第一章土的物理性质及工程分类

第一章

土的物理性质及工程分类§2.1概述§2.2土的三相组成及土的结构§2.3土的物理性质指标§2.4无粘性土的密实度§2.5粘性土的物理特性§2.6土的渗透性§2.7土的压实原理§2.8地基土（岩）的工程分类主要内容土的物理性质概述岩石风化（物理、化学）作用岩石破碎化学成分改变搬运沉积大小、形状和成分都不相同的松散颗粒集合体（土）

土固相液相气相土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同性质

§2.1概述§2.2土的三相组成及土的结构气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响土体次要作用§2.2土的三相组成及土的结构一.固体颗粒物理状态力学特性粒径级配矿物成分颗粒形状§2.2土的三相组成及土的结构2.矿物成分原生矿物

石英、长石、云母等次生矿物

主要是粘土矿物，包括三种类型

高岭石、伊里石、蒙脱石一.固体颗粒粘土矿物:由硅片和铝片构成的晶包所组合而成§2.2土的三相组成及土的结构一.固体颗粒铝片的结构粘土矿物的晶格构造高岭石蒙脱石伊利石粒径比表面积胀缩性渗透性强度压缩性大10-20m2/g小大大小中80-100m2/g中中中中小800m2/g大小小大比表面积：单位质量土颗粒所拥有的总表面积9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大§2.2土的三相组成及土的结构一.固体颗粒§2.2土的三相组成及土的结构土粒的大小成为粒度。粒度不同、矿物成分不同，土的工程性质也就不同。天然土由无数大小不同的土粒组成，逐个研究它们的大小是不可能的，统称是将工程性质相近的土粒合并成一组称为粒组。划分粒组的分界尺寸成为界限粒径。按照界限粒径的大小土粒划分为：二.土粒粒组§2.2土的三相组成及土的结构粒组名称历经范围（mm）一般特性漂石或块石颗粒>200透水性好，无粘性，无毛细水卵石或碎石颗粒200~20透水性好，无粘性，无毛细水园砾或角砾颗粒20~2透水性好，无粘性，毛细水上升高度不超过粒径大小砂粒2~0.075易透水，当混入云母等杂物是透水性减小，而压缩性增加；无粘性，遇水膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大，但随粒径变小而增大粉粒0.075~0.005透水性小；湿时稍有粘性，遇水不膨胀，干时稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易出现冻涨现象粘粒<0.005透水性很小；湿时有粘性、可缩性，遇水膨胀大，干时收缩显著；毛细水上升高度大，且速度较慢土粒粒组的划分二.土粒粒组§2.2土的三相组成及土的结构1.土的颗粒级配工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为若干粒组，为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。试验方法筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm比重计法（沉降分析法）:适用于d＜0.075mm三.土粒粒组及分析试验筛分法用一套孔径不同标准的筛子，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。§2.2土的三相组成及土的结构三.土粒粒组及分析试验比重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§2.2土的三相组成及土的结构三.土粒粒组及分析试验颗粒粒径级配曲线纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标表示土粒的粒径(对数坐标）§2.2土的三相组成及土的结构三.土粒粒组及分析试验颗粒级配的描述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Cu＜5的土视为级配不良的土；Cu＞10的土视为级配良好的土

曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况对于砾类土或砂类土，同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配砂或良好级配砾§2.2土的三相组成及土的结构三.土粒粒组及分析试验土中的水

土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体颗粒的晶格内部外，还存在结合水和自由水1.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

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2.自由水存在于土粒电场影响范围以外，性质和普通水无异，能传递水压力，冰点为0℃，有溶解能力

以两种形式存在：毛细水、重力水§2.2土的三相组成及土的结构四.土中水§2.2土的三相组成及土的结构四.土中水结合水排列致密、定向性强密度>1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体的的特性温度高于100°C时可蒸发强结合水位于强结合水之外，电场引力作用范围之内外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性弱结合水自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动§2.2土的三相组成及土的结构四.土中水重力水是在重力和水位差作用下能在土中流动的自由水。它是土中其它类型水的来源。重力水具有融解能力，能传递静水和动水压力，并对土粒起浮力作用。应当指出，水是土的一个重要组成部分。根据实用观点，一般认为它不承受剪力，但能承受压力和一定的吸力；同时，说的压缩性很小，在通常所遇到的压力范围内，它的压缩量可以忽略不计。§2.2土的三相组成及土的结构四.土中水重力水土中毛细现象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石分析对象:

水柱§2.2土的三相组成及土的结构四.土中水对砂土强度的影响:毛细边角水,假凝聚力假定α=0,毛细压力2πrTcosα+ucπr2=0毛细压力非饱和土中毛细张力影响分析对象:水膜§2.2土的三相组成及土的结构四.土中水土中气体

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（自由气体）：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变形达到稳定的历时

§2.2土的三相组成及土的结构五.土中气土的结构

指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。一般分为：单粒结构、蜂窝结构及絮凝结构三种基本类型。

1.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

密实状态疏松状态§2.2土的三相组成及土的结构六.土的结构和构造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.絮凝结构：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，形成孔隙较大的絮凝结构蜂窝结构絮状结构§2.2土的三相组成及土的结构六.土的结构和构造土的构造土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造，二者都造成了土的不均匀性

1.层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征

2.裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物

§2.2土的三相组成及土的结构六.土的结构和构造一、土的三相图气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积V二、直接测定指标1.土的密度ρ：单位体积土的质量，一般采用“环刀法”测定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（Gs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：粘性土一般2.72～2.76；粉土一般2.70～2.71；砂土一般为2.65～2.69左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小Vv§2.3土的物理性质指标一.指标的定义气水土粒msmwmVsVwVVa质量m体积V3.土的含水量ω：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

§2.3土的物理性质指标一.指标的定义换算指标

气水土粒msmwmVsVwVVVa质量m体积V1.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

Sr≤50%稍湿；50％＜Sr≤80%很湿；Sr＞80%饱和§2.3土的物理性质指标一.指标的定义3.不同状态下土的密度和重度饱和密度ρsat

：土体中孔隙完全被水充满时的土的密度

干密度ρd

：单位体积中固体颗粒部分的质量浮密度ρ

：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，土的密度ρ，饱和密度ρsat，干密度ρd，浮密度ρ

(kg/m3),相应的重度指标也有4个，土的重度，饱和重度sat，干重度d，浮重度

(kN/m3)气水土粒msmwmVsVwVVVa质量m体积V§2.3土的物理性质指标一.指标的定义指标间的换算气水土粒dsρw

Vs＝11+e质量m体积V土的三相指标中，土粒比重ds，含水量ω和密度ρ是通过试验测定的，可以根据三个基本指标换算出其余各指标Vv=eωdsρw

ds（1＋ω）ρw

推导：换算关系式：§2.3土的物理性质指标二.指标的换算例题分析2.1【例】一块原装土样，经实验测得土的天然密度ρ=1.67t/m3，含水量ω=12.9%，土粒相对密度ds=2.67。求孔隙比e，孔隙率n和饱和度Sr

。【解】§2.3土的物理性质指标二.指标的换算例题分析2.2【例】某饱和土体积为97cm3，土的重力为1.98N，土烘干后重力为1.64N，求ω、e及d。§2.3土的物理性质指标二.指标的换算【解】饱和土体，指孔隙中全部被水充满，故三相图变成了两相图，已知图烘干后的重力也即土粒重力为1.64N，则水的重力为1.98-1.64=0.34N。水的体积VW=0.34/9.81×10-3=34.7cm3，土粒体积VS=97-34.7=62.3cm3，则：对无粘性土来说，土体的松密程度对土的工程性质影响很大。土的密实程度越高，压缩性越小，其工程特性越好；土的密实程度越低，压缩性越大，其工程特性越差。描述土的松紧程度的指标有干密度和孔隙比，密实度在一定程度上可用其孔隙比来反映无粘性土的孔隙比e的范围受土粒的大小、形状和级配的影响很大。因此即便两种无粘性土具有同样的孔隙比也未必表明他们处于同样的状态。在工程上一般用相对密实度Dr来衡量无粘性土的松紧程度。它是用无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判别的基准。§2.4无粘性土的密实度无粘性土的密实度

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§2.4无粘性土的密实度当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0<Dr≤0.33疏松状态0.33＜Dr≤0.67中密状态0.67＜Dr≤1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，可按原位重型圆锥动力触探的锤击数N63.5进行评定(GB50007-2002)

密实度按N评定砂石密实度按N63.5评定碎石土密实度松散稍密中密密实N≤10N63.5≤510＜N≤155＜N63.5≤1015＜N≤3010＜N63.5≤20N＞30N63.5＞20§2.4无粘性土的密实度粘性土的稠度状态稠度是指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固态可塑状态流动状态含水量ω（%）塑限ωP液限ωL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搓滚法：调制均匀的湿土样，在毛玻璃上搓滚成3毫米直径的土条，若这个时刻恰好出现裂缝，就把土条的含水率定为塑限。此外，液塑限测定可根据《土工试验规程》(SL237-007-1999)规定，采用液塑限联合测定仪进行测定。§2.5粘性土的物理特性一、粘性土的界限含水量

缩限ωS半固态液塑限联合测定仪下沉深度为10mm所对应的含水量为液限;下沉深度为2mm处所对应的含水量为塑限

§2.5粘性土的物理特性一、粘性土的界限含水量

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IL≤0时,ω≤ωP,土处于坚硬状态;当IL＞1时,ω＞ωL,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

状态液性指数坚硬硬塑可塑软塑流塑IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1§2.5粘性土的物理特性二粘性土的塑性、液性指数由于液限和塑限目前都是用扰动土测定的，土的结构已彻底破坏，而天然土一般在自重作用已有很长的历史，它获得了一定的结构强度，以至于土的天然含水率大于它的液限也未必一定会发生流动。含水率大于液限只是意味着：若土的结构遭到破坏，它将转变为粘滞泥浆。※注意：§2.5粘性土的物理特性二粘性土的塑性、液性指数例题分析【例】某砂土试样,试验测定土粒相对密度ds=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66/cm3。已知砂样最密实状态时称得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密实状态【解答】砂土在天然状态下的孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比相对密实度∈(0.33,0.67)中密状态§2.5粘性土的物理特性二粘性土的塑性、液性指数灵敏度St是衡量粘性土结构性对强度的影响。根据灵敏度可将饱和粘性土分为：低灵敏（1.0<St≤2.0）,中等灵敏（2.0<St≤4.0）和高灵敏（4.0<St）三类。土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低就越明显。触变性与结构性相反。饱和粘性土受扰动后，结构产生破坏，土的强度降低。但当扰动停止后，土的强度随时间又会逐渐增长，这是土体中土颗粒、离子和水分子体系随时间而逐渐趋于新的平衡状态的缘故。§2.5粘性土的物理特性三粘性土的灵敏度、触变性土的渗透问题概述浸润线流线等势线下游上游土坝蓄水后水透过坝身流向下游H隧道开挖时，地下水向隧道内流动

在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透

§2.6土的渗透性一、土的渗透定理达西定律1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究结论：水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比v=ki达西定律水力梯度，即沿渗流方向单位距离的水头损失

§2.6土的渗透性一、土的渗透定理达西定律适用范围与起始水力坡降达西定律讨论：砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系

密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗透;同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系

i0起始水力坡降虚直线简化达西定律适用于层流，不适用于紊流v=kiivO砂土0iv密实粘土§2.6土的渗透性一、土的渗透定理渗透系数及其确定方法一、渗透试验（室内）时间t内流出的水量1.常水头试验——整个试验过程中水头保持不变适用于透水性大（k>10-3cm/s）的土，例如砂土。

§2.6土的渗透性一、土的渗透定理

2.野外测定方法－抽水试验和注水试验法优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数地下水位≈测压管水面井抽水量Qr1rr2dhdrh1hh2不透水层观察井A=2πrhi=dh/dr缺点：费用较高，耗时较长实验方法：理论依据：§2.6土的渗透性一、土的渗透定理影响土渗透性的因素1.土粒大小与级配

细粒含量愈多，土的渗透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量愈多时，砂土的渗透系数就会大大减小。2.土的密实度

3.水的动力粘滞系数

同种土在不同的密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小。

动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘滞系数愈小，土的渗透系数则愈大。4.土中封闭气体含量

土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封闭气体含量愈多，土的渗透性愈小。§2.6土的渗透性一、土的渗透定理渗流力j和临界水力坡降1.渗流力——水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力，也称为动水力j(kN/m3)h2h1h21L沿水流方向放置两个测压管，测压管水面高差h水流流经这段土体，受到土颗粒的阻力，阻力引起的水头损失为h土粒对水流的阻力应为

土样面积根据牛顿第三定律，试样的总渗流力J和土粒对水流的阻力F大小相等，方向相反§2.6土的渗透性二、渗流力与渗流稳定性分析渗流作用于单位土体的力说明：渗流力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3

渗流力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对土体稳定性有显著的影响abc渗流力方向与重力一致，促使土体压密、强度提高，有利于土体稳定渗流方向近乎水平，使土粒产生向下游移动的趋势，对稳定不利渗流力与重力方向相反，当渗流力大于土体的有效重度，土粒将被水流冲出§2.6土的渗透性二、渗流力与渗流稳定性分析2.临界水力坡降———使土体开始发生渗透变形的水力坡降

GJ当土颗粒的重力与渗流力相等时，土颗粒不受任何力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力坡降即为临界水力坡降或

在工程计算中，将土的临界水力坡降除以某一安全系数Fs(2～3)，作为允许水力坡降[i]。设计时，为保证建筑物的安全，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降[i]内§2.6土的渗透性二、渗流力与渗流稳定性分析或渗透变形渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动，导致土体变形——渗透变形问题（流土，管涌）

1.流土——在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土粒群同时发生移动的现象

流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、淤泥等较易发生流土破坏§2.6土的渗透性二、渗流力与渗流稳定性分析2.管涌——在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象

土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏§2.6土的渗透性二、渗流力与渗流稳定性分析3.流土与管涌的判别——渗透变形的形式与土的类别、颗粒级配以及水力条件等因素有关

粘性土由于粒间具有粘聚力，粘结较紧，一般不出现管涌而只发生流土破坏；一般认为不均匀系数Cu>10的匀粒砂土，在一定的水力梯度下，局部地区较易发生流土破坏

对Cu>10的砂和砾石、卵石，分两种情况:1.当孔隙中细粒含量较少（小于30%）时，由于阻力较小，只要较小的水力坡降，就易发生管涌2.如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此时细料含量约为30%－35%），此时的阻力最大，一般不出现管涌而会发生流土现象§2.6土的渗透性二、渗流力与渗流稳定性分析三、例题分析【例】某土坝地基土的比重Gs=2.68，孔隙比e=0.82，下游渗流出口处经计算水力坡降i为0.2，若取安全系数Fs为2.5，试问该土坝地基出口处土体是否会发生流土破坏

【解答】临界水力坡降由于实际水力坡降i

<[i]，故土坝地基出口处土体不会发生流土破坏允许水力坡降§2.6土的渗透性二、渗流力与渗流稳定性分析渗流工程问题与处理措施

一、渗流工程问题1.地下水的浮托作用地下水不仅对水位以下的土体产生静水压力和浮托力，并对建筑物基础产生浮托力

2.地下水的潜蚀作用在施工降水等活动过程中产生水头差，在渗透力作用下，土颗粒受到冲刷，将细颗粒冲走，破坏土的结构。通常产生于粉细砂、粉土地层中

3.流砂流砂在工程施工中能造成大量的土体流动，使地表塌陷或建筑物的地基破坏，给施工带来很大的困难，影响建筑工程的稳定。通常易在粉细砂和粉土地层中产生，在地下水位以下的基坑开挖、埋设地下管道、打井等工程活动中常出现

§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施4.基坑突涌

当基坑下部有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚度，当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲毁基坑底板，这种现象称为基坑突涌§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施二、防渗处理措施1.水工建筑物渗流处理措施水工建筑物的防渗工程措施一般以“上堵下疏”为原则，上游截渗、延长渗径，下游通畅渗透水流，减小渗透压力，防止渗透变形

①垂直截渗

主要目的:延长渗径，降低上、下游的水力坡度，若垂直截渗能完全截断透水层，防渗效果更好。垂直截渗墙、帷幕灌浆、板桩等均属于垂直截渗

§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施②设置水平铺盖上游设置水平铺盖，与坝体防渗体连接，延长了水流渗透路径

粘土铺盖③设置反滤层砂垫层水位加筋土工布回填中粗砂抛石棱体设置反滤层，既可通畅水流，又起到保护土体、防止细粒流失而产生渗透变形的作用。反滤层可由粒径不等的无粘性土组成，也可由土工布代替，上图为某河堤基础加筋土工布反滤层

§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施④排水减压粘性土含水层减压井为减小下游渗透压力，在水工建筑物下游、基坑开挖时，设置减压井或深挖排水槽

§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施2.基坑开挖防渗措施①工程降水

采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位在基坑内（外）设置排水沟、集水井，用抽水设备将地下水从排水沟或集水井排出原地下水位明沟排水原水位面一级抽水后水位二级抽水后水位多级井点降水要求地下水位降得较深，采用井点降水。在基坑周围布置一排至几排井点，从井中抽水降低水位§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施②设置板桩

沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流路径，减小水力坡降钢板桩③水下挖掘

在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘

§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施土的冻胀土的冻胀问题1.冻胀和融陷对工程都产生不利影响高寒地区，发生冻胀时，是路基隆起，柔性路面鼓包、开裂，刚性路面错缝或折断。发生融陷后，路基土在车辆反复碾压下，轻者路面变得松软，重者路面翻浆；也会使房屋、桥梁发生不均匀下沉。

2.影响冻胀的因素：1.土的因素

2.水的因素3.温度的因素§2.6土的渗透性三、渗流工程问题与处理措施一、土的击实试验在试验室内通过击实试验研究土的压实性。击实试验有轻型和重型两种。击实筒护筒击锤导筒轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土，击实筒容积为947cm3，击锤质量为2.5kg。把制备成一定含水量的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击25下，击锤落高为30.5cm

重型击实试验适用于粒径小于40mm的土，击实筒容积为2104cm3，击锤质量为4.5kg，击锤落高为45.7cm

。分五层击实，每层56击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度§2.7土的压实原理二、填土的击实特性影响土压实性的因素很多，主要有含水量、击实功能、土的种类和级配等1.含水量的影响ρdmaxωρd0ωop当含水率较低时，击实后的干密度随含水量的增加而增大。而当干密度增大到某一值后，含水量的继续增加反招致干密度的减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，与它对应的含水量称为最优含水量

说明：当击数一定时，只有在某一含水量下才获得最佳的击实效果

§2.7土的压实原理2.击实功能的影响说明：填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过低，填土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土的其他力学性质。因此，在实际施工中填土的含水率控制得当与否，不仅涉及到经济效益，而且影响到工程质量ω0ρd击数403020饱和线1.土料的最大干密度和最优含水量不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大,最优含水量逐渐减小。然而，这种变化速率是递减的。同时，光凭增加击实功能来提高土的最大干密度是有限的

2.当含水量较低时击数的影响较显著。当含水量较高时，含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线，这时提高击实功能是无效的§2.7土的压实原理3.土类和级配的影响击实试验表明，在相同击实功能下，粘性土粘粒含量愈高或塑性指数愈大，压实愈困难，最大干密度愈小，最优含水量愈大无粘性土的击实曲线和粘性土击实曲线不同，在含水量较大时得到较高的干密度，因此在无粘性土实际填筑中，通常要不断洒水使其在较高的含水量下压实ωρd0无粘性土的击实曲线说明：土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于压实，级配不良的土，不易压实，因为级配良好的土有足够的细粒去充填较粗粒形成的孔隙，因而能获得较高的干密度§2.7土的压实原理土（岩）的工程分类一、分类的目的和原则土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经验的交流分类原则：1.分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，使用方便2.土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性§2.8地基土的工程分类二、分类体系与方法分类体系：1.建筑工程系统分类体系2.工程材料系统分类体系侧重把土作为建筑地基和环境，研究对象为原状土，例如：《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)地基土分类方法侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土，例如：《土的分类标准》(GBJ145-90)工程用土的分类和《公路土工试验规程》(JTJ051-93)土的工程分类§2.8地基土的工程分类分类方法：1.《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类，此外还有人工填土、特殊土等。a.岩石的分类岩石按坚固性分为硬质岩石和软质岩石岩石按风化程度划分为微风化、中等风化和强风化三种。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§2.8地基土的工程分类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颗粒级配粒径大于200mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于20mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于2mm