重型圆锥动力触探锤击数； 1 修正系数，按表。取值； N63.5实测重型圆锥动历触探锤击数。,返回,1.4

24、无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,1、动力触探指标,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,1、动力触探指标,对于砂土的密实程度的评价指标，规范则推荐采用标准贯入试验锤击数实测值N 进行划分，具体划分标准见表 。对有经验的地区，也可以根据当地经验数据采用静力触探探头阻力划划砂土密实程度。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,2、相对密度 相对密度（ Dr）是指砂土的最大孔隙比与天然孔隙比之差与砂土的最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值，即,式中 emax砂土的最大孔隙比，也即砂土在最松散状态时的孔隙比； emin砂土的最小孔

25、隙比，也即砂土在最密实状态时的孔隙比； e砂土的天然孔隙比。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,2、相对密度,砂土的最大孔隙比可以通过将疏松的风干砂样，经过长颈漏斗轻轻地倒入容器，求其最小重度的方法来测定。砂土的最小孔隙比则可以通过将疏松的风干砂样分几次装入金属容器，并加以震动或锤击夯实，直至密度不变为止，求其最大重度的方法来测定。砂土的最大孔隙比和最小孔隙比的详细测定步骤与方法见国家标准土工试验方法标准（GB/T501231999 ）。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,相对密度Dr 主要是由于部分学者认为砂土的密实程度往往与砂

26、粒的形状、粒径级配等因素有关，有时疏松的级配良好的砂土的孔隙比，比紧密的颗粒均匀的砂土的孔隙比小，采用天然孔隙比e的某些界限作为砂土紧密状态的分类指标缺乏概括性的条件下提出的一个能够综合地反映砂土的颗粒形状、颗粒级配等各个有关特征的、理论上比较完善的紧密状态的指标，曾被我国的原冶金工业部编制的工程地质规范及1976 年的铁路工程技术规范所采用（表 ）。但由于人为因素对其测定结果影响较大，目前在工程中已很。采用相对密度指标。,2、相对密度,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,三、无粘性土的工程特征指标,2、相对密度,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,四、无粘性土工程特征的影响因素,如前所述

27、，无粘性土在工程特征上具有区别于其他土体的许多特点。这些特点实质上综合反映了无粘性土的矿物组成、粒度组成及颗粒形状等内在因素。一般地说，无粘性土的工程特征与以下因素有关： 1、土的颗粒组成 （1）组成土的颗粒越粗，土粒间的孔隙越大，但孔隙的数量越少，土的总孔隙比越小，土越密实；反之，组成土的颗粒越细，土粒间的孔隙越小，但孔隙的数量越多，土的总孔隙比越大，土越疏松。并且组成颗粒越粗，粒间孔隙越大，土颗粒间的排水通道越畅通，土的透水性越好，在外荷作用下的压缩过程越迅速。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,四、无粘性土工程特征的影响因素,1、土的颗粒组成 （2）组成颗粒越均匀，即土的不均匀系数越

28、大，土粒间越不易相互填充，总的孔隙比就越大，从而使土的密实程度越小。 2、土的矿物成分当颗粒组成相同，则主要由云母等片状矿物组成的无粘性土的孔隙比，要远大于主要由石英、长石等柱状和粒状矿物组成者。这主要与片状矿物间的架空有关。因此，无粘性土中含片状矿物越多，密实程度越差，强度和稳定性越低。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,四、无粘性土工程特征的影响因素,3、土的颗粒表面特征和形成环境土的颗粒表面越粗糙，颗粒间的摩擦力越大，土的强度越高。而土颗粒表面的粗糙程度又与土的形成环境关系密切。如洪积物、坡积物及冰积物往往因搬运路程较短，颗粒的磨圆程度较低，常具有较高的强度，而冲积物和海积物的颗粒间

29、摩擦较为充分，颗粒的磨圆程度较高，则具有较低的强度。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,四、无粘性土工程特征的影响因素,4、土的形成及受荷历史 形成年代较老或形成后受到过超过目前土层的自重应力以外的其他荷载作用的土的密实程度较高，工程性质较好。所以，为了区分土的受荷历史，常将土分为超固结土、正常固结土和欠固结土三类。 正常固结土是指历史上所受的最大荷载等于目前上覆土层的自重，且在自重应力作用下已完全固结的土；超固结土是指历史上所受的最大荷载超过目前上覆土层的自重的土；而欠固结土则是指历史上所受的最大荷载等于目前上覆土层的自重，但在自重应力作用下尚未完全固结的土。,返回,1.4 无粘性土的工

30、程地质特征,五、无粘性土的描述,无粘性土的描述主要应针对影响上的工程性质，反映土的组成、结构、构造和状态的特征而进行。因此，对于各种不同的土，描述的侧重点也有所不同。 1、碎石类土的描述 碎石类土应描述碎屑物的成分，即指出碎屑是由哪类岩石组成的；碎屑物的大小及最大、最小粒径，并估计各粒组的含量（以百分数表示，下同）；碎屑物的形状，即碎屑的磨圆程度；碎屑的坚固程度。,当碎石类土的主要组成颗粒之间有充填物时，应描述充填物的成分，并确定充填物的土类和估计其含量。如果没有充填物时，应研究其孔隙的大小，颗粒间的接触是否稳定等现象。 碎石土还应描述其密实程度，碎石土密实程度的定性划分标准见表 ，碎石土密实

31、程度的定量划分可以根据表 和表 进行。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,五、无粘性土的描述,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,五、无粘性土的描述,2、砂土的描述 砂类土按其颗粒的粗细可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。描述砂类土时应对其中所包含的各种粒径的含量进行说明。 当砂类土中含有机质等细颗粒成分时，其工程性质会被恶化，所以，对砂类土中的细颗粒物质的矿物组成及含量应进行重点描述。砂类土中的细颗粒物质的矿物组成可以根据土的颜色进行初步判断：当土呈黑色时，常表示土中有机质的含量较高；当土呈灰色时，常表示土中含少量的有机质；当土呈红色时，常表示土中含较多的 Fe2O3；当土呈灰色时，常

32、表示土中含少量的有机质；当土呈黄色或橙黄色，常表示土中含少量的Fe2O3 ；当土中含SiO2 ，CaC03及AL（OH）3和高岭土时，土常呈白色或浅色。,返回,1.4 无粘性土的工程地质特征,五、无粘性土的描述,2、砂土的描述 砂类土的密实程度对其工程性质具有较大影响，所以，对砂类土的密实程度进行适当划分也是描述砂类土时不可缺少的工作。具体的划分办法可以根据工程的特点，选择相应的指标按表 表 中的一种或多种标准进行。通常是根据钻探过程的标准贯入指标将砂类土的密实程度分为密实、中密、稍密和松散4个等级。 对以细砂或粉砂为主土，土的干湿程度常对其工程性质有较大影响，因而应对土的含水量进行测定，特别

33、是饱和土，应说明是否可能发生液化。,主要内容,1.1 土的成因类型及堆积年代,1.2 地基土的工程分类,1.6 特殊土的工程地质特征,1.0 概述,1.3 土的物质组成及物理力学指标,1.7 土的描述和鉴定,下一页,1.4 无粘性土的工程地质特征,1.5 粘性土的工程地质特征,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,一、粘性土的工程特征 由于粘性土的颗粒组成与无粘性土有较大的差异，因而其工程性质也与无粘性土不同，具有以下特征： （1）颗粒细小，且多由化学风化生成的次生粘土矿物颗粒组成。 （2）具有粘性和可塑性。由于粘粒与水相互作用产生粘结力，使得土表现为具有一定的粘性和可塑性。 （3）粘性土的工程

34、特征与土的含水量有着密切的关系。随着土的含水量的变化，粘性土可以从干而坚硬的固体一直到具有流动性的液体间的各种不同类型的物理状态。随着土的物理状态变化，土的工程特性也将发生变化。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,一、粘性土的工程特征 （4）具有胀缩性。随着土的含水量的变化，粘性土的体积也会发生变化。当粘性土的含水量增加时，由于土在浸湿过程中使结合水膜变厚，土粒间的距离增大，土的体积将发生膨胀；反之，当粘性土的含水量减少时，由于土粒间的结合水膜变薄、粒间距离减小，土的体积将发生收缩。这种由于含水量变化而引起土的体积变化的性质，即土的遇水膨胀和失水收缩的特性称为土的胀缩性。 粘性土的胀缩性容易

35、使工程土体产生不均匀变形，对建筑基坑、路堤、路堑及新开挖河道岸边等工程边坡的稳定性造成不利影响。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,一、粘性土的工程特征 （5）具有团聚结构。由于粘性土的颗粒非常细小，且粘粒与水之间有连结力，使得粘性土的颗粒间只有彼此相连形成各种固粒后才可以沉积，因而粘性土的结构类型为团聚结构。 （6）抗剪强度包括土颗粒间的摩擦力及连结力两个部分，即抗剪强度指标既包括内摩擦角，又包括粘聚力。 （7）具有触变性。粘性土颗粒间的连结力极其微弱，当土体受外力作用时，土颗粒间的静电引力、分子引力连结及水胶连结等连结力将被破坏，从而使土体的强度降低。这种由于土体结构受扰动破坏而造成土体

36、强度降低的特性称为土的触变性。正因为粘性土具有触变性，在粘性土的原状样采取及工程施工过程中应采取有效措施来保护土体的结构强度，以免造成试验指标的失真或工程土体强度的降低。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,一、粘性土的工程特征 （8）透水性极其微弱。当粘性土的含水量较少时，由于土粒与水相互作用产生粘结力，使得其余水体难于通过；当粘性土的含水量较高时，由于土粒间的孔隙已被水占据，从而会妨碍其他水体的通过；所以，粘性土的透水性极其微弱，甚至不透水。 （9）部分粘性土具有崩解性。当粘性土颗粒间连结物为可溶胶结物，特别是易溶的胶结物时，其遇水后，胶结物的溶解或软化会造成土粒间连结力的降低，很快就可以

37、使土由表及里地分散成小块或碎片。粘性土的这种遇水分散的特性称为土的崩解性。 鉴于粘性土的这些特征，显然，前述的描述无粘性土的工程特征的指标将不再适用，必须采用新的指标描述粘性土的工程特征。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 1、粘性土的界限含水量 粘性土区别于无粘性土的一大特性是随着本身含水量的变化，粘性土可以处于各种不同的物理状态，其工程性质也相应地发生很大的变化。当含水量很小时，粘性土比较坚硬，处于固体状态，具有较高的力学强度；随着土中含水量的增大，土逐渐变软，并在外力作用下可任意改变形状，即土处于可塑状态；若再继续增大土的含水量，土变得愈来愈软弱，甚至不能保持

38、一定的形状，呈现流塑一流动状态。粘性土这种因含水量变化而表现出的各种不同物理状态，也称土的稠度。 随着含水量的变化，粘性土由一种稠度状态转变为另一种稠度状态，相应于转变点的含水量叫做界限含水量，也称为稠度界限。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 1、粘性土的界限含水量 如图所示，土由可塑状态转到流塑一流动状态的界限含水量叫做土的液限（WL），也称塑性上限或流限；土由半固态转到可塑状态的界限含水量叫做土的塑限（Wp），也称塑性下限；土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土的界限含水量叫土的缩限（Ws)）。它们都以百分数表示。,返回,1.5 粘性

39、土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 1、粘性土的界限含水量 界限含水量是粘性土的重要特性指标，它们对于粘性土工程性质的评价及分类等有重要意义，而且各种粘性土有着各自并不相同的界限含水量。 粘性土的界限含水量一般通过室内试验的方法进行测定，具体的试验仪器、方法和步骤见工程岩土学相关章节。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 2、 粘性土的塑性指数和液性指数 （1）塑性指数 塑性指数（ Ip）是指液限和塑限的差值，用不带百分数符号的数值表示，即 它表示土处在可塑状态的含水量变化范围。显然塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水量范围也愈大，可塑性就愈强。,返回,1.5

40、粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 2、 粘性土的塑性指数和液性指数 （1）塑性指数 塑性指数的大小与土中结合水的发育程度和含量有关，亦即与土的颗粒组成（粘粒含量）、矿物成分及土中水的离子成分和浓度等因素有关。土中粘土颗粒含量愈高，则土的比表面积和相应的结合水含量愈高，因而Ip愈大。如土中不含或极少含粘粒时（例如小于3%）， Ip近于零；当粘粒含量增大，但小于(15%)时，Ip值一般不超过10，此时上表现出粉土特征；当粘粒含量再大，则土表现为粘性土的特征。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 2、 粘性土的塑性指数和液性指数 （1）塑性指数 按土粒的矿物成

41、分，粘土矿物（其中尤以蒙脱石类）具有的结合水量最大，因而Ip值也最大。按土中水的离子成分和浓度而言，当高价阳离子的浓度增加时，土粒表面吸附的反离子层的厚度变薄，结合水含量相应减少， Ip也减小；反之，随着反离子层中低价阳离子的增加， Ip变大。总之，土的塑性指数Ip值是组成土粒的胶体活动性强弱的特征指标。 所以，塑性指数是粘性土的颗粒组成及颗粒间的水中离子成分的综合反映，塑性指数相近的粘性土，一般表现出相似的物理力学性质。这也正是可以用塑性指数作为粘性土分类标准的理由。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 2、 粘性土的塑性指数和液性指数 （2）液性指数 液性指数（

42、IL）是指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用小数表示，即,从式中可见，当土的天然含水量小于塑限时， IL小于0，天然土处于坚硬状态；当土的天然含水量大于液限时， IL大于1，天然土处于流动状态；当土的天然含水量在液限与塑限之间时，即IL在01 之间，则天然土处于可塑状态。因此可以利用液性指数IL来表征粘性土所处的软硬状态， IL值愈大，土质愈软；反之，土质愈硬。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 2、 粘性土的塑性指数和液性指数 （2）液性指数,根据岩土工程勘察规范（GB50021-2001）。建筑地基基础设计规范（GB500072002,）等国家标准

43、中的规定，粘性土的状态根据液性指数值可划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑5种，其划分标准见表。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 2、 粘性土的塑性指数和液性指数 （2）液性指数,应当指出，土的塑限和液限都是用扰动土样进行测定的，所以表中对粘性土状态分类是针对结构已彻底破坏的土而言的。对于天然土由于其在自重作用下已有很长的历史，具有一定的结构强度，其实际状态可能与表中的粘性土分类状态不完全一致，但当土的结构遭到破坏后，它的状态会将与表中的粘性土分类状态保持一致。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 3、灵敏度 触变性是粘性土区别于其他土体的

44、特征之一。对于粘性土的触变特性，一般用灵敏度进行定量评价。 所谓灵敏度是指原状粘性土试样与具有相同含水量的同种粘性土的重塑试样的无侧限抗压强度的比值，即,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 3、灵敏度 对于饱和软粘性土，由于其土颗粒间的孔隙已被水完全充满，可以近似地认为其内摩擦角等于0，此时土的无侧限抗压强度与抗剪强度相等，均等于土的粘聚力，土的灵敏度也可以用下式表示：,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 3、灵敏度 根据灵敏度的高低，粘性土可以分为低灵敏度土、中灵敏度土和高灵敏度土% 类，原工业与民用建筑工程地质勘察规范（TJ211997）

45、中的分类标准如下：,土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。所以在工程施工中应注意保护土体，尽量减少对土体结构的破坏。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 4、活动度 如上所述，粘性土的颗粒组成多为由化学风化生成的次生粘土矿物，并且粘性土的工程特征与土的含水量有着密切的关系，因此，粘土矿物与水之间作用的强烈程度会对土的工程特性产生影响。 例如，因高岭石类矿物与水之间的作用比较弱，主要由高岭石组成的粘性土的胀缩性和压缩性等均较小；蒙脱石与水作用很强烈，当粘性土中含蒙脱石较多时，其胀缩性和压缩性等将都很大。工程中将粘性土矿物与水之间作用的强烈程度称为粘性

46、土矿物的活动性。 粘性土矿物与水之间作用的越强烈，则粘性土矿物的活动性越高，由这类矿物所组成的土的工程性质越差。因此，在实际丁程中有时需要对工程土体的组成矿物的活动性进行分析。这种分析常用指标为活动度。,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 4、活动度 所谓活动度是指土的塑性指数Ip与胶粒（粒径小于0.002mm 的颗粒）含量百分数的比值，即,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,二、粘性土的工程特征指标 4、活动度 土的活动度越高，说明土中组成矿物的活动性越高或土中高活动性矿物（如蒙脱石）所占的比例越高，土的工程性质越差。在实际工程中，可按活动度A 的大小把粘性土划分为

47、不活动性粘性土、正常粘性土和活动性粘性土3 类，具体分类标准如下：,返回,1.5 粘性土的工程地质特征,三、粘性土工程特征的影响因素 综上所述，不难看出粘性土的工程特征归根到底是由土自身的组成特点和含水量所共同决定的，具体影响因素如下。,1、土的矿物成分 土中含蒙脱石等亲水矿物越多，矿物与水之间的作用越强烈，土的胀缩性和压缩性越大，总体工程特性越差；土中含易溶盐越多，易溶盐溶解前后的结构强度差别越大，土的触变性越强，灵敏度越高。 2、 含水量随着含水量的变化，粘性土可以具有不同的稠度，从而表现出不同的工程特性。土的含水量越高，土的压缩性越大，强度越低，总体工程特性越差。,返回,1.5 粘性土的

48、工程地质特征,三、粘性土工程特征的影响因素 综上所述，不难看出粘性土的工程特征归根到底是由土自身的组成特点和含水量所共同决定的，具体影响因素如下。,3、土的形成及受荷历史 和无粘性土一样，粘性土的工程特性与其形成历史的关系也非常密切，具体特征和无粘性土相同。,主要内容,1.1 土的成因类型及堆积年代,1.2 地基土的工程分类,1.6 特殊土的工程地质特征,1.0 概述,1.3 土的物质组成及物理力学指标,1.7 土的描述和鉴定,下一页,1.4 无粘性土的工程地质特征,1.5 粘性土的工程地质特征,1.6 主要特殊土的工程性质,特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构、工程性质也较特殊的土。是在一定

49、的条件下形成的，其分布有明显的区域性特征。,特殊性土的种类有： 沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土 南方和中南地区的膨胀土 西南亚热带湿热气候条件下的红黏土 西北、华北干旱气候区的黄土 西北、华北干旱气候区的盐渍土 高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土 各地人类工程活动的人工填土,1 软土,是在静水或水流缓慢的环境中沉积，并有微生物的参与，含有较多有机质的疏松软弱黏性土。,分布: 沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相； 内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相。,分类： 孔隙比e 1.7时,称淤泥; 1.7e1.0 时,称淤泥质土; 5%60%时,称泥炭。,1.6 主要特殊土的工程性质,1 软土,工程特性： 含

50、水率高，天然含水率液限，软塑流塑状态。 渗透性低，水平向渗透系数较大。 压缩性高，变形大而不均匀; 变形稳定历时长强度低, 与加荷速度和排水条件有关 显著的触变性(高灵敏度)和流变性 流变(Rheology)：在一定荷载下，土的剪切变形随时间增长的特性。 触变(thixotropy)：土受扰动后强度降低，但随时间增长强度能部分恢复的性能。,2.4 主要特殊土的工程性质,软土地基要满足承载力和变形要求，否则要进行人工处理!,换土垫层法,某工地深层搅拌桩,深层搅拌桩防渗墙,2009年5月，新建镇江市金山湖湖岸工程现场，建设者正在给大面积地基盖“棉被”“栽水带”。 湖岸工程主要是采取开挖原有鱼塘塘底