土的特性.docx

第 1 章 土的物理性质及其工程分类§1.1 土的三相组成自然界的土是由岩石经风化、搬运、积存而形成的。因此，母岩成分、风化性质、搬运过程和积存的环境是影响土的组成的主要因素，而土的组成又是打算地基土工程性质的根底。土是由固体颗粒、水和气体三局部组成的，通常称为土的三相组成，随着三相物质的质量和体积的比例不同，土的性质也就不同。1.1.1 土的固相土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最根本的物质， 称为土粒。对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和外形来描述。1. 土的矿物成分土中的矿物成分可以分为原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。次生矿物按其与水的作用可分为易溶的、难溶的和不溶的，次生矿物的水溶性对土的性质有重要影响。粘土矿物的主要代表性矿物为高岭石、伊利石和蒙脱石，由于其亲水性不同，当其含量不同时土的工程性质就各异。在以物理风化为主的过程中，岩石裂开而并不转变其成分，岩石中的原生矿物得以保存下来；但在化学风化的过程中，有些矿物分解成为次生的粘土矿物。粘土矿物是很细小的扁平颗粒，外表具有极强的和水相互作用的力量。颗粒越细， 外表积越大，这种亲水的力量就越强，对土的工程性质的影响也就越大。在风化过程中，在微生物作用下，土中产生简单的腐殖质，此外还会有动植物残体等有机物，如泥炭等。有机颗粒紧紧地吸附在无机矿物颗粒的外表，形成了颗粒间的连接，但是这种连接的稳定性较差。从外表上看到的土的颜色，在很大程度上反映了土的固相的不同成分和不同含量。红色、黄色和棕色一般表示土中含有较多的三氧化二铁，并说明氧化程度较高。黑色表示土中含有较多的有机质或锰的化合物；灰蓝色和灰绿色的土一般含有亚铁化合物，是在缺氧条件下形成的；白色或灰白色则表示土中有机质较少， 主要含石英或含高岭石等粘土矿物。固然，湿度会影响颜色的深浅，一般描述的是土处在潮湿状态的颜色。2. 土的粒度成分自然土是由大小不同的颗粒组成的，土粒的大小称为粒度。土颗粒的大小相差悬殊，大到几十厘米的漂石，小到几微米的胶粒。同时由于土粒的外形往往是不规章的，很难直接测量土粒的大小，只能用间接的方法来定量地描述土粒的大小及各种颗粒的相对含量。常用的方法有两种，对粒径大于 0.075mm 的土粒常用筛分析的方法，而对小于 0.075mm 的土粒则用沉降分析的方法。工程上常用不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗粒组成状况，这种指标称为粒度成分。 土的粒组划分10自然土的粒径一般是连续变化的，为了描述便利，工程上常把大小相近的土粒合并为组，称为粒组。粒组间的分界限是人为划定的，划分时应使粒组界限与粒组性质的变化相适应，并按肯定的比例递减关系划分粒组的界限值。对粒组的划分，各个国家不尽一样，我国现在常用的各粒组名称及其分界粒径尺寸见表1-1。表 1-1粒组划分标准GB5002194粒组名称粒组范围mm粒组名称粒组范围mm漂石块石粒组>200砂粒粒组0.0752卵石碎石粒组20200粉粒粒组0.0050.075砾石粒组220粘粒粒组<0.005 粒度成分及其表示方法土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量以干土质量的百分比表示，它可用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法。 表格法： 是以列表形式直接表达各粒组的相对含量。它用于粒度成分的分类是格外便利的，例如表 1-2 给出了 3 种土样的粒度成分分析结果。表 1-2粒组mm土样 A土样 B粒度成分分析结果%土样 C粒组mm土样 A土样 B土样 C10525.00.100.0759.04.614.4523.120.00.0750.018.137.6216.012.30.010.0054.211.110.516.48.00.0055.218.00.0010.50.2541.56.2<0.0011.510.00.250.1026.04.98.0 累计曲线法： 是一种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标按对数比例尺表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。表1 2 中的三种土的累计曲线如图 11 所示。图 1-1土的累计曲线在累计曲线上，可确定两个描述土的级配的指标： 不均匀系数dC=60ud(1-1)曲率系数10( d) 2C=30(1-2)sdd6010式中 d、d1030、d 分别为相当于累计百分含量为 10%、30%和 60%的粒径；60d 称为有效粒径；10d 称为限制粒径。60不均匀系数 Cu 反映大小不同粒组的分布状况，Cu<5 的土称为匀粒土，级配不良；Cu 越大，表示粒组分布范围比较广，Cu>10 的土级配良好。但如Cu 过大， 表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。曲率系数则是描述累计曲线整体外形的指标。 粒度成分分析方法对于粗粒土可以承受筛分法，而对于细粒土则必需用沉降分析法分析粒度成分。筛分法是用一套不同孔径的标准筛把各种粒组分别出来，这和建筑材料的粒径级配筛分试验是一样的。但很细的粒组却无法用筛分法分别出来，这是由于工艺上无法生产很细的筛布。按我国原有的标准，最小孔径的筛是 0.1mm，而的筛孔标准已改为 0.075mm，这相当于美国 ASTM 标准的 200 号筛。这是在国际上比较通用的标准，因此我国已经承受了这一标准，按的标准生产了孔径为0. 075mm 的筛子。在承受最小孔径的筛子作筛分试验时应当承受水筛的方法，才能把连结在一起的细颗粒分开。通过 0.075mm 筛子的土粒用筛分法无法再加以细分，这就需要用沉降分析法。沉降分析法是依据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的司笃克斯公式来确定各粒组相对含量的方法。但实际上土粒并不是球形颗粒，因此，用上述公式计算的并不是实际土粒的尺寸，而是与实际土粒有一样沉降速度的抱负球体的直径，称为水力直径。用沉降分析法测定土的粒度成分可用两种方法，即比重计法和移液管法。比重计是用来测定液体密度的一种仪器，对于不均匀的液体，从比重计读出的密度只表示浮泡形心处的液体密度。移液管法是用一种特定的装置在肯定深度处吸出肯定量的悬液，用烘干的方法求出其密度。用上述二种方法都可以求出土粒的粒径和累计百分含量。3. 土粒的外形土粒的外形是多种多样的，卵石接近于圆形而碎石颇多棱角，云母是薄片状而石英砂却是颗粒状的。土粒外形对于土的密实度和土的强度有显著的影响，棱角状的颗粒相互嵌挤咬合形成比较稳定的构造，强度较高；磨圆度好的颗粒之间简洁滑动，土体的稳定性比较差。土粒的外形与土的矿物成分有关，也与土的形成条件及地质历史有关。描述土粒的外形一般用肉眼观看鉴别的方法。固然，这些指标也只能用于定性的评价。体积系数VcV=6Vcp ( d) 3m(1-3)式中V 土粒体积，mm3；d 土粒的最大粒径，mm。mV 愈小，土粒愈接近于圆形。圆球状的Vcc= 1；立方体的Vc= 0.37；棱角状的土粒Vc更小。外形系数 FACF =B 2(1-4)式中 A 、 B 、C 分别为土粒的最大、中间和最小粒径。1.1.2 土的液相土的液相是指存在于孔隙中的水。通常认为水是中性的，在零度时冻结，但实际上土中的水是一种成分格外简单的电解水溶液，它和亲水性的矿物颗粒外表有着简单的物理化学作用。依据水与土相互作用程度的强弱，可将土中水分为结合水和自由水两大类。结合水是指处于土颗粒外表水膜中的水，受到外表引力的掌握而不听从静水力学规律，其冰点低于零度。结合水又可分为强结合水和弱结合水。强结合水在最靠近土颗粒外表处，水分子和水化离子排列格外严密，以致其密度大于1，并有过冷现象，即温度降到零度以下不发生冻结的现象。在距土粒外表较远地方的结合水称为弱结合水，由于引力降低,弱结合水的水分子的排列不如强结合水严密，弱结合水可能从较厚水膜或浓度较低处缓慢地迁移到较薄的水膜或浓度较高处，亦即可从一个土粒迁移到另一个土粒，这种运动与重力无关，这层不能传递静水压力的水定义为弱结合水。自由水包括毛细水和重力水。毛细水不仅受到重力的作用 ,还受到外表张力的支配，能沿着土的细孔隙从潜水面上升到肯定的高度。这种毛细上升对于大路路基的干湿状态及建筑物的防潮有重要影响。重力水在重力或压力差作用下能在土中渗流，对于土颗粒和构造物都有浮力作用，在土力学计算中应当考虑这种渗流及浮力的作用力。1.1.3 土的气相土的气相是指充填在土的孔隙中的气体，包括与大气连通的和不连通的。与大气连通的气体对土的工程性质没有多大的影响 ,它的成分与空气相像，当土受到外力作用时,这种气体很快从孔隙中挤出；但是密闭的气体对土的工程性质有很大的影响，密闭气体的成分可能是空气、水汽或自然气。在压力作用下这种气体可被压缩或溶解于水中,而当压力减小时，气泡会恢复原状或重游离出来。含气体的土称为非饱和土, 非饱和土的工程性质争论已成为土力学的一个分支。§1.2土的三相比例指标土的三相物质在体积和质量上的比例关系为三相比例指标。三相比例指标反映了土的枯燥与潮湿、疏松与严密，是评价土的工程性质的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不行缺少的根本内容。为了推导土的三相比例指标，通常把在土体中实际上是处于分散状态的三相物质抱负化地分别集中在一起，构成如图 12 所示的三相图。在图中，右边注明各相的体积，左边注明各相的质量。土样的体积 V 为土中空气的体积 Va 、水的体积 Vw 和土粒的体积 Vs 之和；土样的质量 m 为土中空气的质量 ma、水的质量 mw 和土粒的质量 ms 之和；通常认为空气的质量可以无视，则土样的质量就仅为水和土粒质量之和。三相比例指标可分为两种，一种是试验指标；另一种是换算指标。图 1-2土的三相组成示意1.2.1 试验指标通过试验测定的指标有土的密度、土粒密度和含水量。1、 密度 r单位体积土的质量称为土的质量密度，简称土的密度。r = m g / cm3(1-5)V土的密度常用环刀法测定，一般土的密度为1.62.20g / cm3。单位体积土所受的重力称为土的重力密度，简称土的重度，并以 表示：g = G V= mg V= rg (kN /m3)(1-6)式中： g 重力加速度， g= 9.810(m / s2)。2. 土粒相对密度比重 d土粒密度rss单位体积土粒的质量与 4 C 时水密度rw之比，称为土粒相对密度或土粒比重。md=ssVs× 1rw(1-7)一般土的土粒相对密度值见表 1-3。表 1-3土的类别砂 土土粒相对密度参考值粉 土粉质粘土粘 土土粒比重2.652.692.702.712.722.732.732.743. 土的含水量 w土中水的质量与土粒质量之比用百分数表示称为土的含水量。mw =w´ 100 %(1-8)ms含水量是表示土的湿度的一个指标，常用烘干法测定。1.2.2 换算指标除了上述三个试验指标之外，还有七个可以计算求得的指标，称为换算指标。1. 土的干密度 rd单位体积土中土粒的质量称为土的干密度。mr=sdV( t /m3)1-9土的干密度值一般为 1.31.8t/m3。工程上常以土的干密度来评价土的密实程度，并常用这一指标来掌握填土的施工质量。2. 土的干重度gd单位体积中土粒所受的重力称为土的干重度。g= G s= m s g = rg kN / m3(1-10)dVVd3. 土的饱和重度gsat土中孔隙完全被水布满时土的重度称为饱和重度。4. 土的有效重度g ¢g=s a tG+ gVswvVkN / m3(1-11)地下水位以下的土受到水的浮力作用，扣除水浮力后单位体积土所受到的重力称为土的有效重度。¢ =Gs - g wVsVkN / m3(1-12a)或g ¢ = g5. 土的孔隙比e- gs a tw(kN / m3)(1-12b)土中孔隙体积与土粒体积之比称为土的孔隙比。Ve =vV1-13s孔隙比是用来评价土的密实程度的一个重要指标。粘性土和粉土的孔隙比变化较大。6. 土的孔隙率n土中孔隙体积与总体积之比用百分数表示称为土的孔隙率。Vn =vV´ 100 %1-147. 土的饱和度 Sr土中水的体积与孔隙体积之比用百分数表示称为土的饱和度。VS= wrV´ 1 0 0%1-15v1.2.3 三相比例指标的换算土的三相比例指标之间可以相互换算。各指标换算公式列于表 1-4 中。【例题 1-1】某原状土样，试验测得土的自然密度 =1.7t / m3，含水量sw = 22 .2 % ，土粒比重d= 2 .72 。试求土的孔隙比e 、孔隙率n 和饱和度S。r【解】 e =d(1 + w ) r2 .72 ´ (1 + 0 .22 )sw - 1 =- 1 = 0 .952en =1 + er=0 .9521 + 0 .9521 .70= 0 .488 = 48 .8 %S= wd s =re0 .22 ´ 2 .720 .952= 0.629 = 62 .9%【例题 1-2】用环刀切取一土样，测得该土样体积为 60 3，质量为 114g。土样烘干后测得其质量为 100g。假设土粒比重ds孔隙比。= 2 .7 ，试求土的密度、含水量和【解】 r = mVm= 11460= 1 .9 g / cm 3 = 1 .9 t / m 3114 - 100w =wms´ 100 % =100´ 100 % = 14 %rde =w(1 + w )sr- 1 =1 ´ 2 .7 (1 + 0 .14 )1 .9- 1 = 0 .62表 1- 4土的三相比例指标换算公式指土粒比重标常用换算公式指标饱和重度常用换算公式d=sS erwgg=sat( d+ e )ws1 + e含水量w =S erds干重度g=dg1 + wgdw =ggg=dws1 + ed干密度r=dr1 + w重度g = g(1 + w )g =dg( d+ S e )wsrr=d rsw1 + ed1 + e有效重度g ¢ =g( d- 1)ws孔隙比gd(1 + w )e =- 11 + ewsgg ¢ = g- ge =gdsatwwsgd- 1e孔隙率n =1 + en = 1 -g饱和度Srg= wdesddwsS=w gdrn gw§1.3土 的 结 构土的构造是指土粒或团粒的大小、外形、相互排列及联结的特征。土的构造是在成土过成中渐渐形成的，它反映了土的成分、成因和年月对土的工程性质的影响。例如西北黄土的大孔隙构造是在干旱的气候条件下形成的， 而西南的红粘土是在湿热的气候条件下形成的。这两种土虽然都具有大孔隙，但成因不同，土粒间的胶结物质不同，工程性质也就截然不同。土的构造对土的工程性质有重要影响，但到目前为止还未能提出满足的定量方法来描述土的构造。土的构造按其颗粒的排列和联结可分为图 1-3 所示的三种根本类型。1. 单粒构造单粒构造是碎石土和砂土的构造特征。其特点是土粒间没有联结存在，或连结格外微弱， 可以无视不计。疏松状的单粒构造在荷载作用下，特别在振动荷载作用下会趋向密实，土粒移向更稳定的位置，同时产生较大的变形；密实状态的单粒构造在剪应力作用下会发生剪胀， 其特点体积膨胀，密度变松。单粒构造的严密程度取决于矿物成分、颗粒外形、粒度成分和级配的均匀程度。片状矿物颗粒组成的砂土最为疏松；浑圆的颗粒组成的土比带棱角的简洁 趋向密实；土粒的级配愈不均匀，构造愈严密。图 1-3 土的构造的根本类型a单粒构造；b蜂窝构造；c絮状构造2. 蜂窝状构造蜂窝状构造是以粉粒为主的土的构造特征，粒径在 0.02mm0.002mm 左右的土粒在水中沉积时，根本上是单个颗粒下沉，在下沉过程中碰上已沉积的土粒时，如土粒的引力相对自重而言已经足够地大，则此颗粒就停留在最初的接触位置上不再下沉，形成大孔隙的蜂窝状构造。3. 絮状构造絮状构造是粘土颗粒特有的构造，悬浮在水中的粘土颗粒当介质发生变化时，土粒相互聚合，以边-边、面-边的接触方式形成絮状物下沉，沉积为大孔隙的絮状构造。土的构造形成以后，当外界条件变化时，土的构造会发生变化。例如，土层在上覆土层作用下压密固结时，构造会趋于更严密的排列；卸载时土体的膨胀如钻探取土时土样的膨胀或基坑开挖时基底的隆起会松动土的构造；当土层失水干缩或介质变化时，盐类结晶胶结能增加土粒的联结；在外力作用下如施工时对土的扰动或剪应力的长期作用会弱化土的构造，破坏土粒原来的排列方式和土粒间构造，使絮状构造变为平行的重塑构造，降低土的强度，增大压缩性。因此，在取土试验或施工过程中都必需尽量削减对土的扰动，避开破坏土的原状构造。§1.4 粘性土的界限含水量1.4.1 粘性土的状态与界限含水量含水量很大时土就会成为泥浆，是一种粘滞流淌的液体，称为流淌状态； 含水量渐渐削减时，粘滞流淌的特点渐渐消逝而显示出塑性。所谓塑性就是指可以塑成任何外形而不发生裂缝，并在外力解除以后能保持已有的外形而不恢复原状的性质。当含水量连续削减时，则觉察土的可塑性渐渐消逝，从可塑状态变为半固体状态。假设同时测定含水量削减过程中的体积变化，则可觉察土的体积随着含水量的削减而削减，但当含水量很小的时候，土的体积却不再随含水量削减而削减了，这种状态称为固体状态。从一种状态变到另一种状态的分界点称为分界含水量，流淌状态与可塑状态间的分界含水量称为液限 wL；可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为塑限 wP缩限 w 。s；半固体状态与固体状态的分界含水量称为塑限 wP是用搓条法测定的。把塑性状态的土在毛玻璃板上用手搓条，在缓慢的、单方向的搓动中土膏内的水分渐渐蒸发，如搓到土条的直径为 3mm 左右时断裂为假设干段，则此时的含水量即为塑限 w。P液限 wL可用两种方法测定。我国承受平衡锥式液限仪测定，平衡锥重为 76g，锥角为 30º。试验时使平衡锥在自重作用下沉入土膏，当到达规定的深度时的含水量即为液限 w。L1.4.2 塑性指数可塑性是粘性土区分于砂土的重要特征。可塑性的大小用土处在塑性状态的含水量变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围愈大，土的可塑性愈好。这个范围称为塑性指数 IpI= w- wpLP(1-16)塑性指数习惯上用不带%的数值表示。由于塑性指数在肯定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种因素，故工程上常按塑性指数对粘性土进展分类。1.4.3 液性指数土的自然含水量是反映土中水量多少的指标，在肯定程度上说明白土的软硬与干湿状况。但仅有含水量确实定数值去不能精准地说明土处在什么状态。因此， 提出用液性指数来描述土的状态。液性指数是指粘性土的自然含水量和塑限的差值除去%与塑性指数之比，用 I表示，即Lw - wI=Pw = w=P(1-17)Lw- wILPP依据液性指数，可将粘性土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种状态，其划分标准见表 1-5。表 1-5粘性土状态的划分状态液性指数坚 硬硬 塑可塑软 塑流 塑I00< I0.250.25< I0.750.75< I1.0I>1LLLLL【例题 1-3】粘性土的液限为 41%，塑限为 22%，饱和度为 0.98，孔隙比为 1.55，比重为 2.75,试计算塑性指数、液性指数及确定粘性土状态。【解】w =S e0 .98 ´ 1 .55r=d2 .75s= 55 .2 %I= w- wPLP= 41 - 22 = 19w - w I=P LIP= 55 .2 - 2219= 1 .74 > 1故该粘性土为流塑状态。§1.5 砂土的密实度砂土的密实度对其工程性质有重要的影响。当其处于密实状态时，构造较稳定，压缩性较小，强度较大，可作为建筑物的良好地基；而处于疏松状态时，稳定性差，压缩性大，强度偏低，属于脆弱土之列。砂土的这些特性是由于它所具有的单粒构造所打算的。在对砂土进展评价时，必需说明它所处的密实程度。1.5.1 相对密实度承受自然孔隙比的大小来判别砂土的密实度，是一种较简捷的方法。但缺乏之处是它未反映砂土的级配和外形的影响。实践证明，有时较疏松的级配良好的砂土孔隙比，比较密实的颗粒均匀的砂土孔隙比小。此外，现场实行原状不扰动的砂样较困难，尤其是地下水位以下或较深的砂层更是如此。当砂土处于最密实状态时，其孔隙比称为最小孔隙比e，可将风干砂样分min批装入容器，承受振动或锤击夯实的方法增加砂样的密实度，直至密度不变时确定其最小孔隙比；而砂土处于最疏松状态时的孔隙比称为最大孔隙比 e，可取max风干砂样，通过长颈漏斗轻轻地倒入容器来确定； e 为砂土的自然孔隙比。然后可按下式计算砂土的密实度 D ：re_ eD m a x1-18re_ em a xm i n从上式可以看出，当砂土的自然孔隙比接近于最小孔隙比时，相对密实度接近于 1，说明砂土接近于最密实的状态；而当自然孔隙比接近于最大孔隙比则说明砂土处于最松散的状态，其相对密实度接近于 0。依据砂土的相对密实度可以按表 1-6 将砂土划分为密实、中密、松散三种密实度。表 1-6砂 土 密 实 度 划 分 标 准密实度相对密实度密实10.67中密0.670.33松散0.3301.5.2 标准掼入试验从理论上讲，用相对密实度划分砂土的密实度是比较合理的。但由于测定砂土的最大孔隙比和最小孔隙比试验方法的缺陷，试验结果常有较大的出入；同时也由于很难在地下水位以下的砂层中取得原状砂样，砂土的自然孔隙比很难准确测定，这就使相对密实度的应用受到限制，因此，在工程实践中通常用标准贯入锤击数来划分砂土的密实度。标准贯入试验是用规定的锤重63.5kg和落距76cm把标准贯入器带有刃口的对开管，外径 50mm，内径 35mm打入土中，记录贯入肯定深度30cm 所需的锤击数 N 值的原位测试方法。标准贯入试验的贯入锤击数反映了土层的松密和软硬程度。具体划分标准见表 1-7。表 1-7按标准贯入锤击数 N值确定砂土密实度密实度N 值松 散N10稍 密10<N15中 密15<N30密 实N>30§1.6 土的工程分类作为建筑物地基的岩石和土，可分为六类，即岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。1. 岩石岩石应为颗粒间结实联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。岩石结实程度应依据岩块的饱和单轴抗压强度 frk分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩表 1-8。当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能不进展该项试验时，可在现场通过观看定性划分表 1-9。岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。岩石的完整程度划分为完整、较完整、较裂开、裂开和极裂开表 1-10。当缺乏试验数据时，可按表 1-11 执行。表 1-8岩石坚硬程度的划分名 称坚硬岩硬质岩定性鉴定锤击声动听，有回弹，震手， 难击碎；根本无吸水反响较硬岩较软岩软质岩软 岩极软岩锤击声较动听，有稍微回弹，稍震手，较难击碎； 有稍微吸水反响锤击声不动听，无回弹，较易击碎；指甲可刻出印迹锤击声哑，无回弹，有凹痕， 易击碎；浸水后，可捏成团锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团代表性岩石未风化微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、 石英岩、硅质砾岩、石英砂岩、硅质 石灰岩等1. 微风化的坚硬岩；2. 未风化微风化的大理岩、板岩、石灰岩、钙质岩等1. 中风化的坚硬岩和较硬岩；2. 未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩等1. 强风化的坚硬岩和较硬岩；2. 中风化的较软岩；3. 未风化微风化的泥质岩泥岩等1. 风化的软岩；2. 全风化的各种岩；3. 各种半成岩表 1-9岩石坚硬程度的定性划分坚硬程度类别饱和单轴抗压强度坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩f>6060 f>3030 f>1515 f>55标准值 fMParkrkrkrkfrkrk完整程度等级 完整较完整较裂开裂开极裂开表 1-10岩体完整程度划分完整性指数>0.750.750.550.550.350.350.15<0.15注：完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方.选定岩体、块岩测定波速土的名称漂 石块 石卵 石碎 石圆 砾角 砾颗 粒 形 状圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主粒 组 含 量粒径大于 200mm 的颗粒超过总质量的 50% 粒径大于 20mm 的颗粒超过总质量的 50% 粒径大于 2mm 的颗粒超过总质量的 50%时应有代表性。名 称构造面组数掌握性构造面平均间距m代表性构造类型表 1-11岩体完整程度划分完整12>1.0整状构造较完整230.41.0块状构造较裂开> 30.20.4镶嵌状构造裂开>3<0.2碎裂状构造极裂开无序散体状构造重型圆锥动力触探锤击数 N63.555N63.51010N63.520N63.520N63.5密 实 度松 散稍 密中 密密 实2. 碎石土碎石土是指粒径大于 2mm 的颗粒超过总质量的 50%的土。依据颗粒大小和外形不同，可进一步分为漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾。分类标准见表1-12。碎石土没有粘性和塑性，属于单粒构造，其状态以密实度表示，分为松散、稍密、中密和密实表 1-13。表 1-12碎 石 土 的 分 类注：定名时应依据粒组含量栏从上到下以最先符合者确定。表 1-13碎石土的密实度注：本表适用于平均粒径小于等于 50mm 且最大粒径不超过 100mm 的卵石、碎石、圆砾。对于平均粒径大于 50mm 或最大粒径大于 100mm 的碎石土，可按标准附录 B 鉴别其密实度；表内N63.5为经综合修正后的平均值。3. 砂土砂土是指粒径大于 2mm 的颗粒不超过总质量的 50%，且粒径大于 0.075mm 的颗粒超过总质量的 50%的土。砂土可再分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。分类标准见表 1-14。表 1-14砂 土 的 分 类土的名称砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂粒组含量粒径大于 2mm 的颗粒含量占总质量的 25%50% 粒径大于 0.5mm 的颗粒含量占总质量的 50%粒径大于 0.25mm 的颗粒含量占总质量的 50% 粒径大于 0.075mm 的颗粒含量占总质量的 85% 粒径大于 0.075mm 的颗粒含量占总质量的 50%注：分类时应依据粒组含量栏从上到下以最先符合者确定。4. 粘性土粘性土是指塑性指数大于 10 的土。这种土中含有相当数量的粘粒小于0.005mm 的颗粒。粘性土的工程性质不仅与粒组含量和粘土矿物的亲水性等有关，而且与成因类型及沉积环境等因素有关。粘性土按塑性指数分为粉质粘土和粘土。分类标准见表 1-15。土 的 名 称塑 性 指 数粉 质 粘 土粘土10I 17pI >17P表 1-15粘 性 土 的 分 类注：塑性指数由相应于 76g 圆锥体沉入土样中深度为 10mm 时测定的液限计算而得。5. 粉土粉土为介于砂土与粘土之间，指塑性指数小于或等于 10、粒径大于 0.075mm的颗粒不超过总质量 50%的土。粉土含有较多的粒径为 0.0750.005mm 的粉粒，其工程性质介于粘性土和砂土之间，但又不完全与粘性土或砂土一样。粉土的性质与其粒径级配、包含物、密实度和湿度等有关6. 人工填土人工填土是指人类各种活动而堆填的土。如建筑垃圾、工业残渣废料和生活垃圾等。这种土积存的年月比较短，成分简单，工程性质比较差。按其组成物质及成因分为素填土、杂填土和冲填土。分类标准见表 1-16表 1-16人 工 填 土 的 分 类土的名称素填土 杂填土 冲填土组 成 物 质 及 成 因由碎石、砂土、粉土和粘性土等组成的填土含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的土由水力冲填泥砂形成的土【例题 1-4】对表 1-2 中的三个土样分别定名。【解】依据表中数据求得：土样 A 大于 0.5mm 的颗粒含量为 23.5%；大于0.25mm 的颗粒含量为 65%。土样 B 大于 2mm 的颗粒含量为 45%；大于 0.5mm 的颗粒含量为 65.3%。土样 C 大于 0.075mm 的颗粒含量为 60%。由表 1-9 知， 土样 A 为中砂，土样 B 为砾砂，土样 C 为粉砂。对于土样 B，大于 0.5mm 的颗粒含量为 63.5%，虽然也满足粗砂标准，但不能定名为粗砂。由于标准规定了定名时应从粗到细，以最先符合者为准。【例题 1-5】完全饱和的土样含水量为 30%，液限为 29%，塑限为 17%，试按塑性指数分类法定名，并确定其状态。【解】塑性指数： IP= w- wLP= 29 - 17 = 12液性指数： Iw - w=P= 30 - 17= 1 .08Lw- wLP29 - 17按表 1-15 的规定定名该土样为粉质粘土，按表 1-5 确定其状态为流塑状态。思考题与习题1-1 指标d、d1060、C、Cus各表示什么？如何用这些指标判别土级配的优劣？1-2 土的三相在量的比例上的变化对土的性质有什么影响？反映土含水量程度的有哪些指标？反映土的密度程度的有哪些指标？1-3 土中水分为几种类型？各有什么特点？什么是粘性土的界限含水量？ 与土中水的类型有什么关系？1-4 什么叫塑性指数？为什么可用它作为粘性土分类的指标？1-5 土的构造有哪些类型？各有什么特点？1-6 地基土分为几大类？各类土的划分依据是什么？如何具体定名？1-7 从一原状土样中取出一试样，由试验测得其湿土质量为 120g，体积为64 3，自然含水量 30%，比重 2.68。试求土的自然重度、孔隙比、孔隙率、饱和度、干重度、饱和重度和有效重度。1-8 某粘性土的含水量为 36.4%，液限为 48%，塑限为 25.4%，试求该土的塑性指数、液性指数，并确定土的名称和状态。1-9 某砂土的含水量为 28.5%，自然重度为 19kN/m3，比重为