7巖土工程地質(zhì)分級與分類

本章小結(jié)7.1工程巖體分級7.2土的工程分類27.1工程巖體分級分級的目的從工程的實際進行分級，并根據(jù)其特性，進行試驗，得出相應的設計計算指標或參數(shù)，以便使工程建設達到經(jīng)濟、合理、安全的目的。分級的種類根據(jù)用途的不同，巖體工程分級有通用的分級和專用的分級兩種。37.1工程巖體分級影響巖體工程性質(zhì)的主要因素巖石強度和質(zhì)量強度(軟、硬)變形性(結(jié)構上的致密、疏松)巖體的完整性軟弱面、軟弱帶和其間充填的原生或次生物質(zhì)的性質(zhì)水的影響巖石的物理力學性質(zhì)惡化沿裂隙形成滲流影響巖體的穩(wěn)定性。

強度削弱47.1工程巖體分級工程巖體分級的代表性方案

1986年國家計委批準編制了《工程巖體分級標準》，并于1994年經(jīng)國家建設部批準為強制性國家標準，于1995年7月1日起施行。該標準屬于國家標準第二層次的通用標準，適用于各部門、各行業(yè)的巖石工程。5677.1工程巖體分級工程巖體分級標準（GB50218——94）工程巖體質(zhì)量的初步分級巖體堅硬程度巖體完整程度定性劃分定量確定定性劃分定量確定巖體基本質(zhì)量分級工程巖體質(zhì)量的詳細分級89定量指標采用巖石單軸飽和抗壓強度(Rc)的實測值。當無條件取得實測值時，也可采用實測的巖石點荷載強度指數(shù)(Is（50）)的換算值。1011定量指標采用用巖體完整性指數(shù)(Kv)的實測值。當當無條件取得得實測值時，，也可采用巖巖體體積節(jié)理數(shù)(Jv)查表確定。12137.1工程巖體分級級當遇有地下水水、巖體穩(wěn)定定性受軟弱結(jié)構面影響且由一組組起控制作用用或存在高初始應力現(xiàn)現(xiàn)象時，應用巖體體基本質(zhì)量指指標修正值([BQ])，對巖體質(zhì)量量進行詳細定定級。1415167.2土的工程分類類概述任務是將用于工程程建設目的的的各種自然土土，按其工程程地質(zhì)性質(zhì)的的差異劃分為為類或組。方法普通分類專門分類包括工程建設設中常所遇到到的各種土類類，適用于各各類工程建設設，適用性廣廣，一般多用用于分析、對對比和綜合研研究各類土的的形成和變化化規(guī)律，同時時也是制訂專專門分類和高高等學校進行行教學的基礎礎。專門分類是以以某一種特定定的建筑工程程為對象，按按某一個或某某幾個單項指指標所提出來來的分類，它它密切結(jié)合建建筑類型，直直接為某設計計或解決某一一具體問題服服務。177.2土的工程分類類土的工程分類類方案簡介土的分類標準準(GBJl45—90)通用分類土顆粒組成及其特特征土的塑性指標土中有機質(zhì)地基土的分類專門分類一般規(guī)定一般土分類187.2土的工程分類0固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動狀態(tài)縮限ws塑限wp液限wlw塑性指數(shù)197.2土的工程分類小于某粒徑的土顆顆粒質(zhì)量累積百分分數(shù)為10%時，相應的粒徑稱稱為有效粒徑d10；與之類似可以得到到d30（中值粒徑）和d60（限定粒徑）。粒組劃分級配指標：不均勻勻系數(shù)(Cu)和曲率系數(shù)(Cc)一般規(guī)定20細粒土根據(jù)塑性圖圖分類217.2土的工程分類塑性圖的橫坐標為為土的液限，縱坐坐標為塑性指數(shù)。。當取質(zhì)量為76g、錐角為30°的液限儀錐尖入士士深度為17mm對應的含水量為液液限時，按塑性圖圖1分類。當取質(zhì)量為為76g、錐角為20°的液限儀錐尖入土土深度為10mm對應的含水量為液液限時，按塑性圖圖2分類。2223247.2土的工程分類一般土的分類一般土按其不同粒粒組的相對含量劃劃分為巨粒土和含巨粒土土、粗粒土、細粒土土。25267.2土的工程分類細粒土是指土樣中中細粒組質(zhì)量多于或或等于總質(zhì)量50％的土。其中，粗粒粒組質(zhì)量占總質(zhì)量量的25％一50％者稱含粗粒的細細粒土；含部分有有機質(zhì)者稱有機質(zhì)質(zhì)土。B—漂石（塊石）CB—卵石（碎石）S—砂C—粘土G—礫M—粉土W—級配良好D—級配不良H—高液限L—低液限277.2土的工程分類地基土的分類碎石土砂土粉土粘性土人工填土28碎石土是指粒徑大大于2mm的顆粒含量超過全全重50％的土土。根根據(jù)粒粒組含含量和和顆粒粒形狀狀分為為漂石石、塊塊石、、卵石石、碎碎石、、圓礫礫和角角礫。。29砂土是是指粒粒徑大大于2mm的顆粒粒含量量不超超過全全重50％、粒粒徑大大于0.0075mm的顆粒粒超過過全重重50％的土土。據(jù)據(jù)粒組組含量量分為為礫砂砂、粗粗砂、、中砂砂、細細砂和和粉砂砂。307.2土的工工程分分類粉土是是指粒粒徑大大于0.0075mm的顆粒粒含量量不超超過全全重的的50％、塑塑性指指數(shù)小小于或或等于于10的土。。據(jù)粒粒組含含量可可分為為砂質(zhì)質(zhì)粉土土(粒徑小小于0.005mm的顆粒粒不超超過全全重的的10％)和粘質(zhì)質(zhì)粉土土(粒徑小小于0.005mm的顆粒粒超過過全重重的10％)。317.2土的工工程分分類粘性土土是指指塑性指指數(shù)大大于10的土。。不同同成因因和年年代的的粘性性土，，盡管管其某某些物物理性性質(zhì)指指標值值可能能很接接近，，但其其工程程性質(zhì)質(zhì)可能能相差差很懸懸殊。。沉積年年代塑性指指數(shù)老粘土土一般粘粘性土土新近沉沉積的的粘性性土粉質(zhì)粘粘土粘土327.2土的工工程分分類我國主主要特特殊土土的基基本特特性黃土紅粘土土軟土膨脹土土凍土鹽漬土土337.2土的工工程分分類氣候條條件：：第四四紀干干旱和和半干干旱氣氣候顏色：：多呈呈黃色色、淡淡灰黃黃色或或褐黃黃色成因分分類原生黃黃土：：不具具層理理次生黃黃土具具有層層理，，并含含有砂砂礫和和細礫礫。黃土的的成因因天然狀狀態(tài)下下土質(zhì)質(zhì)堅硬硬、壓壓縮性性小、、強度度較高高浸水后后結(jié)構構破壞壞，強強度降降低，，突然然下沉沉（有有些地地區(qū)））347.2土的工工程分分類我國黃黃土分分布面面積約約64萬km2。其中中具有有濕陷陷性的的約27萬km2。分布布在北北緯33°～47°之間。。黃土土的濕濕陷性性在我我國總總體上上呈現(xiàn)現(xiàn)由西西北向向東南南逐漸漸減弱弱的趨趨勢。。黃土分分布3536377.2土的工工程分分類黃土的的堆積積時代代及代代表地地層老黃土午城黃土離石黃土120萬—70萬70萬—10萬下更新世Q1中更新世Q2老黃土土大孔孔結(jié)構構已退退化，，一般般僅在在黃土土的上上部有有輕微微的濕濕陷性性，或或在大大壓力力下有有濕陷陷性；；而離離石黃黃土分分布普普遍，，厚度度為50—70m，在黃黃河中中游最最厚可可達170m。387.2土的工工程分分類新近堆積的黃土Q42黃土多分布布于河河漫灘灘、低低階地地、山山間洼洼地的的表層層及洪洪坡積積地帶帶，生生孔、、大孔孔發(fā)育育，結(jié)結(jié)構松松散，，承載載力較較低，，具有有高壓壓縮性性和濕濕陷性性。馬蘭黃黃土Q41黃土土土質(zhì)相相近，，均勻勻、疏疏松，，大孔孔和蟲蟲孔發(fā)發(fā)育，，具垂垂直節(jié)節(jié)理，，有較較強烈烈的濕濕陷性性，與與工程程建設設關系系最為為密切切。馬蘭黃土10萬—0.5萬晚更新世Q3新黃土5000年以內(nèi)全新世早期Q4Q41黃土397.2土的工工程分分類以粗粉土(0.05—0.1mm)為主，平均含量達50％以上

黃土的顆粒組成黃土的礦物成分以石英、長石、碳酸鹽等為主，并含部分粘土礦物黃土的化學成分與礦物成分和風化有關，主要有SiO2、Al2O3、CaO。易溶鹽類碳酸鹽為主，氯化物和硫酸鹽次之，含量呈區(qū)域性變化且與成因有關。黃土的的成分分407.2土的工工程分分類黃土的的結(jié)構構結(jié)構殘積、、坡積積黃土土不等粒?！鞍甙郀睢薄苯Y(jié)構構，大大孔隙隙多，，形狀復復雜，，孔隙隙邊緣緣明顯顯沖積黃黃土細?！啊暗攘Ａ！苯Y(jié)結(jié)構，，大孔孔隙少少，多多為長長形或圓形形粒間間小孔孔，輪輪廓不不甚清清楚孔隙率率粒間小小孔特有的的大孔孔隙蟲孔、、植物物根孔孔、裂裂歐、、封閉空空洞和和巨大大的潛潛蝕空空洞等等一般地地層越越老，，孔隙隙率越越低；；坡積積、殘殘積黃黃土的的孔隙隙率比比沖積積黃土土高。。417.2土的工工程分分類＞0.07強濕陷陷性0.015～0.03弱濕陷陷性0.03～0.07中等濕濕陷性性黃土的的基本本工程程地質(zhì)質(zhì)特征征壓實程程度差差，孔孔隙大大、孔孔隙率率高，，含水水少、、透水水性強強和強強度高高黃土濕濕陷性性判別別濕陷系系數(shù)δs427.2土的工工程分分類黃土的的自重重濕陷陷和非非自重重濕陷陷黃土的的濕陷陷是在在包括括上覆土土自重重壓力力和附加壓壓力下產(chǎn)生生的，，發(fā)生生濕陷陷現(xiàn)象象的界界限壓壓力稱稱為濕陷起起始壓壓力，其隨隨黃土土膠結(jié)結(jié)物含含量、、濕度度、密密度以以及土土的埋埋深增增大而而增高高。當當上覆覆土層層飽和和自重重力大大于該該土層層濕陷陷起始始壓力力時發(fā)發(fā)生自重濕濕陷；當上上覆土土層飽飽和自自重力力小于于該土土層濕濕陷起起始壓壓力，，只有有在與與附加加應力力共同作作用下才能能大于于該土土層的的濕陷陷起始始壓力力時發(fā)發(fā)生非自重重濕陷陷。437.2土的工程分類碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石，經(jīng)經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、褐黃黃等色的高塑性粘粘土稱為紅粘土。。其液限一般大于于50，上硬下軟，具明明顯的收縮性，裂裂隙發(fā)育。經(jīng)再搬搬運后仍保留紅粘粘土基本特征，液液限大于45小于50的土稱為次生紅粘土。紅粘土的定義447.2土的工程分類氣候特點：氣候變化大，年年降水量大于蒸發(fā)發(fā)量，潮潮濕的氣候有利利于巖石的機械風風化和化學風化，，巖性特點：主要為碳釀鹽類類巖石，當巖層稻稻皺發(fā)育、巖石破破碎時，更易形成成紅粘土。紅粘土的形成條件件4546477.2土的工程分類盆地或洼地邊緣較薄，向中間間逐漸增厚基巖面或風化面取決于基巖起伏和和風化層深度當下伏基巖的溶溝溝、溶槽、石芽厚度變化極大紅粘土的分布規(guī)律律紅粘土主要為殘積積、坡積類型，也也有洪積類型，其其分布多在山區(qū)或或丘陵地帶以及山山坡、山麓、盆地地或洼地中。487.2土的工程分類紅粘土的粒度成分中，小于0.005mm的粘粒含量為60％一80％，其中小于0.002mm的膠粒占40％一70％，使紅粘土具有有高分散性。紅粘粘土的礦物成分主要為高嶺石、伊伊利石和綠泥石。。化學成分以SiO2、Al2O3和Fe2O3為主。紅粘土的成分特點點497.2土的工程分類紅粘土的基本工程程地質(zhì)特征紅粘土的物理力學性質(zhì)一是天然含水量高、密度小、孔隙比高、高塑性(液限和塑限都很高)以及較高的力學強度和較低的壓縮性；二是各種指標的變化幅度很大。507.2土的工程分類紅粘土的基本工程程地質(zhì)特征紅粘土的裂隙性處于堅硬和硬塑狀態(tài)的紅粘土層，由于脹縮作用形成了大量裂隙紅粘土的脹縮性天然狀態(tài)下膨脹量微小，收縮量較大，經(jīng)收縮后的土試樣浸水時，可產(chǎn)生較大的膨脹量517.2土的工程分類紅粘土中的地下水水特征紅粘土的透水性微微弱，其中的地下下水多為裂隙性潛潛水和上層滯水，，它的補給來源源主要是大大氣降水水、基巖巖巖溶裂裂隙水和和地表水水體，水量一般均很很小。在在地勢低低洼地段段的土層層裂隙中中或軟塑塑、流塑塑狀態(tài)土土層中可可見土中中水，水水量不大大，且不具統(tǒng)一一水位。紅粘土土層中的的地下水水水質(zhì)屬屬重碳酸鈣鈣型水，對混混凝土一一般不具具腐蝕性性。527.2土的工程程分類軟土的定定義和分分類軟土一般般是指天天然含水水量大、、壓縮性性高、承承裁力低低的一種種軟塑到到流塑狀狀態(tài)的粘粘性土。。淤泥：孔孔隙比大大于1.5淤泥質(zhì)土土：孔隙隙比小于于1.5而大于1.0有機質(zhì)土土：燒失失量大于于5％泥炭：燒燒失量大大于60％時其它高壓壓縮性的的粘性土土、粉土土537.2土的工程程分類軟土的成成因類型型濱海沉積積濱海相瀉湖相按沉積環(huán)境分湖泊沉積河灘沉積沼澤沉積溺谷相三角洲相547.2土的工程分類A.濱海相常與海浪岸流及及潮汐的水動力力作用形成較粗粗的顆粒(粗、中、細砂)相摻雜，使其不不均勻和極疏松松，增強了淤泥泥的透水性能，，易于壓縮固結(jié)結(jié)。B.瀉湖相顆粒微細、孔隙隙比大、強度低低、分布范圍較較寬闊，常形成成海濱平原。在在瀉湖邊緣，表表層常有厚約0.3—2.0m的泥炭堆積。底底部含有貝殼和和生物殘骸碎屑屑。557.2土的工程分類C.溺谷相孔隙比大、結(jié)構構疏松、含水量量高，有時甚于于瀉湖相。分布布范圍賂窄，在在其邊緣表層也也常有泥炭沉積積。D.三角洲相由于河流及海潮潮的復雜交替作作用，而使淤泥泥與薄層砂交錯錯沉積，受海流流與波浪的破壞壞，分選程度差差，結(jié)構不穩(wěn)定定，多交錯成不不規(guī)則的尖滅層層或透鏡體夾層層，結(jié)構疏松，，顆粒細小。567.2土的工程分類湖泊沉積是近代淡水盆地地和咸水盆地的的沉積。沉積物物中央有粉砂顆顆粒，呈現(xiàn)明顯顯的層理。淤泥泥結(jié)構松軟、呈呈暗灰、灰綠或或暗黑色，厚度度一般為10m左右，最厚者可可達25m。河灘沉積主要包括河漫灘灘相和牛軛湖相相。成層情況較較為復雜，成分分不均一，走向向和厚度變化大大，平面分布不不規(guī)則。一般常常呈帶狀或透鏡鏡狀，間與砂或或泥炭互層，其其厚度不大，一一般小于lom。577.2土的工程分類沼澤沉積分布在地下水、、地表水排泄不不暢的低洼地帶帶，多以泥炭為為主，且常出露露于地表。下部部分布有淤泥層層或底部與泥炭炭互層。587.2土的工程分類我國東海、黃海海、渤海、南海海等沿海地區(qū)，例如濱海相沉沉積的天津塘沽沽、浙江溫州、、寧波等地，以以及溺谷相沉積積的閩江口平原原，河灘相沉積積的長江中下游游、珠江下游、、淮河平原、松松遼平原等地區(qū)區(qū)。內(nèi)陸(山區(qū))軟土主要位于湖湖相沉積的洞庭庭湖、洪澤湖、、太湖、鄱陽湖湖四周和古云夢夢澤地區(qū)邊緣地地帶，以及昆明明的滇池地區(qū)，，貴州六盤水地地區(qū)的洪積扇等等。軟土的分布597.2土的工程分類軟土的工程性質(zhì)質(zhì)觸變性流變性高壓縮性低強度低透水性不均勻性607.2土的工程分類觸變性當原狀土受到振振動以后，破壞壞了結(jié)構連接，，降低了土的強強度或很快地使使土變成稀釋狀狀態(tài)。流變性軟土除排水固結(jié)結(jié)引起變形外，，在剪應力作用用下，土體還會會發(fā)生緩慢而長長期的剪切變形形。617.2土的工程分類高壓縮性軟土是屬于高壓壓縮性的土，壓壓縮系數(shù)大，反反映在建筑物的的沉降方面為沉沉降量大。低強度由于軟士具有上上述特性，地基基強度很低。其其不排水抗剪強強度一般均在20KPa以下。627.2土的工程分類低透水性軟土透水性能弱弱，對地基排水水固結(jié)不利，反反映在建筑物沉沉降延續(xù)時間長長。同時，在加加載初期，地基基中常出現(xiàn)較高高的孔隙水壓力力，影響地基的的強度。不均勻性由于沉積環(huán)境的的變化，粘性土土層中常局部夾夾有厚薄不等的的粉土，建筑物物地基則易產(chǎn)生生差異沉降。637.2土的工程分類膨脹土的定義膨脹土是一種對對環(huán)境變化，特特別是對于濕熱熱變化非常敏感感的土。其反映映是體積隨水量增加加發(fā)生膨脹和隨隨水量減小而收收縮，產(chǎn)生膨脹壓力力。影響土的膨膨脹性的主要礦礦物是蒙脫石。。647.2土的工程分類膨脹土的分布膨脹土在我國有有著廣泛的分布布，至今先后發(fā)發(fā)現(xiàn)膨脹土的省省區(qū)達20多個，尤其在北北京—西安—成都一線東南、、杭州—廣西一線西北這這一北東—南西向的廣大區(qū)區(qū)域內(nèi)，分布最最為普通。657.2土的工程分類多以殘—坡積、沖積、洪洪積、湖積為主主。湖相沉積及風化化層粘土礦物中以蒙蒙脫石為主，自自由膨脹率、液液限、塑性指數(shù)數(shù)都較大，土的的膨脹、收縮性性最顯著沖積、沖洪積及及坡積物粘土礦物中以伊伊利石為主，自自由膨脹率和液液限較大。土的的膨脹、收縮性性也顯著碳酸鹽類巖石的的殘積、坡積及及洪積的紅粘土土自由膨脹率常小小于40％，故常被定為為非膨脹土，但但其收縮性很顯顯著。膨脹土的成因66677.2土的工程分類膨脹土一般呈紅紅、黃、褐、灰灰白等色，具斑斑狀結(jié)構，常含含鐵、錳或鈣質(zhì)質(zhì)結(jié)核，具網(wǎng)紋開裂，有蠟狀光澤的擠壓面，類似似劈理。土層表表層常因失水收收縮出現(xiàn)縱橫交交錯的裂隙和龜龜裂現(xiàn)象，使土土體的完整性破壞，強度降低。膨脹土中粘粒常常達35％以上。礦物成成分以蒙脫石和和伊利石為主，，高嶺石和多水水高嶺石較少。?；瘜W成分以SiO2和Al2O3、Fe2O3為主。膨脹土的工程地地質(zhì)特性687.2土的工程分類膨脹土的工程地地質(zhì)特性膨脹土液限和塑塑性指數(shù)都較大大，飽和度較大大，一般都在80％以上。但天然然含水量較小，，多為l7％一36%，一般為20％左右。所以，，膨脹土常處于于硬塑或堅硬狀狀態(tài)。膨脹土強度較高高，壓縮性中等等偏低，故常被被誤認為是較好好的天然地基。。當含水量增加和結(jié)結(jié)構擾動后，力學性質(zhì)減弱明顯。膨脹土的的膨脹和收縮特特性會導致建筑筑物開裂和損壞壞；導致斜坡建建筑場地崩塌、、滑坡、地裂。。697.2土的工程分類凍土的定義溫度等于或低于于攝氏零度且含含有冰的各類土土凍土的分類季節(jié)性凍土冬季凍結(jié)，夏季季全部融化多年凍土凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)多多年(一般是3年以上)不融的凍土，707.2土的工程分類凍土的力學性質(zhì)質(zhì)凍土的融化壓縮縮凍土融化過程程中在無外荷荷作用的情況況下，所產(chǎn)生生的沉降稱為為融化下沉（（簡稱融陷））凍土融化后，，在外荷作用用下所產(chǎn)生的的壓縮變形稱稱為融化壓縮縮凍脹量凍結(jié)過程中土土體積增大，，以凍脹率（（凍脹變形量量與凍結(jié)深度度之比）來衡衡量717.2土的工程分類類凍脹力法向凍脹力切向凍脹力作用于基礎底底面上的抬起起力平行向上作用用于基礎側(cè)表表面的抬起力力凍結(jié)力通過冰晶使凍凍土與基礎表表面膠結(jié)在一一起的膠結(jié)力力，又稱凍結(jié)結(jié)強度凍土的抗剪強強度凍土在外力作作用下，抵抗抗剪切滑動的的極限強度土溫荷載727.2土的工程分類凍土的工程性質(zhì)季節(jié)性凍土作為建筑物地基，，在凍結(jié)狀態(tài)時，具有較高的強強度和較低的壓縮縮性。但凍土融化后則承載力大為降低低，壓縮性急劇增增高，使地基產(chǎn)生生融陷；相反，在在凍結(jié)過程中又產(chǎn)產(chǎn)生凍脹，對地基基均為不利。737.2土的工程分類多年凍土根據(jù)土的類別、總總含水量和融化后后的潮濕程度進行行融陷性分級及評評價不融陷土弱融陷土中融陷土強融陷土極融陷土747.2土的工程分類A．不融陷土除基巖之外為最好好的地基土，一般般建筑物可不考慮慮凍融問題；B．弱融陷土為多年凍土較良好好的地基土，融化化下沉量不大，一一般當基底最大融融深控制在3.0m之內(nèi)時，建筑物均均未遭受明顯的破破壞；C.中融陷土作為建筑物地基時時，一般基底融深深不得大于1.0m，冬天回凍時，應應采取專門措施，，如深基、保溫、、防止基底融化等等；757.2土的工程分類D.強融陷土往往會造成建筑物物的破壞，因此原原則上不容許地基基土發(fā)生融化，宜宜采用保持凍土的的原則設計或采用用樁基等；E.極融陷土因含有大量的冰，，所以不但不容許許基底融化，還應應考慮它的長期流流變作用，需進行行專門處理，如采采用砂墊層等。767.2土的工程分類鹽漬土的定義含有較多(大于0.5％)易溶鹽類的土鹽漬土的成因干旱半干旱地區(qū)蒸發(fā)量大、降雨量量小、毛細作用強強，所以極利于鹽鹽分在地表聚集內(nèi)陸盆地地勢低洼、周圍封封閉、排水不暢、、地下水位高，也也利于水分蒸發(fā)鹽鹽類聚集農(nóng)田洗鹽、壓鹽、、灌溉退水、渠道道滲漏777.2土的工程分類一般分布在地勢比比較低而且地下水水位較高的地段，，如內(nèi)陸洼地，鹽鹽湖和河流兩岸的的漫灘、低階地、、牛軛湖以及三角角洲洼地、山間洼洼地等地段。鹽漬漬土的厚度不大，，一般為1.5—4.0m，與地下水埋