土方工程施工-1.1土的性质及工程分类（建筑施工技术）

1.1土的性质及工程分类建筑施工技术1.1土的性质及工程分类1.1.1概述

土是岩石风化的产物。

岩石

岩石颗粒

搬运

沉积物

颗粒胶结的强弱是区分土与岩石的关键。

风化作用分为物理作用、化学作用、生物作用。其中物理作用使岩石产生量的变化，化学作用、生物作用使岩石产生质的变化。风化环境自然力

根据土的成因，可以分为残积土和运积土。其中运积土又分为风成沉积土、水成沉积土、冰川沉积土。

残积土：岩石风化后仍然留在原地的堆积物。残积土的厚度和风化程度主要取决于气候条件和暴露时间，其明显特征是颗粒多为角粒，且母岩种类对残积土的性质有显著影响。(优良母岩、质地不良母岩)

运积土：经流水、风和冰川等动力搬运离开产地的堆积物。其中河流沉积土由水冲积形成的，上游颗粒粗，下游颗粒细。对于河流沉积土需要考虑渗透变形问题。风积土典型的代表是湿陷性黄土，其含水率低，能维持陡壁或承受较大的建筑物荷载，可一旦湿水，其胶结强度会迅速降低，会在自重或建筑物荷载下剧烈下沉。

土由固相、液相和气相三项组成，如图１-１所示。土的固体颗粒以矿物颗粒为主，是土的骨架，土颗粒间的间隙由水和气体填充，这三相间的比例关系随着周围环境的变化而调整，土的三相状态比例不同，决定各类土的基本性质有所差异，如干燥或潮湿、疏松或密实等，对评价土的工程性质、进行土的工程分类具有重要意义。

其中土的固相是土的重要组成，土颗粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同，土的性质不同。土粒的矿物成分对土的性质有着重要影响，其中以细粒组的矿物成分最为重要。

1.1.2土的三相组成

m——土的总质量（m=ms=mw）(kg);m＇s——土中固体颗粒的质量（kg）;m＇w——土中水的质量（kg）;V——土的总体积（V=Va+Vw+Vs）(m3);Va——土中空气体积(m3)；Vs——土中固体颗粒体积(m3)；Vw——土中水所占的体积(m3)；Vv——土中孔隙体积（Vv=Va+Vw）(m3)；

图1-1-1土的三相组成

土颗粒的矿物成分分为原生矿物、次生矿物。其中原生矿物包括石英、长石和云母等。为岩石物理风化的产物，化学性质稳定或较为稳定。次生矿物为原生矿物化学风化的产物。主要是粘土矿物。粘土矿物主要有蒙脱石（亲水性强、吸水膨胀、脱水收缩）、伊里石（亲水性中等）和高岭石（亲水性差）。

土中的水分为结合水和自由水。结合水又分为强结合水和弱结合水；自由水分为重力水和毛细水。强结合水：紧靠土粒表面，性质接近于固体，密度为1.2～1.4g/cm3,冰点为-78℃，不传递静水压力，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。弱结合水：在强结合水以外，电场作用范围以内，电场作用力随远离颗粒而减弱，是一种粘滞水膜，受力时能由水膜较厚处缓慢转移到水膜较薄处;能产生变形，但不因重力作用而流动，与土的可塑性、土的冻胀有关。重力水：存在于地下水位以下，土颗粒电分子引力范围以外的水，在重力作用下运动。毛细水：受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以上的透水层中自由水。土孔隙中未被水所占据的部位由气体充填。粗颗粒：土中的气体与大气相通，对土的力学性质影响不大;细颗粒：存在与大气隔绝的封闭气泡，使土的压缩性提高，透水性减小。封闭气泡：随着压力的增大，封闭气泡可能压缩或溶解于水中，压力减小时，气泡会恢复原状或重新游离出来。封闭气体对土的性质有较大影响，导致渗透性减小，弹性增大，拖延土的压缩和膨胀变形随时间的发展过程。项目一土方工程施工土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。土的结构絮状结构：d<0.005mm（粘粒在海水中）蜂窝结构：d=0.005~0.075mm（粉粒）单粒结构：d>0.075mm分散结构：d<0.005mm（粘粒在淡水中）紧密疏松1.1.3土的结构1-1-2单粒结构疏松状态：在荷载作用下，特别是在震动荷载作用下会使土粒移向更稳定的位置而更加密实，同时产生较大的变形

密实状态：比较稳定，力学性质好，粗砂土如砂土、砾石等土类的结构特征

1-1-3蜂窝结构土粒下沉过程中，接触点引力大于下沉土粒重量形成链环状单元，很多这样的链环状单元联接起来，便形成孔隙较大的蜂窝状结构，蜂窝状结构常在粉土、粘土类中遇到。

微小的粘粒，重量极轻，靠其自重在水中下沉，极为缓慢，土粒表面常带有同号电荷，因而悬浮在水中作分子热运动，不能相互碰撞结成粒团下沉。

在悬液介质发生变化时，土表面的弱吸着水厚度减薄，运动着的粘粒相互聚合，以面对边或者面对角的接触，并凝结成絮状物下沉。

孔隙很大，强度低、压缩性高、对扰动比较敏感，土粒间的联接强度会由于压密和胶结作用而逐渐得到加强。1-1-4

絮状结构

土的构造：同一土层中的物质成分和颗粒大小等相近的各部分之间的相互关系的特征。成层性：最主要的特征，即层理构造，是在土的形成过程中，由不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同，而沿竖向呈现的成层特征。裂隙性：大大降低土体强度和稳定性，增大透水性，对工程不利。此外，注意土中有无包裹物（腐殖物、贝壳、结核体等）以及天然或人为孔洞。1.2土的物理性质指标

1.土的可松性与可松性系数最初可松性系数：KS=V2/V1最终可松性系数：K‘S=V3/V1

2.土的天然含水量

ω=mw×100%/ms3.土的天然密度和干密度土的天然密度：ρ=m/V

土的干密度：ρd=ms/V

4.土的孔隙比和孔隙率孔隙比：e=Vv/Vs孔隙率：n=Vv×100%/V

5.土的渗透系数：

土的渗透性系数表示土中的水在单位水力坡度作用下，单位时间内渗透的距离，即：K=v/i。1.3土的工程分类按照土的开挖难易程度分类，称为土的工程分类。我国建筑安装劳动定额规定，根据土的坚硬程度和开挖方法及使用工具将土分为８类。图1-51．岩石按坚硬程度划分：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。按完整程度划分：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。2.碎石土粒径大于2mm的颗粒含量大于50%的土属碎石土。根据粒组含量及颗粒形状，可细分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。

3.砂土粒径大于2mm的颗粒含量在50%以内，同时粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土属砂土。砂土根据粒组含量不同又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五类。4.粉土粒径大于0.075mm的颗粒含量小于50%且塑性指数小于或等于10的土属粉土。该类土的工程性质较差，如抗剪强度低，防水性差，粘聚力小等。5.粘性土粒径大于0.075mm的颗粒含量在50%以内，塑性指数大于10的土属粘性土。根据塑性指数的大小可细分为粘土和粉质粘土。6.人工填土