第6章土的工程地质特征.ppt

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1、第六章岩土的工程地质特征第六章岩土的工程地质特征n6.16.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质n6.2 6.2 土的水理性土的水理性质质 n6.3 6.3 土的工程地土的工程地质质分分类类n6.46.4 土的工程地质特征土的工程地质特征6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 一、土的物质组成一、土的物质组成 土土是是由由固固体体颗颗粒粒、颗颗粒粒间间的的孔孔隙隙水水和和气气体体组组成成的的三三相体系相体系固相、液相和气相固相、液相和气相。VaVwVvVsVmwmsm6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 土土的的

2、矿矿物物成成分分、颗颗粒粒大大小小、形形状状与与级级配配是是决决定定土土的的工工程程性性质质的的最最主主要要内内在在因因素素之之一一，也也是是对土进行分类的主要依据。对土进行分类的主要依据。1.土的矿物成分土的矿物成分物理风化与原生矿物化学及生物化学风化与次生矿物 6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 n2.2.土的土的粒度粒度成分成分n将土粒分为六大粒组:即漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾（角砾）颗粒、砂粒、粉粒和粘粒。n土中的土粒由粗粒到细粒变化时，土粒的矿物组成相应的由原生矿物向次生矿物转变，土粒的强度由强变弱，土的压缩性由低变高，透水性由强变弱。

3、6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 3.土的结构和构造土的结构和构造（1)1)土的结构土的结构n土的结构是指土粒或土粒集合体的大小、形状、相土的结构是指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与互排列与连结连结等等。n一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本三种基本类型类型。n a、b多为碎石土和砂土的结构c、d多为粘性土的结构abcd6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 3.土的结构和构造土的结构和构造（2)2)土的构造土的构造n在同在同一一土层中土层中，其结构不同部分其结构不同部分的的相

4、互排列的特征相互排列的特征称为土的构造。称为土的构造。n一般可分为层理构造、裂隙构造和分散构造。一般可分为层理构造、裂隙构造和分散构造。6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 二.土的土的物理性质物理性质土的密度:土的重力密度（重度）:土粒的相对密度（比重）:土的含水量:6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 二.土的土的物理性质物理性质土的孔隙性 孔隙率：孔隙比：土的孔隙度与孔隙比取决于土的结构状态，它们是表征土结构特征的重要指标；其值越大，土层中孔隙体积越大、结构越疏松；反之，结构越密实。6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质

5、土的物质组成及物理力学性质 三三.土的土的力学性质力学性质 包括压缩性、抗剪性及在动荷载作用下的一些性质。1.1.土的压缩性土的压缩性：（1)在一般压力作用下，土粒与水的压缩性很小，可忽略不计，故土的压缩可视为土中孔隙体积的减小。对于饱和土，压缩时，随着孔隙体积减小，土中孔隙水则被排出，其压缩过程实际上就是孔隙水压力的消散过程。砂土压缩性决定于砂土的颗粒大小、颗粒形状、原始孔隙率及相对密度等。粘土的压缩性取决于其矿物成分、结构构造、孔隙度、稠度状态及交换阳离子成分等。6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 三.土的土的力学性质力学性质 包括压缩性、抗剪性及在动荷载

6、作用下的一些性质。1.1.土的压缩性土的压缩性：（2)压缩性指标：压缩系数、压缩模量Es和变形模量E0压缩系数：压缩系数愈大，土的压缩性愈大。压缩模量Es：它是指土在完全侧限条件下受压时，相应的压力增量与应变增量之比值。变形模量E0：土的变形模量是土体在无侧限条件下轴向压应力与应变之比值。6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 三.土的土的力学性质力学性质 包括压缩性、抗剪性及在动荷载作用下的一些性质。2.2.土的土的抗剪性抗剪性：（1)土体在通常应力状态下的破坏主要表现为剪切破坏，因此，土的强度问题实质上是土的抗剪强度问题，即土的破坏一般是由荷载在土体中产生的剪

7、应力超过土体的抗剪强度产生的。对于无粘性土，其抗剪强度与土的密实度、土颗粒大小、形状、粗糙度和矿物成分以及粒径级配的好坏程度等因素有关。对于粘性大，其抗剪强度除与土的内摩擦角和所受的正压力有关外，还与土颗粒的粘聚力有关。6.1 6.1 土的物质组成及物理力学性质土的物质组成及物理力学性质 三.土的土的力学性质力学性质 包括压缩性、抗剪性及在动荷载作用下的一些性质。2.2.土的土的抗剪抗剪性性：（2)抗剪性指标：土的抗剪强度可表达为：粘性土 砂 土 6.2 6.2 土的土的水理性质水理性质 包括粘性土的稠度、塑性、胀缩性和崩解性以及土的透水性和毛细性等。1.稠度：粘性土因含水量变化而表现出的稀稠

8、软硬程度 塑性指数：Ip越大，土的可塑性就越强。液性指数：IL值愈大，土质愈软。包括粘性土的稠度、塑性、胀缩性和崩解性以及土的透水性和毛细性等。2.粘性土的抗水性粘性土的抗水性:粘性土与水作用而表现的胀缩、崩解程度，反映其抵抗因水而变形破坏的能力。土的胀土的胀缩缩性性：土的体积因浸水膨胀、失水收缩的性能。胀缩胀缩机理机理：粘性土因浸水（失水）而使土粒表面弱结合水膜变厚（变薄）所引起的。土的崩解性土的崩解性：粘性土在水中崩散解体的性能。崩解机理：崩解机理：由于土的水化，使颗粒间连接力减弱及部分胶结物溶解而引起的崩解。影响因素影响因素：物质成分、结构特征、含水量等。孔隙大，透水性好，结构连接差，则

9、崩解速度大。6.2 土的土的水理性质水理性质 包括粘性土的稠度、塑性、胀缩性和崩解性以及土的透水性和毛细性等。3.土的土的透水透水性性:水在土中渗透的能力 土的粒度成分对粗碎屑土及砂土的透水性影响较大，一般是颗粒愈粗、愈均匀、愈浑圆，土的透水性愈强。土愈密实，土中孔隙就愈少、愈小，土的透水性就愈弱 粘性土的透水性，还与土中胶体含量和交换阳离子成分有关。6.2 土的土的水理性质水理性质 6.3 6.3 土的工程地质分类土的工程地质分类 一、一、土的工程分类原则土的工程分类原则(1)考虑土的工程特性差异性的原则。(2)以成因、地质年代为基础的原则。(3)分类指标便于测定的原则。二、二、我国土的工程

10、分类我国土的工程分类 我国土的分类方法，一般将土按粒度成分或塑性指数划分为砾石类土(碎石类土)、砂类土和粘性土等。同时考虑土的特殊性质和形成条件，分为黄土类土、淤泥类土、膨胀类土、盐渍土、冻土和人工填土等特殊土类。6.3 6.3 土的工程地质分类土的工程地质分类 二、二、我国土的工程分类我国土的工程分类 1.岩土工程勘察规范和建筑地基基础设计规范的分类(1)根据土的堆积年代根据土的堆积年代:老堆积土、一般堆积土、新近堆积土(2)根据地质成因根据地质成因:残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、风积土和冰川沉积土(3)根据有机质含量根据有机质含量(Wu):无机土Wu5%、有机土5%Wu1

11、0%、泥炭质土10%Wu60%和泥炭Wu60%。(4)根据根据土的颗粒级配和塑性指数土的颗粒级配和塑性指数:碎石土、砂土、粉土 和粘性土。6.3 6.3 土的工程地质分类土的工程地质分类 二、二、我国土的工程分类我国土的工程分类2.2.根据根据土土的分类的分类标准标准的分类的分类 首先将土按其不同粒组的相对含量可划分为巨粒土和含巨粒的土、粗粒土、细粒土。划分标准见表6-7、表6-8、表6-9、表6-10、表6-11、表6-12和图6-10。6.4 6.4 土的工程地质特征土的工程地质特征 一、一般土一、一般土的工程地质特征的工程地质特征 1.1.砾石砾石类土的工程地质特征类土的工程地质特征 具

12、有孔隙大，透水性强，压缩性低和抗剪强度大的特点。一般承载力较高，可作为良好的天然地基，但强透水性，常导致基坑工程涌水问题，坝基和渠道的渗漏问题。6.4 6.4 土的工程地质特征土的工程地质特征 一、一般土一、一般土的工程地质特征的工程地质特征 2.砂类土的工程地质特征砂类土的工程地质特征 具有透水性强、压缩性低、压缩速度快、内摩擦角较大和抗剪强度较高的特点。其上述特性通常与砂粒大小和密实度有关。一般粗、中砂土的上述特性比较明显，可作为良好的地基，为较好的建筑材料，但可能产生涌水或渗漏等问题。粉、细砂土的工程地质性质相对较差，尤其是饱水的粉、细砂受振动后易产生液化，在动水压力作用下会产生流砂、管

13、涌问题。6.4 6.4 土的工程地质特征土的工程地质特征 一、一般土一、一般土的工程地质特征的工程地质特征 3.粘粘性土的工程地质特征性土的工程地质特征 具有压缩速度小而压缩量大，抗剪强度的大小主要取决于粘聚力，其内摩擦角较小。其工程特性主要取决于粘粒含量、稠度的变化。6.4 6.4 土的工程地质特征土的工程地质特征 二、特殊土二、特殊土的工程地质特征的工程地质特征 在特定地理环境或人为条件下形成的，具有工程意义上的特殊成分、状态和结构特征的土。它的分布一般具有明显的区域性。特殊土包括软土、湿陷性土、膨胀土、红粘土软土、湿陷性土、膨胀土、红粘土、盐渍土、多年冻土、人工填土人工填土、混合土、污染

14、土等。特殊土用作建筑物地基时，各具有与一般地基土明显不同的特殊性质，如忽视这些特征，则可能存在隐患，引起事故。6.4 6.4 土的工程地质特征土的工程地质特征 二、特殊土二、特殊土的工程地质特征的工程地质特征 1.1.软土软土 主要由细粒土组成的天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限、压缩性高（a1-20.5MPa-1）而强度低的土层，多具有高灵敏度的结构性。具有下列特殊性质具有下列特殊性质:高含水量、高孔隙比；透水性极弱；高压缩性；抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关。二、特殊土二、特殊土的工程地质特征的工程地质特征 2.2.湿陷性土湿陷性土 指浸水后产生附加沉降，其湿陷系

15、数大于或等于0.015的土。湿陷性土在我国分布很广泛，除常见的湿陷性黄土外，在干旱和半干旱地区，特别是山前洪积、坡积扇中常存在湿陷性碎石土和湿陷性砂土等，这种土在一定压力下浸水也常呈现强烈的湿陷性。黄土为第四纪的一种特殊陆相疏松堆积物，一般为黄色或黄褐色，颗粒成分以粉粒为主，富含碳酸钙，孔隙比常为1左右，具肉眼可见大孔隙，铅直节理发育，并含有大小不一、数量不等的结核和包裹体，被水浸润后在自重作用下显著沉陷。黄土的塑性较弱，一般无膨胀性，崩解性极强，透水性比粒度成分类似的一般粘性土要强，属中等透水性土。黄土在干燥状态下，压缩性中等，抗剪强度较高，但随湿度增高，压缩性急剧增大，抗剪强度显著降低。二

16、、特殊土二、特殊土的工程地质特征的工程地质特征 3.3.红粘土红粘土 指石灰岩、白云岩等碳酸类盐岩石，在高温潮湿的气候条件下形成并覆盖于基岩上的高塑性粘土，颜色为赤红、褐红或棕红色，粘粒含量较高，为粘性土，故称红粘土。具有下列特殊性质具有下列特殊性质:孔隙比较大，一般1.11.7，与淤泥软土相似。但红粘土的压缩性则比软土小得多，属中等压缩性土，承载力较高；比重较大，一般2.9左右。这是由于其粘粒含量高，且富含铁质所致；天然含水量较大，几乎与塑限含水量相等，而液性指数较小。说明土中的水分以结合水为主，自由水较少。；抗剪强度较高。二、特殊土二、特殊土的工程地质特征的工程地质特征 4.4.膨胀土膨胀

17、土 是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率大于或等于40的粘性土。膨胀土一般强度较高，压缩性低，易被误认为工程性能较好的土，但由于其具有胀缩性，在膨胀土地区进行工程建设，如果不采取必要的设计和施工措施，会导致建筑物的开裂和损坏，其分布地区易发生浅层滑坡、崩塌、地裂及边坡坍塌等不良地质现象。二、特殊土二、特殊土的工程地质特征的工程地质特征 5.5.人工填土人工填土 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、冲填土四类。素填土素填土：由碎石、砂土、粉土或粘性土等一种或几种材料组成的填土。其工程性质取决于其密实度和均匀性。杂填土：杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土。由于杂填土颗粒复杂，排列无规律，造成杂填土的密实程度极不均匀。冲填土：冲填土：由水力冲填泥砂形成的沉积土，即在整理和疏泼江河航道时，有计划地用挖泥船，通过泥浆泵将泥砂夹大量水分，吹送至江河两岸而形成的一种填土。