土的工程性质与分类课件.ppt

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1、土的工程性质与分类,1,第四章土的工程性质与分类,土木工程地质,4.1 土的组成与结构、构造 4.2 土的物理力学性质及其指标 4.3 土的工程分类 4.4 土的成因类型特征 4.5 特殊土的主要工程性质,退出,土的工程性质与分类,2,4.1土的组成与结构、构造,4.1.1土的粒度成分,1、粒组划分、组成与土的工程性质关系,土的工程性质与分类,3,2、粒度成分对土工程性质影响的实质,组成土的颗粒大小不同，土的比面积不同，则土粒与水作用的表面能大小不同 天然土中不同大小颗粒的组成矿物类型不同，直接影响土的工程特性,3、粒度分析及其成果表示,颗粒级配累计曲线纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横

2、坐标表示土粒的粒径(对数坐标）,土的工程性质与分类,4,试验方法（筛分法）用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量的百分数,土的工程性质与分类,5,试验方法（密度计法）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,土的工程性质与分类,6,工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度,d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径,Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu5的土视为级配不良的土； Cu10的土视为级配良好的土,曲率系数Cc描述颗粒级配曲线

3、整体形态，表明某粒组是否缺失情况,对于砾类土或砂类土，同时满足Cu5和Cc=13时，定名为良好级配砂或良好级配砾,颗粒级配的描述,土的工程性质与分类,7,4.1.1 土的矿物成分,1、原生矿物颗粒粗大，物理、化学性质一般比较稳定，对土的工程性质影响比其它几种矿物小得多，他们对土的工程性质影响的差异主要在于其颗粒形状、坚硬程度和抗风化稳定性等因素,2、不溶于水的次生矿物 粘土矿物含水硅酸盐、主要有高岭石；伊利石、水云母；蒙脱石 次生siO2（胶态和准胶态） 倍半养化物（Al2O3和Fe2O3）,3、可溶盐类及易分解的矿物 易溶盐主要有NaCl，CaCl2，Na2SO4.10H2O，Na2CO3.

4、10H2O 中溶盐主要有CaSO4.2H2O，MgSO4 难溶盐主要有CaCO3和MgCO3,4、有机质当有机质在粘性土中的含量达到或超过5（在砂土中的含量达到或超过3）时，开始对土的工程性质有显著的影响,土的工程性质与分类,8,4.1.3 土中水和气体及其与土粒的相互作用,1、土中水,结晶水,结合水,自由水,弱结合水,强结合水,气态水,液态水,固态水,毛细水,重力水,2、土中气体,封闭气体,游离气体,土的工程性质与分类,9,4.1.4 土的结构和构造,土颗粒本身特点土颗粒大小、形状和摩圆度及表面性质等 土颗粒之间相互关系粒间排列及其连结性质,1.单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉

5、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,1、土的结构土颗粒本身的特点和颗粒间相互关系的综合特征,土的工程性质与分类,10,2.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,3.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,土的工程性质与分类,11,4、软粘土的触变性和灵敏度,触变性土体经过扰动致使结构破坏时，土体强度剧烈减小，但如

6、果将其静置一定的时间，该土体强度又随静置时间的增大而逐渐有所增长、恢复的特性。,软粘土的触变性用灵敏度（st）指标做定量评价,低灵敏度土 1St2,中灵敏度土 2 St4,高灵敏度土 St4,土的工程性质与分类,12,土体构造特征反映土体在力学性质和其它工程性质的各向异性或土体各部位的不均匀性 土体的构造特征是决定勘察、取样或原位测试布置方案和数量的主要因素之一,1.对于碎石土，粗石状构造和假斑状构造是最普遍的,2、土的构造,粗石状构造,冰积层的假斑状构造,土的工程性质与分类,13,2.对于砂土和砂质粉土，各种不同形式的夹层、透镜体或交错层构造较为普遍,3.粘性土中，常见的有层状、显微层状构造

7、及各种节理构造,浅海沉积砂夹粘土层构造,风积砂的交错层构造,膨胀土体表层的裂隙构造,土的工程性质与分类,14,4.2 土的物理力学性质及其指标,4.2.1 土的三相比例指标,上一节,下一节,退 出,返 回,质量m,体积V,一、土的三相图,土的工程性质与分类,15,1.土的密度：单位体积土的质量,工程中常用重度来表示单位体积土的重力,重力加速度，近似取10m/s2,2.土粒相对密度ds（土粒比重）：土粒质量与同体积的4时纯水的质量之比,土粒相对密度变化范围不大：细粒土（粘性土）一般2.702.75；砂土一般为2.65左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小,二、直接指标,土的工程性质与分类,1

8、6,3.土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示,土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。,测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法,土的工程性质与分类,17,1.孔隙比e和孔隙率n,孔隙比e ：土中孔隙体积与土粒体积之比,2.土的饱和度Sr ：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示,饱和度描述土中孔隙被水充满的程度。干土Sr=0,饱和土Sr=100%。砂土根据饱和度分为三种状态:,孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示,Sr50%稍湿； 50Sr80%很湿； Sr80%饱和

9、,三、导出指标,土的工程性质与分类,18,3.不同状态下土的密度和重度,饱和密度sat ：土体中孔隙完全被水充满时的土的密度,干密度d ：单位体积中固体颗粒部分的质量,浮密度 ：土单位体积内土粒质量与同体积水的质量之差,土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个，土的天然密度，饱和密度sat，干密度d，有效密度 (kg/m3),相应的重度指标也有4个，土的天然重度，饱和重度sat，干重度d，有效重度 (kN/m3),土的工程性质与分类,19,土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有着密切关系

10、,1.孔隙比e,孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土，当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大，土愈松散,2.相对密实度Dr,砂土在天然状态下孔隙比,砂土在最密实状态时的孔隙比,砂土在最松散状态时的孔隙比,4.2.2 无粘性土的紧密状态,土的工程性质与分类,20,当Dr=0时， e=emax，表示土处于最疏松状态; 当Dr=1.0时， e=emin，表示土体处于最密实状态,3.按动力触探确定无粘性土的密实度,Dr0.2,松散状态,0.33Dr0.67,中密状态,0.67Dr1,密实状态,天然砂土的密实度，可按原位标准贯入试验的锤击数N进行评定。 天然碎石土的密实度，可按原位重

11、型圆锥动力触探的锤击数N63.5进行评定(GB50007-2002),未修正,修正后,0.2Dr0.33,稍密状态,土的工程性质与分类,21,1.粘性土的稠度状态,土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力,是粘性土最主要的物理状态特征,0,半固态,可塑状态,流动状态,塑限P,液限L,粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为土的稠度界限,液塑限测定根据土工试验方法标准(GB/T50123-1999)规定，采用液塑限联合测定仪进行测定。,缩限s,固态,4.2.3 粘性土的物理特征,土的工程性质与分类,22,液塑限联合测定法,下沉深度为17mm所对应的含水量为液限;下沉深度为2m

12、m处所对应的含水量为塑限，下沉深度为10mm所对应含水量为10mm液限,土的工程性质与分类,23,2.粘性土的塑性指数和液性指数,塑性指数IP是液限和塑限的差值(省去%)，即土处在可塑状态的含水量变化范围,说明：塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多,塑性指数就越高,说明：液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关系。当IL0时,P,土处于坚硬状态;当IL1时,L,土处于流动状态。根据IL值可以直接判定土的软硬状态,液性指数IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比,10mm液限,土的工程性质与分类,24,4.2.4 土的力学性质,1、压缩

13、性,压缩量的组成 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 空气的排出 水的排出,占总压缩量的1/400不到，忽略不计,压缩量主要组成部分,说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果,透水性好，水易于排出,压缩稳定很快完成,透水性差，水不易排出,压缩稳定需要很长一段时间,土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程, 基本概念,土的工程性质与分类,25,注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形,室内压缩试验,土的工程性质与分类,26,e0,p,e,e-p曲线,曲线A压缩性曲线B压缩性,根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线

14、, e-p曲线,土的工程性质与分类,27,压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高,根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标,1.压缩系数a 2.压缩模量Es 3.变形模量E0, 压缩指标,土的工程性质与分类,28,土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值,p1,p2,e1,e2,M1,M2,e0,e-p曲线,p,e,利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低,在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性,规范用p1100kPa、 p2200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性,a1-20.1MPa-1低压缩性

15、土 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中压缩性土 a1-20.5MPa-1高压缩性土,压缩系数a,土的工程性质与分类,29,土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限模量,说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低,变形模量E0,土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。,变形模量与压缩模量之间关系,其中,土的泊松比，一般00.5之间,压缩模量Es,土的工程性质与分类,30,2、土的抗剪强度, 土的强度破坏类型,基础,滑动面,滑动面,滑动面,挡土墙,土的工程性质与分类,31,试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）, 直接剪切试

16、验,土的工程性质与分类,32,1776年，库仑根据砂土剪切试验,f =tan,砂土,后来，根据粘性土剪切试验,f =c+ tan,粘土,c,库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力 的线性函数,c:土的粘聚力 :土的内摩擦角, 粘性土、无粘性土的抗剪强度,土的工程性质与分类,33,4.3 土的工程分类,4.3.1 土的工程分类原则和体系,上一节,下一节,退 出,返 回,分类原则：,工程特性差异性原则。,以成因、地质年代为基础的原则。,1、分类的目的和原则,分类指标便于测定的原则。,分类目的：,根据土类，可以大致判断土的基本工程特性，并可结合其它因素评价地基的承载力、抗渗流与抗冲刷稳定性等,

17、根据土类，可以合理确定不同土的研究内容和方法,当土的性质不能满足工程要求时，也根据土类确定相应的改良和处理方法,土的工程性质与分类,34,2、土的工程分类体系,建筑工程分类体系侧重把土作为建筑地基和环境，以原状土为基本对象，例如：建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)，岩土工程勘察规范（GB5002194）,材料系统的分类体系侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基等工程，故以扰动土为基本对象（GBJ145-90）,土的工程性质与分类,35,4.3.2 我国土的工程分类,1、土按堆积年代可划分以下三类 a.老堆积土第四纪晚更新世及其以前堆积的土层，一般超固结 b.一般堆积土第四

18、纪全新世（文化期以前）堆积的土层 c.新近堆积土文化期以来新近堆积的土层，一般为欠固结,2、土按地质成因分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰字土、冰水沉积土和风积土 3.根据有机含量分为无机土(Wu5%)、有机质土(5%Wu10%)、泥炭质土(10%Wu60%)、泥炭(Wu60%) 4.具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土成为特殊土，湿陷性土、红粘土、软土、混合土、填土、多年冻土、膨胀土、盐渍土、污染土,土的工程性质与分类,36,5、土按颗粒级配和塑性指数分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类,a.岩石的分类,颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩

19、体称为岩石，坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类,土的工程性质与分类,37,b.碎石土的分类,粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土,土的工程性质与分类,38,c.砂土的分类,粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土,土的工程性质与分类,39,d.粉土的分类,粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，塑性指数IP10的土称为粉土,e.粘性土的分类,粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，塑性指数IP10的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分,土的工程性质与分类,40,4.4 土的成因类型

20、,4.4.1 残积土(Qel),概念：母岩经风化、剥蚀，未被搬运残留在原地的岩石碎屑 颗粒：表面粗糙，多棱角状，粗细不均，无层理构造，孔隙率大 特征：与基岩之间没有明显的界限，经常经过一个基岩风化层而过渡到新鲜基岩，土的成分和结构呈过渡变化,地质评价：在山坡的残积物分布地段，修筑建筑物注意不均匀沉降和土坡稳定性问题,土的工程性质与分类,41,4.4.2 坡积土(Qdl),概念：山坡上高出的残积物受重力或短期性水流（雨水、雪水）的洗刷、剥蚀、顺坡向下搬运到平缓的山坡或山麓处，逐渐堆积形成 颗粒：粒度成分有明显的分选性，颗粒由坡顶向坡角逐渐变细，坡积土表面的坡度越来越平缓 特征：厚度变化较大，土质

21、不均匀，在斜坡较陡地段厚度薄，坡角地段较厚，孔隙大，压缩性高,地质评价：修筑建筑物注意不均匀沉降和地基稳定性问题,土的工程性质与分类,42,4.4.3 洪积土(Qpl),概念：在山区，由暴雨或大量溶雪形成暂时性山洪急流，冲刷并搬运大量岩屑，流至山谷出口或山前倾斜平原，堆积而形成 颗粒：粒度成分有明显的分选性，谷口附近为大的块石、碎石、砾石和粗砂，谷口外较远地带颗粒变细，为分选性较好的砂类土、粘性土 特征：不规则粗细颗粒交替的层理构造，并往往存在粘性土夹层、局部尖灭和透镜体等构造,地质评价：作为地基较为理想（中间地带要注意形成的泉或湖泊由于植物的生长形成泥炭层）；透水性强，作为坝基容易渗漏,土的

22、工程性质与分类,43,洪积扇地形,土的工程性质与分类,44,4.4.4 冲积土(Qal),河床相：上游颗粒粗（块石、砾石、粗砂），下游颗粒细，有一定磨圆度，厚度大，一般超过几十米；古河床相土压缩性低，强度高，是良好地基；现代河床堆积物密实度差，透水性强，做水工建筑的地基容易渗漏，饱水的砂土还可能液化 河漫滩相：常为上下两层的“二元结构”，下层粗颗粒土、上层为细粒土或粉土、粉质粘土、粘土，常挟带淤泥或泥炭等；作为建筑物地基，注意其软弱夹层,土的工程性质与分类,45,特点：通常存在较厚的淤泥、泥炭、压缩性高，强度低，为不良地基,牛轭湖相,成因：由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成

23、凹岸被侵蚀。而凸岸水流减缓，在凸岸河水携带的泥沙就会沉积，河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲河。蛇曲河最后会裁弯取直。废弃的弯曲河道淤塞形成牛轭湖相,土的工程性质与分类,46,土的工程性质与分类,47,河口三角洲相,成因：河流搬运的大量泥砂，在河流入海口或入湖口沉积形成弧顶朝海，顶端向陆的巨大三角形堆积体,特点：厚度可达数百米；水上部分为砂土或粘性土，水下部分由海、湖堆积物混合而成；此种沉积层为新近沉积层；含水量大，压缩性高，承载力低。作为建筑地基，应慎重对待。但有时三角洲冲积土的最上层，由于经过长期的压实和干燥，形成所谓硬壳层，承载力较下面的高，可以作为低层建筑物地基。,土的工程性质与分

24、类,48,4.4.5 湖泊沉积物(Ql),分类：湖边沉积物、湖心沉积物、沼泽沉积物 湖边沉积物：湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积形成；近岸地带多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸则是细颗粒的砂土和粘性土；具有明显的斜层理构造，近岸承载力高，远岸则差些 湖心沉积物：河流和湖流挟带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成；主要为粘土和淤泥，常夹有细砂，粉砂薄层，压缩性高，强度低 沼泽沉积物：湖泊逐渐淤塞演变成沼泽，主要由半腐烂的植物残体和泥炭组成，含水量高，承载力极低,土的工程性质与分类,49,4.4.6 海洋沉积物(Qm),分类：滨海区、浅海区、陆坡区、深海区 滨海区：主要为卵石、圆砾和砂土，有些地方

25、存在粘性土夹层；具有基本水平或缓斜的层理构造；承载力较高，透水性较大 浅海区：主要为细砂、粘土、淤泥和生物化学沉积物；离海岸越近，颗粒越粗，离海岸越远，颗粒越细；层理构造；压缩性高，强度低 陆坡区：主要为有机质软泥 深海区：为有机质软泥,土的工程性质与分类,50,4.4.7 冰积土和冰水沉积土(Qgl),冰积土：由冰川或冰川消融挟带搬运形成的沉积物 冰碛物：由冰川消融沉积下来的岩石碎屑；分选性差，粒径可有巨砾、砾石、砂、粉砂、粘土等各种级别，大小混杂，以砾石为主，未经磨圆；冰川搬运距离短，碎屑成分与冰川发育地带基本一致；密度大，良好的建筑场地 冰水沉积物：以冰融水为主要动力经过再搬运而形成的沉

26、积物；可有带擦痕和溜光面的冰川砾石；有一定成层性，分选性，磨圆度,土的工程性质与分类,51,4.4.8 风积土(Qeol),概念：在干旱气候条件下，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 分类：风成沙、风成黄土 风成沙：磨圆度、分选性都较好，大多数沙粒由最稳定最坚硬的矿物颗粒（如石英等）组成，一般不存在云母；不含任何生物遗迹；单斜层理或交错层理；常可形成各种风积地形：沙波纹、沙堆、沙丘 风成黄土：灰黄色、棕黄色，疏松多孔的沉积物；以粉砂为主，稍显粘性，矿物成分以石英为主；无层理；具有湿陷性,土的工程性质与分类,52,沙波纹,沙丘,土的工程性质与分类,53,4.

27、5 特殊土的主要工程性质,4.5.1 软土,1、概念泛指淤泥和淤泥质土，是第四纪后期东南沿海地区的滨海相、泻湖相和溺谷相；内陆平原或山区湖相和冲积洪积沼泽相等静水或缓慢流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘土 10有机质含量5，称有机土 e1.5时，称淤泥，1.5e1.0时，称淤泥质土。 60有机质含量10，称泥炭质土，有机质含量60，为泥炭,2、组成和结构特征 粒度成分主要为粉粒和粘粒，粘粒含量达30%-60%；矿物成分主要为石英、长石、白云母及大量蒙脱石、伊利石等粘土矿物，少量溶盐和大量有机质；蜂窝状或絮状结构；层理发育、常具有薄层理状，含粉砂夹层或泥炭透镜体,土的工程性质与分类,

28、54,3、工程地质评价 由于软土地基具有压缩性高、强度低等特性，因此变形问题是软土地基的一个主要问题，表现为建筑物的沉降量大而不均匀、沉降速率大以及沉降稳定历时较长等特点。,2、物理力学指标 天然含水量高(多为5070，大于液限，sr95%)、孔隙比大(常为1.0-2.0，高达3-4) 透水性低（渗透系数为i106108 cm/s） 高压缩性（压缩系数一般为0.71.5Mpa-1） 抗剪强度低（不排水抗剪强度小于20KPa） 触变性(st：4-10)和蠕变性(次固结沉降不可忽视),4、软土处理 预压固结、换土垫层法、深层搅拌法等,土的工程性质与分类,55,4.5.2 湿陷性黄土,1、湿陷性黄土

29、的特征和分布 概念：黄土是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物 特征：颜色多为浅灰黄色或黄褐色；颗粒以粉粒为主(60-70%)，粘粒含量较少(10-20%)，粒度大小较均匀；含水量少(8-20%)；孔隙比大(1.0左右)，有肉眼可见大孔隙；垂直节理构造。 成因分类：原生黄土(没有层理的风成黄土)、次生黄土(原生黄土经过冲刷、搬运并重新沉积而形成的黄色具有层理和夹砂、砾石层的土状沉积物，又称黄土状土) 状态：黄土和黄土状土在天然含水量时，具有较高的强度和较小的压缩性。但遇水后，在自重应力或自重应力和附加应力共同作用下，有的会产生大量的沉陷变形，有的却并不发生湿陷。前者称为湿陷性黄土，

30、后者称为非湿陷性黄土。 分布：分布很广，湿陷性黄土约63万km2，遍布甘、陕、晋的大部分地区及豫、宁、冀、新疆、鲁、辽等部分地区，其湿陷性由西北向东南逐渐减弱，厚度变薄 年代早晚分类：老黄土一般无湿陷性，承载力高(400kpa以上)，新黄土一般有湿陷性，承载力较低,土的工程性质与分类,56,土的工程性质与分类,57,2、黄土湿陷性形成及影响因素 湿陷性形成原因：内在因素是结构特征及物质组成；外部条件是水的浸润和压力作用 影响湿陷的因素：颗粒组成、化学成分、主要物理性质指标（天然孔隙比和天然含水量）、浸水程度和压力大小。 骨架颗粒大，湿陷性强，骨架颗粒细，湿陷性弱 粘粒含量多，湿陷性弱 黄土中盐

31、类，难溶解盐多，湿陷性弱；可溶盐多，湿陷性强 天然孔隙比大，湿陷性强；天然含水量大，湿陷性减弱 一定的天然孔隙比、含水量下，浸水程度和压力大，湿陷性强，当压力增加到一个定值之后，湿陷性又随压力增大减弱 湿陷性从根本上与堆积年代和成因有关 堆积年代：随着年代越新，湿陷性越强 成因：风成原生黄土、洪积、坡积黄土有较大湿陷性 冲积黄土湿陷性小或无湿陷性,土的工程性质与分类,58,3、黄土湿陷性及湿陷性类型判别 湿陷性判别：室内压缩试验，在规定压力下测定湿陷性系数s来判定 s0.02，为非湿陷性黄土 s0.02，为湿陷性黄土,s0.03 为弱湿陷性 0.03s0.07 为中等湿陷性 s0.07 为强湿

32、陷性,土的工程性质与分类,59,6、湿陷性黄土地基的处理 湿陷性黄土地基处理的目的，主要是改善土的物理性质，消除或减少地基因浸水而引起的湿陷变形。目前国内常用的处理方法有换土垫层法、强夯法、土（或灰土或水泥土）桩挤密法、预浸法、深基础或桩基础。,5、湿陷性黄土地基的评价 黄土地基的湿陷性评价主要解决三个方面的问题：一是判定黄土是否具有湿陷性，二要判定湿陷的类型，最后判定黄土的湿陷等级。 等级：轻微、中等、严重、很严重。,4、黄土湿陷性起始压力psh的意义和用途 湿陷性黄土地基在某一压力下浸水开始出现湿陷，此压力为湿陷起始压力，可用现场浸水载荷试验或室内压缩试验确定 用于确定土层和场地的湿陷类型

33、 对于非自重湿陷性黄土地基，当建筑物荷重不大，扩大基础底面积，控制基底压力小于psh，则地基受水浸也不会湿陷了 对非自重湿陷性黄土地基，作用在土体上的饱和自重压力与附加应力之和小于时psh，则这一深度以下受水浸时不产生湿陷,土的工程性质与分类,60,4.5.3 红粘土,1、红粘土特征、分布与研究意义 红黏土是指出露地表的碳酸盐类岩石，在湿热气候条件下经风化、淋滤和红土化作用而形成的一种高塑性黏土，它常覆盖于基岩上呈棕红或褐红、棕红等颜色，液限大于50%。 次生红粘土是红粘土经流水搬运后任保留其基本特征，液限大于45%的坡、洪积粘土，其力学性能低于红粘土。 特征：土的状态一般从地表往下逐渐变软，

34、上部往往呈坚硬、硬塑状态，往往具有硬壳层。注意厚度变化大、裂隙发育、天然含水量和孔隙比很大，但强度高、压缩性低。 分布：红黏土一般分布在盆地、洼地、山坡或丘陵等地区。云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西等地区的低山、丘陵地带顶部和山间盆地、洼地、缓坡及坡角地带,土的工程性质与分类,61,2、红粘土的成分、物理力学特征及其变化规律 成分：一定数量的石英颗粒、大量的粘土颗粒(多水高岭石、水云母、胶体siO2、三水铝土矿等)，极少有机质 物理特征：天然含水量高，一般为40-60%，高达90% 密度小，天然孔隙比一般为1.4-1.7，高达2.0 高塑性，塑性指数一般为20-50 坚硬、硬可塑状态 力学

35、特征：较高的强度、较低的压缩性 不具有湿陷性 物理力学性质变化范围及其规律： 沿深度方向：随着深度的加大，其天然含水量、孔隙比和压缩性有较大提高，状态由坚硬、硬塑变为可塑、软塑、流塑状态，强度大大降低 沿水平方向：地势高处，天然含水量、孔隙比、压缩性均较低，强度高地势低处，则相反 平面分布上：原生残积红粘土比次生坡积红粘土的强度高 裂隙对红粘土强度和稳定性影响：裂隙破坏了土体的整体性和连续性，使土体强度显著降低，土体沿裂隙面成脆性破坏,土的工程性质与分类,62,3、确定红粘土地基承载力的几个原则问题 应按地区的不同，随埋深变化的湿度和上部结构情况，分别确定之 针对其强度随深度递减的特征，在无冻

36、胀影响、无特殊地质地貌和无特殊使用要求情况下，基础尽量浅埋 红粘土强度高，压缩性低；由于有些地方的红粘土厚度和性质很不均匀，从而容易形成很大沉降差，基础设计时以变形作为控制依据 考虑红粘土物理性质指标的垂直向变化，划分土质单元、分层统计、确定设计参数、按多层地基进行计算,土的工程性质与分类,63,4.5.4 膨胀土,1、膨胀土分布与研究意义 膨胀土是指含有大量的强亲水性矿物成分，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩且胀缩变形往复可逆的高塑性粘土。 分布：我国广西、云南、河南、安徽、四川、贵州、广东、新疆、海南等二十几个省（区），多为上更新世及以前的残积、冲积、洪积物。,2、膨胀土特征及其判别 工程

37、地质特征： 地形地貌特征：膨胀土一般分布在级以上的阶地、山前和盆地边缘丘陵地，埋藏较浅，地貌多呈微起伏的低丘陵坡和垄岗地形，一般坡度平缓。 土质特征：颜色呈黄、黄褐、灰白、花斑、棕红等色；由高分散的粘土颗粒组成；近地表部位常有不规则的网状裂隙 物理、力学及胀缩性指标：粘粒含量达35-85%，液限一般为40-50%，塑性指数多在22-35之间；天然含水量接近塑限，呈坚硬或硬塑状态；天然孔隙比小(0.50-0.80)；自由膨胀量超过40%；天然条件下土体强度较高，但由于裂隙的发育、含水量的增加都会大大降低强度,土的工程性质与分类,64,已有建筑物的变形、裂缝特征 在膨胀土地区已有建筑物的变形、破坏

38、总特征：建筑物破坏一般是在同一地貌单元的相同土层地段成群出现；低、轻房屋最易破坏、建筑物裂缝具有随季节变化而往复伸缩的性质；上宽下窄，水平裂缝外宽内窄，二楼裂缝比底层严重 按建筑物裂缝部位与形态特征表现为：山墙、内墙呈“倒八字”的垂直裂缝；外纵墙下端呈水平裂缝，基础向外扭转，墙体上部内倾；房屋角端裂缝严重；地坪多出现平行于外纵墙的通长裂缝,地基土上房屋开裂,外墙地基土收缩,土的工程性质与分类,65,膨胀土的判别方法和原则 目前我国对膨胀土采用综合判别法，根据现场的工程地质特征、自由膨胀率、建筑物的破坏特征综合判定。即采用现场调查、室内物理性质和胀缩特性试验指标鉴定相结合的原则,凡具有前述土体的

39、工程地质特征以及已有建筑物变形、开裂特征的场地，且土的自由膨胀率大于或等于40%的土，判定为膨胀土,土的工程性质与分类,66,3、影响膨胀土胀缩变形的主要因素 内在因素：土的粘粒含量和蒙脱石含量、土的天然含水量、密实度、结构强度等，如土中含蒙脱石越多，粘粒含量越大，土的天然孔隙比越小，则土的胀缩量越大。 外部因素：气候变化、地形地貌、建筑物地基不同部位的日照、通风、局部渗水影响等各种引起地基土含水量剧烈或反复变化的各种因素,4、膨胀土地基的等级划分和地基处理 对膨胀土地基的评价是根据地基土的胀缩变形对低层砖泥房屋的影响程度而定的。膨胀土规范规定：膨胀土地基的胀缩等级应按分级变形量分为三级。 常

40、用的地基处理方法有换土、预浸水、桩基等。其具体选用应根据地基的胀缩等级、地方材料、施工条件、建筑经验等综合技术经济比较后确定。,土的工程性质与分类,67,4.5.5 填土,1、填土分布概况与研究意义 填土是一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类活动而堆填的土，我国幅员广阔、历史悠久，因此各地区的填土也都各有特色 研究意义：如何评价、利用和处理填土层，将直接影响到基本建设的经济效益和环境效益,2、填土的工程分类及工程地质问题 分类：素填土、杂填土、冲填土 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，其中不含杂质或杂质很少 压实或堆填时间较长的素填土可以作为一般建筑物的天然地基 杂填土含有大量杂物的填土 以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土一般不宜作为建筑物地基，以建筑垃圾或一般工业肥料主要组成的杂填土，适当措施处理后可作为一般建筑物地基,土的工程性质与分类,68,冲填土由水力充填泥沙形成的沉积土 冲填土的颗粒组成和分布规律与所充填泥沙的来源及充填时的水力条件有着密切的关系；多数情况下，充填的物质为粘土和粉砂；在冲填入口，沉积的土粒粗，顺出口方向变细；纵横方向上不均匀，土层多呈透镜体状或薄层状构造 冲填土的含水量大，透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态 冲填土一般比同类沉积饱和土的强度低，压缩性高,土的工程性质与分类,69,退出,本章结束,