土的工程性质与分类_第1页
土的工程性质与分类_第2页
土的工程性质与分类_第3页
土的工程性质与分类_第4页
土的工程性质与分类_第5页
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关于土的工程性质与分类第一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1土的组成与结构、构造土粒构成土的骨架主体,也是最稳定、变化最小的成分。从本质而言,土的工程性质主要取决于组成土的土粒的大小和矿物类型,即土的粒度成分和矿物成分。各种类型土的划分,首先是根据组成土的土粒成分,而土的结构特征,也是通过土粒大小、形状、排列方式及相互连结关系反映出来的。第二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1.1土的粒度成分土是由各种大小不同的颗粒组成的。颗粒大小以直径(单位为mm)计,称为粒径(或粒度)。界于一定粒径范围的土粒,称为粒组;而土中不同粒组颗粒的相对含量,称为土的粒度成分(或称颗粒级配),它以各粒组颗粒的重量占该土颗粒的总重量的百分数来表示。第三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粒组名称粒径范围(mm)一般特征漂石或块石颗粒卵石或碎石颗粒>200200-20

透水性很大;无粘性;无毛细作用

圆砾或角砾颗粒粗中细20-1010-55-2

透水性大;无粘性;毛细水上升高度不超过粘径大小

砂粒

粗中细极细

2-0.50.5-0.250.25-0.10.1-0.075

易透水;无粘性,无塑性,干燥时松散;毛细水上升高度不大(一般小于1m)

粉粒粗细0.075-0.010.01-0.005透水性较弱;湿时稍有粘性(毛细力连结),干燥时松散,饱和时易流动;无塑性和遇水膨胀性;毛细水上升高度大;湿土振动之有水析现象(液化)粘粒

<0.005几乎不透水;湿时有粘性、可塑性,遇水膨胀大,干时收缩显著;毛细水上升高度大,但速度缓慢。第四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日从土粒粒组的一般特征,可以发现,颗粒愈细小,与水的作用愈强烈:毛细作用由无到毛细上升高度逐渐增大;透水性由大到小,甚至不透水;逐渐由无粘性、无塑性到具有愈大的粘性和塑性以及吸水膨胀等一系列特殊性质(结合水发育的结果);在力学性质上,强度逐渐变小,受外力时,愈易变形。造成土的组成颗粒大小对物理力学产生性质产生重大影响的原因在于:组成土的颗粒大小不同,土的比表面不同,则土粒与水(或气)作用的表面能不同;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。第五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日颗粒级配累积曲线第六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日几个重要的粒径指标有效粒径d10:小于某粒径的土粒重要累计百分数为10%,相应的粒径称为有效粒径。限定粒径d60:当小于某粒径的土粒重要累计百分数为60%,该粒径称为限定粒径。不均匀系数Cu:反映颗粒级配的不均匀程度,数值上等于d60/d10。曲率系数Cc:反映累积曲线的弯曲情况。第七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1.2土的矿物成分根据组成土的固体颗粒的矿物成分的性质及其对土的工程性质影响不同,分为以下四大类别:原生矿物不溶于水的次生矿物(以粘土矿物和硅、铝氧化物为主)可溶盐类及易分解的矿物有机质第八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粘土矿物——高岭石高岭石的结晶格架的每个晶胞分别由一个铝氢氧八面体层和硅氧四面体层组成,即为1:1结构单位层。晶胞间除范德华力外,还有很强的氢键连结作用,因而类粘土矿物具有较稳固的结晶格架,水较难进入其结晶格架内,所以水与这类矿物之间的作用比较弱,膨胀性和压缩性等也较小。第九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粘土矿物——蒙脱石蒙脱石的结晶格架的每个晶胞分别由两个硅氧四面体层夹一个铝氢氧八面体层组成,即为2:1结构单位层。晶胞间仅以范德华力相连,且具有电性相斥作用,因而不仅连接较弱,且不稳固,晶胞间易于移动。水分子很容易在晶胞之间楔入,吸水膨胀,失水收缩。因而该类矿物与水作用强烈,膨胀性和压缩性都很大。第十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粘土矿物——伊里石伊里石与蒙脱石同属于2:1型结构单位层,不同的是其硅氧四面体中的部分离子常被、所置换,因而在相邻晶胞间将出现若干一价正离子

以补偿晶胞中正电荷的不足,并将相邻晶胞连接。该类矿物的亲水性及对土的工程性质影响界于蒙脱石和高岭石之间。第十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日可溶盐类 土中的可溶盐类常以夹层、透镜体、网脉、结核或呈分散的颗粒、薄膜或粒间胶结物含于土层中。可溶盐类对土的工程性质影响的实质,在于含盐土浸水、盐类被溶解后,土的粒间连接削弱,甚至消失,并同时增大土的孔隙性,从而降低土体的强度和稳定性,增大其压缩性。其影响程度,取决于(1)盐类的成分和溶解度、(2)含量以及(3)分布均匀性和分布方式。第十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日有机质在自然界一般土、特别是淤泥质土中,通常都含有一定数量的有机质,当其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,就开始对土的工程性质具有显著的影响。有机质对土的工程性质的影响实质,在于它比粘土矿物具有更强的胶体特性和更高的亲水性。第十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1.3土中水和气体及其

与土粒的相互作用结合水(土粒表面结合水):

(1)强结合水(吸着水)

(2)弱结合水非结合水:

(1)液态水:(a)毛细水(实为半结合水)

(b)重力水(自由水)

(2)气态水(水蒸气)

(3)固态水(冰)第十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日结合水双电层强结合水(亦称吸着水)弱结合水(亦称薄膜水)第十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日非结合水——毛细水毛细水是土的细小孔隙中,因与土粒的分子引力和水与空气界面的表面张力共同构成的毛细力作用而与土粒结合,存在于地下水面以上的一种过渡类型水。毛细现象。毛细水对土的工程性质及建筑工程的影响。第十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日非结合水——

重力水、气态水和固态水重力水是存在于较粗大孔隙中,具有自由活动能力,在重力作用下流动的水。为普通液态水。机械潜蚀作用。化学潜蚀作用。气态水以水气状态存在,从气压高的地方向气压低的地方移动。当温度降低至零度以下时,土中的水,主要是重力水冻结成固态水(冰)。第十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1.4土的结构和构造(1)土的结构是指土颗粒本身的特点和颗粒间相互关系的综合特征:土颗粒本身的特点,如土颗粒大小、形状和磨圆度及表面性质(粗糙度)等。土颗粒之间的相互关系特点,即粒间排列及其连结性质。第十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1.4土的结构和构造(2)单粒结构:也称散粒结构,是碎石(卵石)、砾石类土及砂土等无粒性的基本结构形式,粒间几无静电引力连结和水胶连结,只有潮湿时具有微弱的毛细力连结。集合体结构:也称团聚结构或絮凝结构,为粘性土所特有,亦为构成粒性土结构的基本单元。第十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1.4土的结构和构造(3)软粘性土的触变性是指其土体经扰动(如振动、搅拌、搓揉等)致使结构破坏时,土体强度剧烈减小;但如将受过扰动的土体静置一定的时间,则该土体强度将随静置时间的增大,而逐渐有所增长、恢复的特性。对软粘性土的触变特性,一般用灵敏度表示:

保持天然结构和含水量的软粘性土的无侧限抗压强度

同上土体,结构被破坏的无侧限抗压强度土的灵敏度愈高,其结构性愈强。第二十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.1.4土的结构和构造(4)土的构造:整个土层(土体)构成上的不均匀性特征的总合,包括层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙发育程度与特征等。第二十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2土的物理力学性质及其指标土的三相比例指标无粘性土的紧密状态粘性土的物理特征土的力学性质第二十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第二十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.1土的三相比例指标(1)土的三相比例指标,即土的基本物理性质指标,包括土的颗粒比重、重度、含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率。(1)土的颗粒比重:土粒重量与同体积的4时水的重量之比,称为颗粒比重,它在数值上为单位体积土粒的重量。第二十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.1土的三相比例指标(2)(2)土的重度:单位体积土的重量称为土的重度

对具有一定成分的土而言,结构愈疏松,孔隙体积愈大,重度值将愈小,而比重不变。第二十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.1土的三相比例指标(3)(3)土的干重度、饱和重度和浮重度土单位体积中固定颗粒部分

的重量,称为土的干重度土孔隙中充满水时的单位体积

重量,称为土的饱和重度地下水位以下,单位土体积中土粒的重量扣除浮力后,即为单位土体积中土粒的有效重量,称为土的浮重度或水下重度第二十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.1土的三相比例指标(4)(4)土的含水量:土中水的重量与土粒重量之比(5)土的饱和度:土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比第二十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.1土的三相比例指标(5)(6)土的孔隙比和孔隙率土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比土的孔隙率是土中孔隙所占体积与总体积之比,以百分数表示第二十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.2无粘性土的紧密状态无粘性土一般指碎石土和砂土,粉土属于砂土和粘性土的过渡类型,但是其物质组成、结构及物理力学性质主要接近砂土,故列入无粘性土的工程特征问题一并讨论。无粘性土的紧密状态是判定其工程性质的重要指标,它综合反映了无粘性土颗粒的岩石和矿物组成、粒度组成(级配)、颗粒形状和排列等对其工程性质的影响。第二十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粉土样本(未捻碎)第三十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粉土样本(已捻碎)第三十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日思考:

土体为何会出现粘性与无粘性?影响土体粘性的因素很多,比如土体颗粒大小、矿物组成、沉积历史等。第三十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粒组名称粒径范围(mm)一般特征漂石或块石颗粒卵石或碎石颗粒>200200-20

透水性很大;无粘性;无毛细作用

圆砾或角砾颗粒粗中细20-1010-55-2

透水性大;无粘性;毛细水上升高度不超过粘径大小

砂粒

粗中细极细

2-0.50.5-0.250.25-0.10.1-0.075

易透水;无粘性,无塑性,干燥时松散;毛细水上升高度不大(一般小于1m)

粉粒粗细0.075-0.010.01-0.005透水性较弱;湿时稍有粘性(毛细力连结),干燥时松散,饱和时易流动;无塑性和遇水膨胀性;毛细水上升高度大;湿土振动之有水析现象(液化)粘粒

<0.005几乎不透水;湿时有粘性、可塑性,遇水膨胀大,干时收缩显著;毛细水上升高度大,但速度缓慢。第三十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日思考:

土体为何会出现粘性与无粘性?影响土体粘性的因素很多,比如土体颗粒大小、矿物组成、沉积历史等。土体的粘性与颗粒大小密切相关;颗粒愈细小,土粒的比表面能就愈大,与水的作用愈强烈;土中的结合水和毛细水对土粒起到了粘结的作用。第三十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日无粘性土紧密状态指标——

天然孔隙比砂土的承载力不论其颗粒组成的粗细,均随着天然孔隙比的减小而显著地增大。砂土名称实密中密稍密疏松砾砂、粗砂、中砂<0.60.6-0.750.75-0.85>0.85细砂、粉砂<0.70.7-0.850.85-0.95>0.95第三十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日无粘性土紧密状态指标——

相对密度然而,由于砂土的密实度还与砂粒的形状、粒径级配有关(比如,疏松的级配良好的砂土的孔隙比,有时要比紧密的颗粒均匀的砂土的孔隙比小),因此仅采用天然孔隙比作为砂土紧密状态的分类指标缺乏概括性。紧密状态Dr密实0.67-1中密0.33-0.67稍密0.2-0.33松散0-0.2第三十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.3粘性土的物理特征粘性土的界限含水量:随着含水量的变化,粘性土由一种稠度转变为另一种状态,相应于转变点的含水量称为界限含水量,如缩限、塑限和液限。第三十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日液塑限仪第三十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粘性土的塑性指数和液性指数塑性指数:液限和塑限的差值,它表示土处在可塑状态的含水量变化范围,塑性指数愈大,土处于可塑状态的含水量范围也愈大,可塑性就愈强。液性指数:粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比,用以表征粘性土所处的软硬状态,液性指数愈大,土质愈软,反之,土质愈硬。第三十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.2.4土的力学性质土的变形具有明显的非线性特征,但一般的建筑荷载作用下地基中应力的变化范围不大,因而也可以将之视为一种线性变形体。压缩系数、压缩模量、抗剪强度第四十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日土的压缩性土的压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。在一般压力作用下,土粒和水的压缩与土的总压缩量之比是很微小的,因此完全可以忽略不计,而将土的压缩看作为土中孔隙体积的减小。室内压缩试验。第四十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日固结仪第四十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日

第四十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日压缩过程示意图第四十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日e-p曲线第四十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日土的压缩系数压缩性不同的土,其曲线的形状是不一样的。曲线愈陡,说明随着压力的增加,土孔隙比的减小愈显著,因而土的压缩性愈高。所以,曲线上任一点的切线斜率

就表示了相应于压力

作用下的压缩性,故称

为压缩系数。第四十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日土的压缩模量土的压缩模量:在完全侧限条件下的竖向附加压力与相应增量之比值,用表示:土的压缩模量是以另一种方式表示土的压缩性指标,它与压缩系数成反比,即越小则土的缩的压缩性越高。第四十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日思考:压缩模量与变形模量土的压缩模量Es是土体在侧限条件下的应力与应变的比值,而土的变形模量E0是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。两者在理论上是可以互相换算的。土的种类和状态β土的种类和状态β土的种类和状态β碎石土0.95-0.83粉质粘土:坚硬0.83粘土:坚硬0.83砂土0.83-0.74可塑0.74可塑0.62粉土0.74软塑及流塑0.62软塑及流塑0.39第四十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日土的抗剪强度土体在通常应力状态下的破坏,表现为塑性破坏,或称剪切破坏。即在土的自重或外荷载作用下,在土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力(土的抗剪强度),于是土体沿着该曲面发生相对滑移,土体失稳。直剪试验。第四十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日直剪试样第五十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日无粘性土的抗剪强度:土的抗剪强度,:作用于剪切面上的正压应力,:土的内摩擦角第五十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日粘性土的抗剪强度:土的抗剪强度,:作用于剪切面上的正压应力,:土的内摩擦角:土的内聚力(或称为粘聚力),第五十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.3土的工程分类目前国内作为国家标准和应用较广的工程分类主要有《建筑地基基础设计规范》和《岩土工程勘察规范》的分类,其划分原则与标准如下:土按堆积年代可划分为老堆积土、一般堆积土和新近堆积土;土根据地质成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰碛土及冰水沉积土和风积土;土根据有机质含量可分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭;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称为特殊性土,规范分为湿陷性黄土、红粘土、软土(包括淤泥和淤泥质土)、混合土、填土、多年冻土、膨胀土、盐渍土和污染土。土按颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。第五十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.4土的成因类型特征(1)土根据地质成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰碛土及冰水沉积土和风积土:(1)残积土:岩土石经风化后未被搬运的那一部分原岩风化剥蚀后的产物,而另一部分则被降水和风所带走。(2)坡积土:经雨雪水的细水片流缓慢洗刷、剥蚀,及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物。第五十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.4土的成因类型特征(2)(3)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堆洪积土体。(4)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,它发育于河谷内及山区外的冲积平原中。(5)湖泊沉积物、海洋沉积物(6)冰积土和冰水沉积土:分别由冰川和冰川融化的冰下水进行搬运堆积而成。第五十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.4土的成因类型特征(3)(7)风积土: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。第五十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.5特殊土的主要工程性质特殊土,是指具有特殊工程性质的土,本节主要讨论软土、人工填土、黄土、红粘土和膨胀土的分布、特征及其工程性质问题。由于这些特殊土的特殊工程性质,给工程建设带来了非常多的困难,如果不采取相应的措施,就会造成工程事故。但是,困难即是机遇。人类居住环境是向着日益困难的方向发展,因此对岩土工程提出了更高的要求,也给出了更多的机遇。第五十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.5.1软土软土泛指淤泥及淤泥质土,是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积,并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。第五十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第五十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第六十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第六十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.5.1软土的特性和分类软土的特征:富含有机质和粘粒,天然含水量大于液限(流塑状态),天然孔隙比大于或等于1。天然孔隙比大于等于1.5时,称为淤泥;介于1和1.5之间时,称淤泥质土;土中有机质含量介于5%和10%之间时,称有机质土;介于10%和60%之间时,称为泥炭质土;大于60%时泥炭。第六十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日软土的物理力学特性

—高含水量和高孔隙性天然含水量总是大于液限,一般在50%-70%之间,山区软土有时高达200%;天然孔隙比在1-2之间,最大达3-4;饱和度一般大于95%。第六十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日软土的物理力学特性—低渗透性软土的渗透系数一般在之间。由于该类土渗透系数小、含水量大且呈饱和状态,这不但延缓其土体的固结过程,而且在加荷初期,常易出现较高的孔隙水压力,对地基强度有显著影响。第六十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日软土的物理力学特性—高压缩性软土属高压缩性土,其压缩系数a0.1-0.2一般为该类土在建筑荷载作用下的变形有如下特征:变形大而不均匀变形稳定历时长抗剪强度低较显著的触变性和蠕变性第六十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.5.2吹填土吹填土是由水力冲填泥砂形成的沉积土,即在整理和疏浚江河航道时,有计划地用挖泥船,通过泥浆泵夹大量水分,吹送至江河两岸而形成的一种填土。第六十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第六十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第六十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第六十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第七十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日吹填土与软土吹填土在工程地质性质上,很接近软土。比如富含有机质和粘粒,含水量大,孔隙比高,饱和度高,透水性较弱,强度低,压缩性高等等。第七十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日吹填土与软土吹填土在工程地质性质上,很接近软土。比如富含有机质和粘粒,含水量大,孔隙比高,饱和度高,透水性较弱,强度低,压缩性高等等。造成这一现象的原因是,吹填土的来源就是海相沉积的淤泥和砂土。第七十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第七十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第七十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日吹填土与软土吹填土在工程性质上,很接近软土。比如富含有机质和粘粒,含水量大,孔隙比高,饱和度高,透水性较弱,强度低,压缩性高等等。造成这一现象的原因是,吹填土的来源就是海相沉积的淤泥和砂土。因此,目前国内对吹填土的处理,除了一些吹填初期的预加固之外,多数将之视为软土进行地基处理与加固。第七十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日软土的力学特征高含水量和高孔隙性渗透性低压缩性高

(a)变形大而不均匀

(b)变形稳定历时长

(c)抗剪强度低

(d)较显著的触变性和蠕变性第七十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日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。人工填土的工程性质与天然沉积土比较起来有很大不同: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。人工填土第七十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日根据其成分和成因,将人工填土分为三类:1、素填土:由碎石、砂土、粘性土等组成的填土。根据孔隙比指标判定其类型。2、杂填土:含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。3、吹填土:由水力吹填泥砂形成的填土。含大量水,比自然沉积的饱和土强度低,压缩性高,常呈流塑状态,扰动易发生触变现象。第七十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.5.3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。颗粒组成以粉土粒为主,孔隙比较大,一般在1.0左右,且具有肉眼可见的大孔隙。黄土在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态,具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性,但遇水浸湿后,有的即使在其自重作用下也会发生剧烈而大量的沉陷(称为湿陷性),强度也随之迅速降低;有些地区的黄土也有例外。凡天然黄土在上覆土的自重压力作用下,或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的,称为湿陷性黄土;否则,称为非湿陷性黄土。湿陷系数是在规定压力作用下天然土样单位厚度的湿陷量。(大于等于0.015即为湿陷性黄土)第七十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第八十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第八十一页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日黄土、夯筑城墙第八十二页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第八十三页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日我国湿陷性黄土的固有特征有:1)黄色、褐黄色、灰黄色;2)粒度成分以粉土颗粒(0.05~0.01mm)为主,约占60%;3)孔隙比e一般在1.0左右,或更大;4)含有较多的可溶性盐类:碳酸盐、硫酸盐、氯化物;5)具垂直节理;6)一般具肉眼可见的大孔。黄土结构示意图第八十四页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日湿陷性黄土的形成原因黄土的结构特征及其物质组成是产生湿陷的内在因素,而水的浸润和压力作用仅是产生湿陷的外部条件。黄土的结构是在形成黄土的整个历史过程中造成的,干旱和半干旱的气候造成了以粗粉粒为主体骨架的多孔隙及大孔隙结构,可溶盐类逐渐浓缩沉淀而成为胶结物,颗粒间以分子引力以及结合水和毛细水的连结力相连。当黄土浸湿时,结合水膜增厚楔入颗粒之间,于是结合水连结消失,盐类溶于水,骨架强度随着降低,土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下,其结构迅速破坏,土粒向大孔滑移,粒间孔隙减小,从而导致大量的附加沉陷。第八十五页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日黄土湿陷起始压力湿陷性黄土地基的某一压力下浸水开始出现时,此压力即为湿陷起始压力。即当黄土地基上的自重压力和附加压力之和小于湿陷起始压力时,地基土只产生压缩变形,不会发生湿陷。只有当外部压力增大到某一界限,足以克服其浸水后的结构强度后,则发生结构破坏,即发生湿陷。因此黄土湿陷起始压力实质上是黄土浸水后的剩余结构强度。第八十六页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日作为湿陷性土的典型代表——黄土,在全世界的分布比较广泛的,据某些学者估计,黄土的覆盖面积在整个欧洲约占10%,亚洲约占30%;我国黄土分布面积达60万平方公里,其中有湿陷性的约为43万平方公里。主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、晋、宁、河南、青海等省区。地理位置属于干旱与半干旱气候地带。其物质主要来源于沙漠与戈壁。PM2.5,PM10,PM100第八十七页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日湿陷黄土的工程特征:1)塑性较弱;2)含水较少;3)压实程度很差,孔隙较大;4)抗水性弱,遇水强烈崩解,膨胀量较小,但失水收缩量较明显;5)透水性较强;6)压缩中等,抗剪强度较高。第八十八页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日4.5.4红粘土红粘土是指在亚热带湿热气候条件下,碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石,经红土化作用形成的高塑性粘土。其特点是天然含水量和孔隙比很大,但其强度高、压缩性低以及不具有湿陷性,这主要在于其生成环境及其相应的组成物质和坚固的粒间连接特性。(注:红土化作用,就是指地表岩石经风化作用,逐渐形成红土的过程。只要风化产物的含铁量较高,能染红土壤就可以形成红土。所以,原则上,构成地壳的各种岩石,只要经风化后最终含铁量较高,能将土染红,都可以形成红土。)第八十九页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第九十页,共一百零一页,编辑于2023年,星期日第九十一页,共一百零一页,编辑于2

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