土石方工程_土的工程性质及分类概要

1、 一、土的生成与特性一、土的生成与特性 （一）土的生成（一）土的生成 不同的风化作用，形成不同性质的土。风化作用有不同的风化作用，形成不同性质的土。风化作用有下列三种：下列三种： 1.物理风化物理风化总称无粘性土。总称无粘性土。 2.化学风化化学风化岩石碎屑与水、氧气和二氧化碳等物岩石碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质接触，产生一种新的成份质接触，产生一种新的成份次生矿物，总称为次生矿物，总称为粘性土。粘性土。 3.生物风化生物风化由动、植物和人类活动对岩体造成的由动、植物和人类活动对岩体造成的破坏，称生物风化。破坏，称生物风化。 （二）土的特性 1.压缩性大压缩性大 弹性模量（土称变形模量）饱和

2、细砂的压缩性比弹性模量（土称变形模量）饱和细砂的压缩性比 C20混凝土大混凝土大1600倍。粘性土压缩性往往比饱和细砂还要倍。粘性土压缩性往往比饱和细砂还要大。大。 2.强度低强度低 土的强度指抗剪强度。土的强度指抗剪强度。 3.透水性大透水性大二、土的三相组成二、土的三相组成n土由矿物固体颗粒、水和气体三部分组成，称为土的土由矿物固体颗粒、水和气体三部分组成，称为土的三相组成。三相组成。n固体气体（液体固体气体（液体0）为干土。）为干土。干粘土坚硬，干砂松干粘土坚硬，干砂松散；散；n固体液体气体为湿土。固体液体气体为湿土。湿的粘土多为可塑状态；湿的粘土多为可塑状态；n固体液体（气体固体液体（

3、气体0）为饱和土。）为饱和土。饱和粉细砂受震动饱和粉细砂受震动可能产生液化；饱和粘土地基沉降需很长时间才能稳可能产生液化；饱和粘土地基沉降需很长时间才能稳定。定。 三、土的三相比例指标三、土的三相比例指标（一）实测指标（一）实测指标 1、土的密度（、土的密度（） 定义：定义：原土状态下，单位体积的土的质量。原土状态下，单位体积的土的质量。 公式：公式： 单位：单位：g/cm3、t/m3 试验测定方法：试验测定方法：环刀法环刀法 通常，通常，砂土=1.62.0 t/m3； 粘性土和粉土=1.82.0 t/m3Vm2、土的相对密度（比重、土的相对密度（比重 ）定义：定义：土粒密度与40C时纯水密度

4、之比。公式：公式： 无量纲数值上等于土粒密度,同一类土比重变化幅度较小。试验测定方法：试验测定方法：比重瓶法3、土的含水量（、土的含水量（ ）定义：定义：土中水的质量与土粒质量之比（%）。公式公式:试验测定方法：试验测定方法：烘干法含水量是表示土湿度的一个重要指标。同一类土其强度随着含水量的增大而降低,对粘性土、粉土影响较大，对粉砂、细砂稍有影响，对碎石土等无影响。11wsssVmdsd%100wsmm 4、土的重度（、土的重度（） 定义：定义：单位体积土所受的重力。 公式：公式： 单位：单位：kN/m3 通常，砂土=16 20 kN/m3； 粘性土和粉土=1820 kN/m3 5、土的干密度

5、（、土的干密度（ ） 定义：定义：单位体积土中土粒质量。 公式：公式： 工程上常以土的干密度来评价土的密实程度，常用来控 制填土的施工质量，其值一般为1.3 1.8 t/m3。ggVmVGdVmsd 6、土的饱和重度（ ） 定义：土中孔隙完全被水充满时土的重度。 公式： 土的饱和重度一般为1823 7、土的孔隙比（ ） 定义：土中孔隙体积与土粒体积之比。 公式： 小数表示 孔隙比是表示土的密实程度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。一般，1.0的土是疏松的，压缩性高。satVVGVssatw3/10mkNgww3/mkNsVVVe eee 8、土的孔隙率（ ） 定义：土中孔隙

6、体积与总体积之比。 公式： 9、土的饱和度（ ） 定义：土中水的体积与孔隙体积之比。用百分数表示 公式： 表1-3 砂土湿度状态的划分%100VVnVnrS%100VwrVVS湿 度稍 湿很 湿饱 和饱和度 50%50%80%rSrSrS四、无粘性土的密实度四、无粘性土的密实度（一）无粘性土（一）无粘性土 泛指砂土和碎石土泛指砂土和碎石土。（二）判别砂土密实度的方法（二）判别砂土密实度的方法（P9） 1、用天然孔隙比的大小判别；、用天然孔隙比的大小判别； 2、用砂土相对密度判别；、用砂土相对密度判别； 判别公式：判别公式： 3、现场标准贯入试验锤击数（、现场标准贯入试验锤击数（N）判别；）判别

7、； 4、野外鉴别、野外鉴别 minmaxeeeeDr五、粘性土的物理特性五、粘性土的物理特性（一）界限含水量（一）界限含水量定义：定义：粘性土从一种状态到另一种状态的分界含水量。粘性土从一种状态到另一种状态的分界含水量。种类：种类：液限（液限（ ）、塑限（）、塑限（ ）、缩限（）、缩限（ ）（二）塑性指数和液性指数（二）塑性指数和液性指数1、塑性指数：、塑性指数：液限和塑限（省去液限和塑限（省去%）的差值。）的差值。 塑性指数能全面反映影响粘性土的各种因素，规范按塑性指数能全面反映影响粘性土的各种因素，规范按塑性指数对粘性土分类。塑性指数对粘性土分类。 pLspLpI 2、液性指数 定义：定义

8、：粘性土的含水量和塑限的差值（省去粘性土的含水量和塑限的差值（省去%）与塑性指数）与塑性指数之比。之比。 公式：公式： 液性指数是判别粘性土软硬状态的指标，根据液性指数的液性指数是判别粘性土软硬状态的指标，根据液性指数的不同，可将粘性土划分为以下几种：不同，可将粘性土划分为以下几种： 表1-5 粘性土状态的划分 pppLpLII状 态坚 硬硬 塑可 塑软 塑 流 塑液性指数 00 0.250.25 0.750.751.0LILILILILI六、土的分类六、土的分类（一）土的工程分类：（一）土的工程分类：分为松软土、普通土、坚土、砂分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石

9、等砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等8类类16级级（二）地基土的分类（二）地基土的分类 1.岩石岩石工程性质：微风化的硬质岩石为最优良的地基。强风化的工程性质：微风化的硬质岩石为最优良的地基。强风化的软质岩石工程性质差。软质岩石工程性质差。2.碎石土碎石土定义：粒径定义：粒径d2mm的颗粒含量超过的颗粒含量超过50%的土称碎石土。的土称碎石土。定名：粒径由大至小分漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、定名：粒径由大至小分漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾六种，见表角砾六种，见表15。 表表15碎石土定名碎石土定名土的名称土的名称颗粒形状颗粒形状粒组含量粒组含量漂石漂石圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为

10、主粒径大于粒径大于200mm的颗粒超的颗粒超过全重过全重50%块石块石棱角形为主棱角形为主卵石卵石圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主粒径大于粒径大于20mm的颗粒超过的颗粒超过全重全重50%碎石碎石棱角形为主棱角形为主圆砾圆砾圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主粒径大于粒径大于2mm的颗粒超过的颗粒超过全重全重50%角砾角砾棱角形为主棱角形为主3.砂土砂土定义：定义：粒径粒径d2mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%，且，且d0.075mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50%的土，称砂土。的土，称砂土。定名：定名：粒径由大到小分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂粒径由大到小分为砾砂、粗砂、中砂

11、、细砂、粉砂五种，见表五种，见表17。当砂土中，粒径小于当砂土中，粒径小于0.075mm的土的的土的IP10时，应以时，应以“含粘性土含粘性土”定名，如含粘性土粒砂。定名，如含粘性土粒砂。工程性质：常见的砾砂、粗砂、中砂为良好地基；粉细工程性质：常见的砾砂、粗砂、中砂为良好地基；粉细砂要具体分析，如为饱和疏松状态，则为不良地基。砂要具体分析，如为饱和疏松状态，则为不良地基。表表17砂土定名砂土定名土的名称土的名称粒粒 组组 含含 量量砾砂砾砂粒径大于粒径大于2mm的颗粒占全重的颗粒占全重2550%粒砂粒砂粒径大于粒径大于0.5mm的颗粒占全重的颗粒占全重50%中砂中砂粒径大于粒径大于0.25m

12、m的颗粒占全重的颗粒占全重50%细砂细砂粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒占全重的颗粒占全重85%粉砂粉砂粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒占全重的颗粒占全重50%4.粉土粉土粉土的性质介于粘性土与砂土之间。粉土的性质介于粘性土与砂土之间。密实度：根据天然孔隙比的大小，可分为密实、中密、稍密实度：根据天然孔隙比的大小，可分为密实、中密、稍密。密。湿度：根据饱和度分为三等：稍湿、很湿、饱和。湿度：根据饱和度分为三等：稍湿、很湿、饱和。工程性质：密实粉土性质好，饱和稍密的粉土地震时易产工程性质：密实粉土性质好，饱和稍密的粉土地震时易产生液化，为不良地基。生液化，为不良地基。 5、粘性土 指塑性

13、指数大于指塑性指数大于10的土。的土。 分为粉质粘土和粘土。分为粉质粘土和粘土。土的名称粉质粘土粘 土塑性指数10 17大于176、人工填土指人类活动形成的堆积物。指人类活动形成的堆积物。按堆积物的成份分为：按堆积物的成份分为：素填土：素填土：由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。杂填土：杂填土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土：冲填土：由水力充填泥沙形成的填土。由水力充填泥沙形成的填土。七、土的工程性质七、土的工程性质（一）压实性（一）压实性 压实是指用静力、振动、冲击等机械方法将

14、土中孔压实是指用静力、振动、冲击等机械方法将土中孔隙减少的过程。隙减少的过程。 土的压实效果决定于土的压实效果决定于压实能量压实能量和和含水量含水量。 * 最优含水量：最优含水量：在一定的压实能量下，使土最易被在一定的压实能量下，使土最易被压实且能达到最大干密度时的含水量。用压实且能达到最大干密度时的含水量。用 表示。表示。 * 最大干密度：最大干密度：与最优含水量相对应的干密度。用与最优含水量相对应的干密度。用 表示。表示。 * 压实系数：压实系数：施工时所控制的干密度与最大干密度之施工时所控制的干密度与最大干密度之比。用比。用 表示。在地基土受力层范围内要求达到表示。在地基土受力层范围内要

15、求达到0.940.96 。opmaxc 试验证明试验证明：w最佳含水量约与土的塑限相近，大致为最佳含水量约与土的塑限相近，大致为 ；粉土；粉土取取1418。w最佳含水量与压实能量有关，在填土压实程度不足时，可改最佳含水量与压实能量有关，在填土压实程度不足时，可改用大的压实能量补夯。用大的压实能量补夯。w在同类土中颗粒级配对压实效果影响很大，不均匀的容易压在同类土中颗粒级配对压实效果影响很大，不均匀的容易压实，均匀的不容易压实。实，均匀的不容易压实。w粘性土在最佳含水量时，压实到最大干密度，其饱和度一般粘性土在最佳含水量时，压实到最大干密度，其饱和度一般在在80%左右。左右。2pop （二）土的

16、可松性（二）土的可松性 天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽然振动夯实，仍然不能完全天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽然振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即即 w式中式中:w 土的最初可松性系数；土的最初可松性系数；w 最终可松性系数；最终可松性系数；wV1土在天然状态下的体积，土在天然状态下的体积，m3;wV2土挖出后在松散状态下的体积，土挖出后在松散状态下的体积，m3;wV3土经压（夯）实后的体积，土经压（夯）实后的体积，m3。 在土方工程中，最初可松性系数用以计算挖方装运

17、车辆及挖方机械的重在土方工程中，最初可松性系数用以计算挖方装运车辆及挖方机械的重要参数；最终可松性系数是计算填方时所需填土方量的重要参数。要参数；最终可松性系数是计算填方时所需填土方量的重要参数。12VVKs13VVKssKsK（三）土的压缩性（三）土的压缩性w定义：地基土在压力作用下体积减少的性质； (P15)w压缩系数（Mpa-1）w =（e1- e2）/（p2- p1）w e1、 e2：压力为p1、 p2时土的孔隙比（孔隙体积/土粒体积）w p1：工程实践中取100MPaw p2：工程实践中取200MPaw0. 1 Mpa-1 低压缩性土w0. 1 Mpa-1 0. 5 Mpa-1 中压

18、缩性土w0. 5 Mpa-1 高压缩性土作业作业w1.某工程开挖基坑土方工程量为6500m3，混凝土基础和地下室占有体积为3200m3 ，则应预留多少回填土（松散状态土）？若多余土方外运，外运土方为多少？如果用斗容量为3m3的汽车外运，需运几车？（已知土的最初可松性系数为1.27，最终可松性系数为1.05）w2.某梯形沟槽长200m，上口宽6m，底宽3m，槽深3m，在其底部直接铺设DN1000钢管，试计算挖土方量、填土方量、外运土方量。（计算时省略管壁厚度，设土的最初可松性系数为1.27，最终可松性系数为1.05）w1.解：预留松散状态土量为w V留=(V挖-V基) Ks/Ksw =(6500-3200) 1.27/1.05=