第四章 土的工程性质与分类

工程地质土的工程性质

及分类第四章地表岩石破坏搬运沉积土的形成过程土：岩石经过风化、剥蚀、搬运然后沉积下来的松散堆积物。土：覆盖在地表的没有胶结或者弱胶结的颗粒堆积物土岩石风化、搬运、沉积地质成岩作用风化生物风化物理风化化学风化量变无粘性土原生矿物质变粘性土次生矿物动植物的活动有机质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的作用而改变其矿物的化学成分，形成新的矿物图3-1地基、基础和上部结构示意图B-基础宽度；D-基础砌置深度

1.作为建筑物的地基；2.作为建筑材料；3.作为建筑物周围的介质环境；土用作地下硐室的建筑环境土用作路基材料土在工程上的作用气相固相液相++构成土骨架，起决定作用重要影响次要作用土的三相组成一、土的粒度划分粒度粒径粒组界限粒径土的粒组划分二、土的工程分类1、土按照堆积年代划分老堆积土一般堆积土新近堆积土二、土的工程分类2、土根据地质成因划分残积土坡积土洪积土冲积土湖积土海积土冰积土风积土二、土的工程分类3、土根据有机质含量划分无机土有机质土泥炭质土泥炭二、土的工程分类4、特殊性土湿陷性土红粘土软土（淤泥和淤泥质土）填土多年冻土膨胀土盐渍土二、土的工程分类5、土按照颗粒级配和塑性指数划分碎石土砂土粉土粘性土土的主要成因类型母岩残积土残积土岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑物质所组成的土体。

特征：●颗粒大小不一，棱角明显；无层理构造，孔隙度大。●与基岩（母岩）之间没有明显界限；和母岩在成分上有直接的关系（过渡）。●粒度成分和矿物成分受气候和母岩岩性的控制。其发育情况还和地形有关。孔隙度↑、强度↓、压缩性↑，均质性差，但具有一定的结构强度。残积土地质评价：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。坡积土经雨雪水的细水片流缓慢洗刷、剥蚀，及土粒在自重作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物。它一般分布在平缓的坡腰上或破脚下，与残积土相接特征：●颗粒、粒度成分有明显分选性，颗粒从坡顶向坡脚逐渐变细。●厚度变化较大，土质不均匀（上下不均一）。斜坡较陡地段厚度薄，坡脚地段较厚。（结构疏松）孔隙大，压缩性高。坡积土地质评价：修筑建筑物，注意不均匀沉降和地基稳定性问题。坡积土坡脚倒石堆（锥）地貌上称为坡积裙坡积物洪积土由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的土体。洪积土洪积扇由山口向外，碎屑物由粗的，棱角状逐渐过渡到细的砂土、粘性土。洪积扇相接形成洪积裙特征：●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。●（因历次洪水能量不同，堆积下来的物质也不同）常具有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。洪积土ABCA地下水深埋带◆地下水位深◆颗粒较大（砾石或粗砂）◆低压缩和高承载力，良好地基◆磨圆度低

B地下水溢出带◆砂性土和黏性土交错分布，透水性不同◆地下水埋藏浅，不利于工程C周期性干湿循环带◆多分布黏性土◆成分均匀，厚度大，良好地基洪积物以碎屑为主，洪积扇的不同部位组成的差异：洪积土洪积物与坡积物的区别：①由于坡积物来自附近山坡，所以坡积物一般比洪积物成分更单纯；②片流动力弱而不稳定，故坡积物的分选性比洪积物差；③坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的棱角较明显；④坡积物多分布于坡麓，构成坡积裙地貌，而洪积物分布于谷口形成洪积扇地貌。

残积物、坡积物与洪积物冲积土由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而成的土体。形成条件河床相河漫滩相牛轭湖相河口三角洲相冲积土河床相：主要分布在河床地带，其次是阶地上。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：洪水期河水满溢河床两侧，携带碎屑物质堆积而成。覆盖在河床相冲积土上，常形成为上下两层的“二元结构”，下层粗颗粒土，上层为细粒土或粉土、粘土。作为建筑物地基，注意其软弱夹层。特点：颗粒细，常含大量有机质。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。湖泊沉积物湖边沉积物湖心沉积物湖积土湖边沉积物：是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗粒的砂土和黏性土。具有明显的斜层理构造，近岸带土的承载力高，远岸则带差些。湖心沉积物：是由河流携带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成，主要是黏土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度低。沼泽土：湖泊逐渐淤塞，则可演变为沼泽，沼泽沉积土称为沼泽土。主要由半腐烂的植物残体——泥炭组成，含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。湖边沉积物湖心沉积物海洋沉积物海积土：滨海沉积物：主要由卵石、圆砾和砂组成，承载力较高，透水性较大。浅海沉积物：主要由细粒砂土、黏性土、淤泥和生物化学沉积物组成。离海岸越近，颗粒越粗；离海岸越远，颗粒越细。层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度低。陆坡沉积物：主要是有机质软泥，成分均一。深海沉积物：主要是有机质软泥。海积土

由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。颗粒粒径变化较大，土质也不均匀。冰积土在干旱的气候条件下，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。风积土最常见的是风成砂和风成黄土沙波纹沙丘风积土黄土高原特殊土的种类有：

沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土南方和中南地区的膨胀土西南亚热带湿热气候条件下的红黏土西北、华北干旱气候区的黄土西北、华北干旱气候区的盐渍土高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土各地人类工程活动的人工填土§4.5特殊土的主要工程性质一、软土形成条件和成分特点：淤泥类土是指在水流缓慢、不通畅、缺氧和饱水的环境中沉积，有微生物参与作用的条件下，含较多的有机质，疏松软弱的土。泛指淤泥及淤泥质土。一、软土软土处理：排水固结换土垫层法深层搅拌法二、湿陷性黄土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。黄土：颜色：黄色、淡黄色或褐黄色分布:我国西北及华北地区,面积约63万km2。二、湿陷性黄土在一定压力作用（自重压力或自重压力与附加压力共同作用下）下受水浸湿，土结构迅速破坏而发生显著附加下沉，具有这种特性的黄土，叫湿陷性黄土。湿陷性黄土被冲刷后二、湿陷性黄土目前国内常用的处理方法：强夯法换土垫层法土（或灰土或水泥土）桩挤密法预浸法深基础或桩基础三、红黏土红黏土是指碳酸盐类岩石（石灰岩，白云岩，泥质灰岩等），在亚热带温湿气候条件下，经风化而成的残积或坡积的褐红色、棕红色或黄褐色的高塑性黏土。主要分布：云南、贵州、广西、安徽、四川东部等。三、红黏土三、红黏土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；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。三、红黏土红黏土的表层，为良好地基。可充分利用其作为天然地基持力层，基础宜尽量浅埋。红黏土的底层，接近下卧基岩面附近，尤其在基岩面低洼处，因地下水积聚，常呈软塑－流塑状态，强度低，压缩性高，容易引起地基不均匀沉降。应注意查清基岩面起伏状况，并进行必要的处理。红黏土强度高，压缩性低，对于一般建筑物，地基承载力由强度控制，不考虑地基变形；但由于有些地方的红黏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。红黏土地基评价：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四、膨胀土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黏土。主要分布：全国。云南、广西、贵州、湖北最具代表性。一般位于山前丘陵地区或河谷高阶地上。四、膨胀土因外墙基土收缩、基础向外扭转，墙体呈水平裂缝膨胀土地基上的房屋开裂四、膨胀土工程特性：高塑性，含黏粒及粉粒为主；低含水量，呈坚硬－硬塑状态；孔隙比小，密度大；具膨胀力,自由膨胀量>40%；天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发育,稳定性差。浸水后或被扰动时,强度骤然降低。因外墙地基土收缩造成房屋开裂外墙地基土收缩基础向外扭转墙体产生水平裂缝四、膨胀土对工程影响四、膨胀土对工程影响湖南某高架灌渠支墩因膨胀土地基而倾斜五、填土填土是一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类活动而堆填的土。在我国大多数古老城市的地表面，普遍覆盖一层人工杂填土堆积层。这种填土无论其物质组成，分布特征和工程性质均相当复杂，且具有地区性特点。五、填土人工填土的工程性质与天然沉积土比较有很大不同：1、性质很不均匀，分布和厚度变化上缺乏规律性；2、物质成分异常复杂。有天然土颗粒，有砖瓦碎片和石块，以及人类活动和生产所抛弃的各种垃圾；3、是一种欠压密土，一般具有较高的压缩性，孔隙比很大。4、往往具有浸水湿陷性。五、填土填土的工程分类：素填土杂填土冲填土五、填土填土的工程分类：1、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五、填土填土的工程分类：2、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