第四纪沉积物与土

图地基、基础和上部结构示意图B-基础宽度；D-基础砌置深度土在工程上的作用：作为建筑物的地基；作为建筑材料；作为建筑物周围的介质环境.问题：土如何生成呢？Ch2第四纪沉积物与土

绝对地质年代：

指组成地壳的岩层从形成到现在有多少“年”。它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。

2.0地质年代(地球发展时间段)

相对地质年代：

说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，如哪些岩层是先形成的，是老的；哪些岩层是后形成的，是新的，它并不包含用“年”表示的时间概念。

地质年代单位：宙、代、纪、世、期(从大到小)

地层单位：宇、界、系、统、阶(从大到小)对应关系：地层单位地质年代单位宇…………….宙界…………….代系…………….纪统…………….世阶…………….期如：形成一个系的地层所需的时间为一个纪。2.0地质年代2.0地质年代2地质年代表地表岩石经风化、剥蚀、搬运，沉积下来的年代不长，未经压紧，并呈松散状态的沉积物。建筑场地一般涉及的都是第四纪沉积物。第四纪沉积物（土）：风化作用风化产物，即残积物（1）形成各种堆积物的地质作用；（2）堆积物的形成过程、工程性质岩石搬运、沉积坡积物洪积物冲积物海积物湖积物风积物冰碛物ch2第四纪沉积物与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，它处于岩石风化壳的上部。1残积土(eluvium)：2.1土的成因类型和工程性质（Qel）ch2第四纪沉积物与土残积土(eluvium)：残积土的工程性质：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。2.1土的成因类型和工程性质ch2第四纪沉积物与土片流将山坡高处的风化碎屑物顺坡冲洗，堆积在较平缓的山坡脚处而形成。地貌上称坡积裙。2坡积土(diluvium)：2.1土的成因类型和工程性质Qdlch2第四纪沉积物与土坡积土的工程性质：坡积土的颗粒沿斜坡由上而下、由粗变细的分选现象。上部分较细，下部优较粗。结构疏松，一般具较高的压缩性。对建筑物常有不均匀沉降问题。2坡积土(diluvium)：2.1土的成因类型和工程性质ch2第四纪沉积物与土由暴雨形成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟出口处堆积而成。地貌上称洪积扇。3洪积土(proluvium):2.1土的成因类型和工程性质Qplch2第四纪沉积物与土3洪积土(proluvium):新疆天山脚下洪积扇2.1土的成因类型和工程性质ch2第四纪沉积物与土3洪积土(proluvium):分选性较好，离山前较近的洪积土颗粒粗，地下水位埋藏深，具有较高的承载力，压缩性低，是工民建的良好地基。离山较远的地带，洪积土的颗粒细，透水性不好，土质弱，承载力低，作为建筑物地基时应慎重对待。洪积土的工程性质：2.1土的成因类型和工程性质ch2第四纪沉积物与土河床相冲积土：在河流上游多是粗大的石块、砾石和粗砂，中下游或平原地区沉积物变细，磨圆度好，厚度很大。古河床相土的压缩性低，强度高。现代河床堆积物的密实度差，透水性强，若作为水工建筑物的地基将引起坝下渗漏。饱水砂土还可能由于振动而引起液化。4冲积土(alluvium)：由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降平缓地段堆积而成。据河流冲积物的形成条件可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相、河口三角洲相。2.1土的成因类型和工程性质Qalch2第四纪沉积物与土4冲积土(alluvium)：

河漫滩相冲积土：是在洪水期河水漫溢河床两侧，携带碎屑物质堆积而成。土粒较细，可以是粉土、粉质黏土或黏土，并夹有淤泥或泥炭等软弱土层，覆盖于河床相冲积土之上，形成上细下粗的“二元结构”。图3-21河漫滩沉积1-河床沉积物；2-河漫滩冲积层；3-山坡坡积裙2.1土的成因类型和工程性质ch2第四纪沉积物与土4冲积土(alluvium)：牛轭湖相冲积土：是在废河道形成的牛轭湖中沉积的松软土，颗粒很细，常含大量有机质，有时形成泥炭。压缩性很高，承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基。2.1土的成因类型和工程性质ch2第四纪沉积物与土4冲积土(alluvium)：河口（海口）三角洲相冲积土：通常是淤泥质土或典型淤泥。面积宽广而厚度极大。不宜作为建筑物的天然地基。但表层硬壳层，有时可用作低层建筑物的地基2.1土的成因类型和工程性质ch2第四纪沉积物与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。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。5湖积土(lakedeposit)：2.1土的成因类型和工程性质Qlch2第四纪沉积物与土滨海沉积物主要由卵石、圆砾和砂组成，承载力较高。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，有层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度低。深海沉积物主要是有机质软泥。6海积土(marinedeposit)：2.1土的成因类型和工程性质Qmch2第四纪沉积物与土由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。分选性极差,石料占多数,冰水沉积物可有一定成层性、分选性。7冰积土(glacialdeposit)：2.1土的成因类型和工程性质Qglch2第四纪沉积物与土8风积土(eoliandeposit)：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，最常见的是风成砂和风成黄土。风蚀作用形成的戈壁荒漠2.1土的成因类型和工程性质Qeol1土的分类原则2.2

土的工程分类

土的分类目的: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，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ch2第四纪沉积物与土2我国土的分类标准ch2第四纪沉积物与土（1）土按堆积年代分：老堆积土，一般堆积土，新近堆积土（2）土据地质成因可分为：残积土、坡积土、冲积土、湖积土等（3）土据有机质含量分为：无机土、有机质、泥炭质土和泥炭（4）土据特殊性分为：湿陷性土、红粘土、软土、混合土等（5）土按颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土2.2

土的工程分类此节内容与《土力学》课程内容重复,此略!ch2第四纪沉积物与土2.3

土的物质组成及物理力学指标2.4

主要特殊土的工程性质ch2第四纪沉积物与土特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构、工程性质也较特殊的土。是在一定的条件下形成的，其分布有明显的区域性特征。特殊性土的种类有：

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ch2第四纪沉积物与土1软土是在静水或水流缓慢的环境中沉积，并有微生物的参与，含有较多有机质的疏松软弱黏性土。分布:沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相；内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相。

分类：

孔隙比e>1.5时,称淤泥;1.5>e>1.0时,称淤泥质土;5%<有机质含量<10%时,称有机质土;10%<有机质含量<60%时,称泥炭质土;有机质含量>60%时,称泥炭。2.4

主要特殊土的工程性质ch2第四纪沉积物与土1软土工程特性：含水率高，天然含水率>液限，软塑－流塑状态。渗透性低，水平向渗透系数较大。压缩性高，变形大而不均匀;变形稳定历时长强度低,与加荷速度和排水条件有关显著的触变性(高灵敏度)和流变性流变(Rheology)：在一定荷载下，土的剪切变形随时间增长的特性。

触变(thixotropy)：土受扰动后强度降低，但随时间增长强度能部分恢复的性能。2.4

主要特殊土的工程性质软土地基要满足承载力和变形要求，否则要进行人工处理!

换土垫层法某工地深层搅拌桩深层搅拌桩防渗墙

工程实例2：杭宁高速公路K101＋960通道

低强度混凝土桩复合地基

2009年5月，新建镇江市金山湖湖岸工程现场，建设者正在给大面积地基盖“棉被”“栽水带”。湖岸工程主要是采取开挖原有鱼塘塘底及塘埂土方堆筑，土质主要为淤泥质粉质粘土，其特点是含水量高，孔隙比大，压缩性大，弱透水性，强度低。建设者对重要广场及景观节点部位的软土地基采用真空排水预压法进行加固处理，可以基本消除地基土的不均匀沉降，大大减少工后沉降，防止地面下沉和开裂，确保工程的整体质量更好地满足景观性、实用性的技术要求。ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质2湿陷性黄土(loessalsoil

)是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。分布在我国西北及华北地区,面积约63万km2。ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质2湿陷性黄土(loessalsoil

)黄土分类：按形成年代分：老黄土、新黄土、新近堆积黄土

黄土形成年代愈久，固结成岩程度大，大孔结构退化，土质愈趋密实，强度高而压缩性小。湿陷性减弱甚至不具湿陷性。黄土湿陷性(collapsibility)：

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。按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质2湿陷性黄土(loessalsoil

)黄土湿陷性的形成原因?内在因素：黄土的结构特征及其物质组成。外部条件：水的浸润和压力作用。黄土的成分和结构上的基本特点是：以石英和长石组成的粉粒为主，矿物亲水性较弱，粒度细而均一，连结虽较强但不抗水；未经很好压实，结构疏松多孔，大孔性明显。所以，黄土具有明显的遇水连结减弱，结构趋于紧密的倾向。黄土结构示意图ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质2湿陷性黄土(loessalsoil

)天然状态下工程特性：含水较少，坚硬—硬塑状态压实程度差，孔隙比高，孔隙大抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显透水性较强，且呈各向异性强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。湿陷性黄土具有以下特征：

第一，黄土中具有大量孔隙，尤其是大孔隙，这是是否具有湿陷性和湿陷性强弱的基础；第二，颗粒间的联结因水分增加而易于削弱和破坏；

第三，粘粉含量低，尤其是具活动晶格的粘土矿物含量低。ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质2湿陷性黄土(loessalsoil

)黄土地区工程病害防治：强夯法

挤密桩法ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质3

膨胀土(expansivesoil)：是一种富含亲水性黏土矿物,且随含水量的增减体积发生显著胀缩变形的硬塑性黏土。分布：云南、广西、贵州、湖北最具代表性。ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质3

膨胀土(expansivesoil)：特征：(1)呈黄褐、灰白、花斑等颜色；(2)黏粒含量高，且为亲水性很强的蒙脱石等黏土矿物，土中可溶盐及有机质含量较低，常含铁锰或钙质结核，结构致密；(3)表面有大量网状裂隙，裂面有腊状光泽的挤压面。ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质3

膨胀土(expansivesoil)：工程特性：(1)强亲水性；(2)多裂隙性；(3)强胀缩性；天然含水率低吸水膨胀；饱和土干燥时收缩(4)强度衰减性；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。（5）快速崩解性；（6）弱抗风化性ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质3

膨胀土(expansivesoil)：在天然状态下，膨胀土结构致密，处于硬塑或半坚硬状态，但在不同的含水条件下，其结构和物理力学性质会发生很大的变化。夏天雨水多，膨胀土吸水发生膨胀，土体强度显著下降，房屋地基下沉；冬季雨水少，膨胀土失水干燥，土质虽然坚硬，但却发生收缩变化，产生明显的张开裂隙。这种吸水膨胀、失水收缩的反复交替变化，造成房屋地基变形，导致整体性相对较差的土木结构房屋墙体开裂、下沉。季节气候影响ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质3

膨胀土(expansivesoil)：例如一U字形房屋建造在成都粘土(膨胀土)层上，前纵墙出现裂缝，而后纵墙完好无损，经分析其原因是，前纵墙通风条件较后纵墙为好，使地基土水分易于蒸发、土体收缩，从而引起砖墙裂缝；日照、通风影响ch2第四纪沉积物与土2.4特殊土的主要工程性质4填土(filling):指由于人类工程活动而形成的土。素填土:主要由碎石、砂土或黏性土组成。其中不含杂质或杂质很少。(2)杂填土:建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土。

(浙江杭州、宁波等地由于城市的发展，建筑物的变迁，地表以碎砖瓦砾等建筑垃圾为主填积而成。）

(天津的旧城区和海河两岸一般表层都有填土，主要成份有素土、瓦砾炉碴、炉灰、煤灰等杂物，有