工程地质与地基基础之土的性质及工程分类

2、土的物理性质及工程分类

2.1概述2.2土的组成及土的结构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

土的渗透及渗流2.8

土的工程分类土的形成形成过程形成条件物理力学性质影响土是岩石经过风化后,在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积风化岩石地球土地球2.1概述固体矿物颗粒（固相）土中气体（气相）土中水（液相）2.2土的三相组成及土的结构土的固体颗粒是土的三相组成中的主体，是决定土的工程性质的主要成分。

1.土粒的矿物成分（1）原生矿物（2）次生矿物（3）腐植质2.2.1土的固体颗粒次生矿物蒙脱石伊利石高岭石蒙脱石2.土颗粒的大小与形状粒组按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类界限粒径3.土的粒径级配（1）定义

工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示，称为土的粒径级配。（2）粒径分析方法筛分法（d>0.075mm的土）密度计法（d<0.075mm的土）筛分法（d>0.075mm的土）筛分法就是用一套标准筛子如孔直径(mm)：20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、0.25、0.1、0.075，将烘干且分散了的200g有代表性的试样倒入标准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。沉降分析法：具体有密度计法(也称比重计法)或移液管法(也称吸管法)。该两法的理论基础都是依据Stokes(司笃克斯)定律，即球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比105.02.01.00.50.250.1200g10161824223872P%958778665536筛分法原理图筛分法密度计法（d<0.075mm的土）（3）颗粒级配的表示方法表示方法：表格法、颗粒累计级配曲线法10-22-0.050.05-0.005<0.005A09910B066304C445600特征粒径:d60:限定粒径d10:有效粒径d30

:中值粒径不均匀程度：Cu=d60/d10

1、不均匀系数连续程度:Cc=d302

/(d60×d10)

2、曲率系数粒径级配累积曲线及指标的用途：粒组含量用于土的分类定名；不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：

Cu≥5,不均匀土；Cu<5,均匀土曲率系数Cc用于判定土的连续程度：

Cc=1~

3,

级配连续土；Cc>3或Cc<1,级配不连续土不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣：

如果

Cu≥5且

Cc=1~3，级配良好的土；

如果Cu<5或Cc>3或Cc<1,级配不良的土2.2.2

土中水和气（1）固态水（2）气态水（3）液态水结合水:吸附在土颗粒表面的水

自由水:电场引力作用范围之外的水2.

土中水存在的状态强结合水弱结合水重力水毛细水结合水排列致密、定向性强密度>1.2~2.4g/cm3冰点-76℃具有极大的粘滞性和固体的特性温度高于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密度>1.0~1.7g/cm3冰点-20~30℃外力作用下可以移动不因重力而移动，有粘滞性弱结合水图2.8矿物颗粒对水分子的静电引力作用土中毛细现象2.2.2.3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、彼此连通的毛细管上升高度:毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石分析对象:水柱T为表面张力2.2.2.5土体中气体(气相)土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分,存在形式有两种:自由气体:与大气相通,对土的性质影响不大封闭气体:与大气隔绝,增大土体的弹性和压缩性土体中气体

土的结构2.2.3

土的结构构造单粒结构

蜂窝结构

絮状结构砂粒粉粒粘粒2.2.2

土的构造层状构造分散构造结核状构造裂隙状构造2.3.能1土的三相头比例指标概述土的物偷理性质恳直接反诉映土的糖松密、邮软硬等暂物理状范态，也间接个反映土鸽的工程追性质。夜土的松产密和软划硬程度术主要取决再于土的维三相各参自在数绩量上所兵占的比刺例。三相指堤标的定智义2.3土的物苗理性质攀指标固相液相气相土颗粒土中水土中气Water水Air空气Soil固体颗粒VaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积土的物理原性质指标查一共有9个。（1）反映土小松密程哨度的指直标有2个：土的孔隙答比e=Vv/Vs土的孔隙坟率n=Vv/V×100获％（2）反映含因水程度烘的指标弯有2个：土的含讲水量w=mw/ms×10物0％土的饱梯和度Sr=Vw/Vv×100知％(3)特定条件冻下的密度绢指标有5个：土的天标然密度ρ=m/异v土的干网密度ρd=Ms/V土的饱破和密度ρsat＝(ms+Vv×ρw)/V土的浮密童度（有效萍密度）ρ/=(ms-Vs×ρw)/V=ρsat-ρw土粒相对独密度（土扩粒比重）ds=ms/mw=ms/(Vs.ρw1)=ρs/ρw1其中三个客基本试验避指标土的天可然密度ρ测定：环联刀法土的含拣水量w测定：榜烘干法土粒相对央密度（土伯粒比重）ds测定：比崭重瓶法其它6个指标：Sr、ρd、ρsat、ρ/、e、n可通过指逃标换算得星到。2.3音.4指标的换冠算土的密度娱、含水量笑、土粒比纲重是通过纠试验测定肢，其他指别标可由这货三个指标灾换算得到腊。2.4无粘性电土的密搁实度（1）孔幸隙比e优点：简表单方便缺点：无农法反映土牲的级配因孝素0.60.750.85松散中密密实稍密（2）相对密雾实度Dr定义：优点：计堪入土的级帐配因素，骄理论上比固较完善。缺点：天极然孔隙比疤难以获取刃，且emax,emin的测定涌受人为躲的影响泪较大。（3）标准宴贯入试昌验锤击仁数N为标准301510松散中密密实稍密2.5粘性土的抵物理特性界限含鞭水量、桥液限、削塑限、文缩限塑性指脊数液性指数灵敏度粘性土的岔物理特性深可以用稠趣度表示。稠度是指畅粘性土含龟水量不同油时所表现起出的物理例状态河，反映土狮的软硬程惊度。液限、塑觉限、缩限一、定糕义界限含水伶量、液查限WL、塑限Wp、缩限Ws二、测定鸦方法液塑限洞联合测樱定法wSWpWL流动状态固态可塑状态半固态0测试结璃果整理粘性土踢的可塑泉性指标塑性指般数IP液性指吴数IL>1.0

0.75<IL≤1

0.25<IL≤0.75

0<IL≤0.25

IL<0

液性指数

流塑

软塑

可塑

硬塑

坚硬

状态

无单位粘性土的拍灵敏度和率触变性低灵敏乌度中灵敏度高灵敏度2.6土的渗坚透及渗远流土中通常助含有水，辱土中含水蒙量的变化尘及土体中桂水的流动芹对土特性梢的影响非荣常大。有坛时这种影钳响可能会雅带来灾难碎。当水在土犁中流动较葬快时，将捉引起坝基岁渗流、基舒坑渗流、龟塌方、泥祝石流及流疏土、地下彻工程受淹仍等灾害。透水层不透水衬层基坑板桩墙板桩围护袄下的基坑焰渗流第1节地血下水引届发的工尤程问题一、渗撞透试验与滑达西定律1.渗透试验粗粒土：①砾石岔类土中员的渗流类不符合氏达西定撑律②砂土中逮渗透速度vcr=0.3君-0.猛5cm潮/s2、适用条涉件ivovcrivoi0层流（色线性流报）——大部分砂师土，粉土疼；疏松的司粘土及砂缝性较重的扶粘性土两种特例粘性土杜：致密的剃粘土i>i0,v=乓k(i测-i0)二、渗透系锹数的测焦定测定土疮的渗透出系数的微方法有:室内试验押测定方法野外试验桃测定方法常水头输试验法变水头试绑验法井孔抽初水试验井孔注水胶试验三.渗透破坏在渗透力口较大时，芽土体内会著发生流土命、管涌等头渗透破坏警现象。介洞绍如下：流土:在向上恋的渗透秀作用下章，表层凶局部土段体颗粒镜同时发废生悬浮蠢移动的闻现象。原因：动吃水压力GD大于水蓝的浮重修度动水压力第：渗透作期用中，叼孔隙水费对土骨咐架的作妇用力，玩方向甚与渗伪流方向盆一致。大小:在渗流伴作用下州，一定阁级配的缺无粘性吃土中的没细小颗板粒，通催过较大替颗粒所杯形成的私孔隙发销生移动态，最终肃在土中狱形成与璃地表贯周通的管旧道。管涌原因：内因——有足够仆多的粗情颗粒形袋成大于接细粒直攻径的孔尺隙外因——渗透力外足够大管涌流土与今管涌的躲比较流土土体局碌部范围孕的颗粒县同时发踏生移动管涌只发生乖在水流慢渗出的尘表层只要渗楼透力足争够大，党可发生意在任何恋土中破坏过程茄短导致下游恒坡面产生工局部滑动述等现象位置土类历时后果土体内悔细颗粒撒通过粗欲粒形成抹的孔隙连通道移牵动可发生于铃土体内部垄和渗流溢糕出处一般发差生在特饰定级配农的无粘沿性土或杜分散性朱粘土破坏过雀程相对骂较长导致结构术发生塌陷臭或溃口图为发乘生在上海黄腊浦江隧道施工挺中流土带筐来的灾害获。施工中催发生渗水惜后，随后轿出现大量烟流砂涌入佛施工中的鲁隧道，导苦致中山南剂路部分地级面下沉，敌建筑倾斜。图为发勉生在湖伙南望城湘察江大堤最大的残管涌。荷由于暴举雨使湘室江水猛过长，使本土体中船的水力灶坡降增她加，加披之土结品构的几择何原因络，发生织了图中轿的管涌眉。沙袋唯用来提解高逸出少口水位风，以降抓低水力睬坡降。版此外还使抛了一腾些大的暴砾石形徒成反滤言层。四、防治吐流土、管暂涌的基本滚措施防治流等土的关湿键在于寻控制渗列流逸出惯处的水碰力坡降,基本措住施是确信保实际另的逸出瓣坡降不笑超过允扔许坡降扒。防止景管涌一薄般可从骡下两方拆面采取撤措施:1.改变水力传条件,降低土剂层内部锄和渗流切逸出处餐的渗透抛坡降。作如上游日做防渗腔铺盖或寇打板桩教等；2.改变几芒何条件,在渗流折逸出部幻玉位铺设芦层间关佛系满足妄要求的喘反滤层,是防止悟管涌破苏坏的有切效措施格。第5节流土补、管涌及抚其防治大堤江河沙袋砾石工民建巾标准水利部标找准铁道部标霉准交通部标痰准2.8土的工储程分类分类依据教：能反映西土的物金理力学渣性质－土的组拴成土的状态土的结区构土的工程纸分类是将舟工程性质衬相近的土防进行分类熟，以便于奸工程应用蕉及研究本节主圈要介绍沙建筑地恳基基础让设计规老范——GB50衫007－200隐2分类法土岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填丝式土一、岩石按成因分锻类岩浆岩沉积岩变质岩按坚硬勺程度分傍类按完整能程度分丧类二、碎石筐土土的名称垫颗究粒形状旱粒丽组含量漂石块石圆形及亚敏圆形为主代棱角形为狐主粒径大于200m漠m的颗粒牢超过全接质量50%卵石碎石圆形及亚棋圆形为主烟棱角形为俯主圆形及亚捷圆形为主铺棱角形为擦主圆砾角砾粒径大于20mm的颗粒起超过全屠质量50%粒径大于2mm的颗粒超详过全质量50%三、砂土土的名盈称寸粒组含筝量粒径大胞于2mm的颗粒傍占全质舅量25-坝-50北%砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大闸于0.5毯mm的颗粒颂超过全毒质量50%粒径大装于0.25征mm的颗粒超农过全质量50%粒径大喇于0.07保5mm的颗粒超过全质扩量85%粒径大存于0.07磨5mm的颗粒鲜超过全苗质量50%四、粉葵土粒径大扯于0.07认5mm的颗粒通含量小于全质量50%而塑性介指数Ip≤10的土粒径大于0.0信75m益m的颗粒葱含量大于全质量50%塑性指数Ip>丸