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1、单元一 工程地质及勘察报告,项目一 岩石的物理性质及工程分类项目二 工程地质常识项目三 地质勘查,项目一 岩土的物理性质及工程分类,一 应知部分1 土的成因及组成1.1 土的成因土是地表的岩石在风化作用下形成大小不同的颗粒，在经过剥蚀、搬运、沉积等过程，在复杂的自然环境中所生成的各类沉积物。岩石风化分为物理风化和化学风化。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧
2、化、碳化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为极细颗粒的过程。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,1.2 土的组成土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称为三相体系。固相：土的颗粒、粒间胶结物；液相：土体孔隙中的水；气相：孔隙中的空气。1.2.1 土中的固体颗粒固体颗粒的大小、形状、矿物成分及粒组相对含量是决定土的物理力学性质的主要因素。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,a 粒组的划分：土是由大小不同的土粒所组成，粒径由粗到细的变化时，土的性质也发生相应的变化。根据土的分类标准（GBJ145-90）将土划分为六个粒组，见下表。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,粘土,细砂,粗砂,碎
3、石,卵石,碎石,粘土,项目一 岩土的物理性质及工程分类,b 土的颗粒级配土的颗粒级配，是指大小不同的土粒搭配在一起的比例情况，常以土中各个粒组的相对含量来表示。颗粒大小分析试验法：筛分法（0.07460mm）利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X（）。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,图6 摆筛图,项目一 岩土的物理性质及工程分类,项目一 岩土的物理性质及工程分类,密度计法（0.074mm）利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量的方法
4、。通过密度计测定土水悬浊液的密度来确定。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,级配曲线用半对数纸表示颗粒级配曲线横坐标(按对数比例尺)：表示某一粒径（d）；纵坐标：表示小于某一粒径的土粒百分含量（%）。,由颗粒级配曲线可知道某一粒径范围的百分含量！问题：如何判断级配的好坏？,项目一 岩土的物理性质及工程分类,级配良好土：曲线光滑连续，不存在平台段，坡度平缓级配不良土：级配曲线坡度陡峭，粗细颗粒均匀；级配曲线存在平台段，即存在不连续粒径。C 土粒的矿物成分土粒的矿物成分取决于母岩的矿物成分及所经受分化作用。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,1.2.2 土中的水和气土中的水按其形态可分为固态水、液
5、态水、气态水。固态水：冰气态水：水蒸气，对土的性质影响不大液态水：结合水和自由水结合水强结合水：紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体,项目一 岩土的物理性质及工程分类,弱结合水：紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱,项目一 岩土的物理性质及工程分类,自由水离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水称为自由水（分为毛细管水和重力水）。,1.毛细管水土中存在许多大小不同的相互连通的弯曲孔道，由于水分子与土粒分子之间的附着力和水气界面上的表面张力，于是，将引起迫使相邻土粒相互积紧的压力，这个压力称
6、为毛管水压力。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,自由水在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称微重力水。具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮力作用。当它在土孔隙中流动时，对所流经的土体施加渗流力（亦称动水压力、渗透力），计算中应考虑其影响。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,土中气体,土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体,1.非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大,2.封闭气体：受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后
7、变形达到稳定的历时,项目一 岩土的物理性质及工程分类,1.3 土的结构,在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关,a 单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态,项目一 岩土的物理性质及工程分类,项目一 岩土的物理性质及工程分类,b.蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构,c.絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液
8、介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构,项目一 岩土的物理性质及工程分类,项目一 岩土的物理性质及工程分类,土的结构性：指土的物质组成(主要指土粒，也包括孔隙)的空间相互排列，以及土粒间的联结特征的综合。土结构的影响：对土的物理力学性质有重要的影响。土结构的变化和意义：土的结构在形成过程中及形成之后，当外界条件变化时都会使土的结构发生变化。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,2 土的物理性指标2.1 三项基本指标a 土的重度土的重度亦称为容重，定义为单位体积土的重量，用表示，单位为kN/m3。表达式如下：,式中：W土的重量，单位为kN
9、；g重力加速度。,b 土的含水率w土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：,项目一 岩土的物理性质及工程分类,测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100105常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得,C 土粒比重ds土粒比重定义为土粒的质量（或重量）与同体积4时纯水的质量（或重量）之比（无因次），其表达式为：,项目一 岩土的物理性质及工程分类,项目一 岩土的物理性质及工程分类,2.2 粘性土的物理特征a 粘土的可缩性和界限含水量可缩性：指粘土在某含水量范围内时，可用外力塑成任何形状而不开裂，当外力移去后仍然保持原有的
10、形状。界限含水量：指粘性土由一种状态转变为另一种状态的分界含水量。液限（WL）从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，也就是可塑状态的上限含水率；塑限（Wp）从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率；缩限（Ws）从半固体状态转变为固体状态的界限含水率，亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。,b 塑性指数和液性指数1.塑性指数塑性指数：液限和塑限之差值（计算时去掉百分号）用Ip表示，取整数，即：,项目一 岩土的物理性质及工程分类,塑性指数越高，吸着水含量可能高，土的粘粒含量越高。,2.液性指数粘性土天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比为液性指数。用IL表示。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,式中：IL液性指数，以小数表示；w 土的天然含水率。,液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。当wwp时，IL0，土处于坚硬状态；wpwwL时，0IL1.0，土处于可塑状态；wLw时，IL1.0，土处于流动状态。,项目一 岩土的物理性质及工程分类,3 土的工程分类及现场鉴别方法(见教材),
