第一節(jié)土的生成與組成一、土的生成“土”一詞在不同的學(xué)科領(lǐng)域有其不同的含義.就土木工程領(lǐng)域而言,土是指覆蓋在地表的沒(méi)有膠結(jié)和弱膠結(jié)的顆粒堆積物.土與巖石的區(qū)分僅在于顆粒之間膠結(jié)的強(qiáng)弱.地殼表面完整堅(jiān)硬的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕等外力作用而瓦解的碎塊或礦物顆粒,再經(jīng)過(guò)水流、風(fēng)力、重力或冰川作用的搬運(yùn),在適當(dāng)條件下,沉積形成各種類(lèi)型的土.土體的形成和演化過(guò)程,就是土的性質(zhì)和變化過(guò)程.巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化形成土,土經(jīng)過(guò)搬運(yùn)和沉積,然后經(jīng)成巖作用又形成了巖石.下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

風(fēng)化作用一般可分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化.物理風(fēng)化是指巖石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕,溫度與濕度的變化、不均勻膨脹與收縮,使巖石產(chǎn)生裂隙,崩解為碎塊.這種風(fēng)化僅改變顆粒大小與形狀,不改變?cè)瓉?lái)的礦物成分,生成的土呈松散狀態(tài),無(wú)黏性土.化學(xué)風(fēng)化是指巖石碎屑與空氣、水和各種水溶液相接觸,經(jīng)氧化、碳化和水化作用,改變?cè)瓉?lái)的礦物成分,形成新的礦物(次生礦物),生成的土為細(xì)粒土、黏性土.生物風(fēng)化是指由動(dòng)物、植物和人類(lèi)對(duì)巖體的破壞而產(chǎn)生的風(fēng)化作用.土在地表分布極廣,成因類(lèi)型也很復(fù)雜.不同成因類(lèi)型的沉積物,各具有一定的分布規(guī)律、地形形態(tài)及工程性質(zhì).下面簡(jiǎn)單介紹幾種主要類(lèi)型.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

(一)殘積物殘積物是殘留在原地未被搬運(yùn)的那一部分原巖風(fēng)化剝蝕后的產(chǎn)物,而另一部分則被風(fēng)和降水所帶走.其分布受地形的控制.在寬廣的分水嶺上,由于地表水流速很小,風(fēng)化產(chǎn)物能夠留在原地,形成一定的厚度.平緩的山坡或低洼地帶也常有殘積物分布.影響殘積物工程地質(zhì)特征的因素主要是氣候條件和母巖的巖性.氣候影響著風(fēng)化作用類(lèi)型,從而使不同氣候條件、不同地區(qū)的殘積土具有特定的粒度成分、礦物成分、化學(xué)成分.干旱地區(qū):以物理風(fēng)化為主,只能使巖石破碎成粗碎屑物和砂礫,缺乏黏土礦物,具有礫石類(lèi)土和工程地質(zhì)特征;上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

半干旱地區(qū):在物理風(fēng)化的基礎(chǔ)上發(fā)生化學(xué)變化,使原生的硅酸鹽礦物變成黏土礦物,但由于雨量稀少,蒸汽量大,故土中常含有較多的可溶鹽類(lèi),如碳酸鈣、硫酸鈣等;潮濕地區(qū):在潮濕溫暖而排水條件良好的地區(qū),由于有機(jī)質(zhì)迅速腐爛,分解出CO２,有利于高嶺石的形成,而在潮濕溫暖且排水條件差的地區(qū),則往往形成蒙脫石.可見(jiàn),從干旱地區(qū)、半干旱地區(qū)至潮濕地區(qū),土的顆粒組成由粗變細(xì);土的類(lèi)型從礫石類(lèi)土過(guò)渡到砂類(lèi)土、黏土.母巖的巖性影響著殘積土的粒度成分和礦物成分.殘積物的厚度在垂直方向和水平方向變化較大,這主要與沉積環(huán)境、殘積條件有關(guān),山丘頂部因侵蝕而厚度較小,山谷低洼處則厚度較大.殘積物一般透水性強(qiáng),以致殘積土中一般無(wú)地下水.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

(二)坡積物坡積物是雨、雪水流的地質(zhì)作用將高處巖石風(fēng)化產(chǎn)物緩慢地洗刷剝蝕,順著斜坡向下逐漸移動(dòng),沉積在較平緩的山坡上而形成的沉積物(圖１-１).其物質(zhì)成分與斜坡上的殘積物一致.坡積土體與殘積土體往往呈過(guò)渡狀態(tài),其工程地質(zhì)特征也很相似.坡積物隨斜坡自上而下逐漸變緩,呈現(xiàn)由粗而細(xì)的分選現(xiàn)象,但層理不明顯.其礦物成分與下臥積巖沒(méi)有直接關(guān)系,這是它與殘積物的明顯區(qū)別.坡積物底部的傾斜度取決于下臥基巖面的傾斜程度,而其表面傾斜程度則與產(chǎn)生的時(shí)間有關(guān),時(shí)間越長(zhǎng),搬運(yùn)沉積在山坡下部的物質(zhì)越厚,表面傾斜度也越小.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

坡積物在斜坡陡峭地段的厚度常較薄,而在坡腳地段的厚度則較厚.由于坡積物形成于山坡,故較易沿下臥基巖傾斜面產(chǎn)生滑動(dòng).因此,在坡積物上進(jìn)行工程建設(shè)時(shí),要考慮坡積物本身的穩(wěn)定性和施工開(kāi)挖后邊坡的穩(wěn)定性.(三)洪積物洪積物是碎屑物質(zhì)經(jīng)暴雨或大量融雪驟然集聚而成的暫時(shí)性山洪急流攜帶在山溝的出口處或山前傾斜平原堆積形成的洪積土體(圖１-２).山洪攜帶的大量碎屑物質(zhì)流出溝谷口后,因水流流速驟減而呈扇形沉積體,稱(chēng)為洪積扇.洪積物離山區(qū)由近漸遠(yuǎn),顆粒呈現(xiàn)由粗到細(xì)的分選作用,常具有不規(guī)則的交替層理構(gòu)造,并具有夾層、尖滅或透鏡體等構(gòu)造.近山地帶,洪積物具有較高的承載力,壓縮性低;上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

遠(yuǎn)山地帶,洪積物顆粒較細(xì)、成分較均勻、厚度較大.洪積物一般可作為良好的建筑地基,但應(yīng)注意中間過(guò)渡地帶可能地質(zhì)較差,因?yàn)榇炙樾纪僚c細(xì)粒黏性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼澤地帶,且存在尖滅或透鏡體.(四)沖積物沖積物是河流流水的地質(zhì)作用將兩岸基巖及其上部覆蓋的坡積、洪積物質(zhì)剝蝕后搬運(yùn)、沉積在河流坡降平緩地帶形成的沉積物.沖積物的特點(diǎn)是具有明顯的層理構(gòu)造.經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的搬運(yùn)過(guò)程,顆粒的磨圓度好.隨著從上游到下游的流速逐漸減小,沖積物具有明顯由粗到細(xì)的分選現(xiàn)象.上游沖積物多為粗大顆粒;中下游沖積物多為細(xì)小顆粒.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

根據(jù)河流沖積物的形成條件,可分為河床相、河漫灘相、牛軛湖相及河口三角洲相.古河床相土壓縮性低,強(qiáng)度較高,而現(xiàn)代河床堆積物的密實(shí)度較差,透水性強(qiáng);河漫灘相沖積物具有雙層結(jié)構(gòu),強(qiáng)度較好,但應(yīng)注意其中的軟弱土層夾層;牛軛湖相沖積物壓縮性很高、承載力很低,不宜作為建筑物的天然地基;河口三角洲相沖積物常常是飽和的軟黏土,承載力低,壓縮性高,但三角洲沖積物的最上層常形成硬殼層,可作為低層或多層建筑物的地基.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

(五)其他沉積物除上述幾種成因類(lèi)型的沉積物外,還有海洋沉積物、湖泊沉積物、冰川沉積物和風(fēng)積物等,它們分別因海洋、湖泊、冰川及風(fēng)的地質(zhì)作用而形成.下面簡(jiǎn)單介紹海洋沉積物和湖泊沉積物.１.海洋沉積物(１)海洋按海水深度及海底地形可劃分為濱海區(qū)、淺海區(qū)、陸坡區(qū)及深海區(qū).(２)濱海沉積物主要由卵石、圓礫和砂等組成,具有基本水平或緩傾斜的層理構(gòu)造,在砂層中常有波浪作用留下的痕跡.作為地基,其承載力較高,但透水性較大.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

(３)淺海沉積物主要由細(xì)粒砂土、黏性土、淤泥和生物化學(xué)沉積物(硅質(zhì)和石灰質(zhì))組成.離海岸越遠(yuǎn),沉積物的顆粒越小.其具有層理構(gòu)造,較濱海沉積物疏松,含水量高、壓縮性大而強(qiáng)度低.陸坡和深海沉積物,主要是有機(jī)質(zhì)軟泥,成分均一.２.湖泊沉積物湖泊沉積物可分為湖邊沉積物和湖心沉積物兩類(lèi).(１)湖邊沉積物是由湖浪沖蝕湖岸形成的碎屑物質(zhì)在湖邊沉積而形成的,近岸帶多為粗顆粒的卵石、圓礫和砂土,遠(yuǎn)岸帶為細(xì)顆粒的砂土和黏性土.湖邊沉積物具有明顯的斜層理構(gòu)造,近岸帶土的承載力高,遠(yuǎn)岸帶則差些.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

(２)湖心沉積物是由河流和湖浪攜帶的細(xì)小懸浮顆粒到達(dá)湖心后沉積形成的,主要是黏土和淤泥,常夾有細(xì)砂、粉砂薄層.湖心沉積物壓縮性高,強(qiáng)度很低;若湖泊逐漸淤塞,則可演變?yōu)檎訚?形成沼澤土,主要由半腐爛的植物殘?bào)w和泥炭組成,含水量極高,承載力極低,一般不宜作天然地基.二、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造(一)土的結(jié)構(gòu)土顆粒之間的相互排列和聯(lián)結(jié)形式稱(chēng)為土的結(jié)構(gòu).土的結(jié)構(gòu)是在成土過(guò)程中逐漸形成的,它反映了土的成分、成因和年代對(duì)土的工程性質(zhì)的影響.土的結(jié)構(gòu)按其顆粒的排列和聯(lián)結(jié)形成可分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)、絮狀結(jié)構(gòu)三種,如圖１-３所示.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

１.單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)是碎石土和砂土的結(jié)構(gòu)特征.其特點(diǎn)是土粒之間沒(méi)有聯(lián)結(jié)存在,或聯(lián)結(jié)非常微弱.單粒結(jié)構(gòu)的緊密程度取決于礦物成分、顆粒形狀、粒度成分和級(jí)配的均勻程度.２.蜂窩狀結(jié)構(gòu)蜂窩狀結(jié)構(gòu)是以粉粒為主的結(jié)構(gòu)特征,粒徑為０.００２~０.０２mm的土粒在水中沉積時(shí),基本上是單個(gè)顆粒下沉,在下沉過(guò)程中碰上已沉積的土粒時(shí),土粒的引力相對(duì)自重足夠大,則顆粒停留在最初的接觸位置上不再下沉,形成大空隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

３.絮狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)是黏性土顆粒特有的結(jié)構(gòu),懸浮在水中的黏土顆粒當(dāng)介質(zhì)發(fā)生變化時(shí),土?；ハ嗑酆?形成絮狀物下沉,沉積為大孔隙的絮狀結(jié)構(gòu).以上三種結(jié)構(gòu)中,以密實(shí)的單粒結(jié)構(gòu)工程性質(zhì)最好,蜂窩狀結(jié)構(gòu)與絮狀結(jié)構(gòu)如被擾動(dòng)破壞天然結(jié)構(gòu),則強(qiáng)度低,壓縮性高,不可用作天然地基.(二)土的構(gòu)造在同一土層中,土顆粒之間相互關(guān)系的特征稱(chēng)為土的構(gòu)造.土的構(gòu)造一般可分為層狀構(gòu)造、分散構(gòu)造和裂隙狀構(gòu)造.其中,分散構(gòu)造的工程性質(zhì)最好,裂隙狀構(gòu)造因裂隙強(qiáng)度低、滲透性大,其工程性質(zhì)差.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

三、土的組成土的物質(zhì)成分包括作為土骨架的固態(tài)礦物顆粒、孔隙中的水與其溶解物質(zhì)以及氣體.因此,土是由固相、液相、氣相組成的三相分散系.固相包括多種礦物成分組成土的骨架,骨架之間的空隙是由液相和氣相填滿(mǎn),這些空隙是相互連通的,形成多孔介質(zhì);液相主要是水;氣相主要是空氣、水蒸氣,有時(shí)還有沼氣等.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

(一)土中的固體顆粒土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物,因此,土的礦物組成取決于成土母巖的礦物組成及其后的風(fēng)化作用.土的固相物質(zhì)又稱(chēng)為土粒,包括無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì),是構(gòu)成土的骨架最基本的物質(zhì).對(duì)土粒應(yīng)從其礦物成分、顆粒的大小和形狀來(lái)描述.在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒組成的.土粒的粒徑由粗到細(xì)逐漸變化時(shí),土的性質(zhì)也相應(yīng)地發(fā)生變化,例如,土的性質(zhì)隨著粒徑的變細(xì)可由無(wú)黏性變化到有黏性.將土中各種不同粒徑的土粒,按適當(dāng)?shù)牧椒秶?可分為若干粒組,各個(gè)粒組隨著分界尺寸的不同而呈現(xiàn)出一定質(zhì)的變化.劃分粒組的分界尺寸稱(chēng)為界限粒徑.粒徑是指顆粒直徑的大小.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

級(jí)配的測(cè)試方法有篩析法(＞０.０７５mm)和比重計(jì)法(＜０?.０７５mm).顆粒級(jí)配曲線,用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪制.縱坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量;橫坐標(biāo)用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示土粒粒徑.在累計(jì)曲線上(圖１-４),可確定以下兩個(gè)描述土的級(jí)配的指標(biāo):上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

不均勻系數(shù)Cu反映大小不同粒組的分布情況.Cu越大,表示土粒大小的分布范圍越大,其級(jí)配越良好,作為填方工程的土料時(shí),則比較容易獲得較大的密實(shí)度.曲率系數(shù)Cc描寫(xiě)累積曲線的分布范圍,反映曲線的整體形狀.曲線平緩,粒徑大小相差懸殊,土粒不均勻.顆粒級(jí)配可以在一定程度上反映土的某些性質(zhì).對(duì)于級(jí)配良好的土,較粗顆粒之間的孔隙被較細(xì)的顆粒所填充,因而土的密實(shí)度較好,相應(yīng)的地基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較好,透水性和壓縮性也較小,可用作堤壩或其他土建工程的填方土料.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

(二)土中的水土中的水處于不同位置和溫度條件下,可具有不同的物理狀態(tài)———固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài).液態(tài)水是土中孔隙水的主要存在狀態(tài),因其受土粒表面雙電層影響程度的不同可分為結(jié)合水、毛細(xì)水、重力水.后兩者也稱(chēng)為非結(jié)合水(自由水).１.結(jié)合水結(jié)合水是指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水.由于細(xì)小土顆粒表面一般帶有負(fù)電荷,使土粒周?chē)纬呻妶?chǎng),在電場(chǎng)范圍內(nèi)的水分子和水溶液中的陽(yáng)離子一起被吸附在土粒表面.因?yàn)樗肿邮菢O性分子(其正、負(fù)電荷偏在分子的兩端,不重合),它被土粒表面電荷或溶液電荷吸引而定向排列(圖１-５).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水.強(qiáng)結(jié)合水相當(dāng)于固定層中的水,而弱結(jié)合水則相當(dāng)于擴(kuò)散層中的水.(１)強(qiáng)結(jié)合水.緊靠土粒表面,受到吸引力最大.其特性是:顯示固體的性質(zhì),具有極大的黏滯性、彈性和抗剪強(qiáng)度,不傳遞靜水壓力.黏土只含有強(qiáng)結(jié)合水時(shí)顯示固體堅(jiān)硬狀態(tài);砂土的強(qiáng)結(jié)合水含量極少,僅含強(qiáng)結(jié)合水的砂土呈散粒狀態(tài).(２)弱結(jié)合水.緊靠強(qiáng)結(jié)合水的外側(cè),吸附力稍低,厚度稍大.其特性是:呈黏滯狀態(tài),不傳遞靜水壓力,不能自由流動(dòng),但有一定的活動(dòng)能力.在較強(qiáng)的外電場(chǎng)作用下,薄膜水可以緩慢流動(dòng),自厚的部位向薄的部位移動(dòng),弱結(jié)合水對(duì)黏性土的性質(zhì)影響最大.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

２.自由水自由水是存在于土粒表面電場(chǎng)影響范圍以外的水.它的性質(zhì)和普通水一樣,能傳遞靜水壓力,冰點(diǎn)為０℃,有溶解能力.自由水按其移動(dòng)所受作用力的不同,可分為重力水和毛細(xì)水.(１)重力水.重力水是存在于地下水水位以下的透水層中的地下水,它是在重力或壓力差作用下運(yùn)動(dòng)的自由水,對(duì)土粒有浮力作用.(２)毛細(xì)水.毛細(xì)水是受到水與空氣交界處表面張力作用的自由水,毛細(xì)水存在于地下水水位以上的透水土層中.毛細(xì)水按其與地下水面是否聯(lián)系可分為毛細(xì)懸掛水(與地下水無(wú)直接聯(lián)系)和毛細(xì)上升水(與地下水相連)兩種.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)土的生成與組成

當(dāng)土孔隙中局部存在毛細(xì)水時(shí),毛細(xì)水的彎液面和土粒接觸處的表面引力反作用于土粒,使土粒之間由于這種毛細(xì)壓力而擠緊(圖１-６),土因而具有微弱的黏聚力,稱(chēng)為毛細(xì)黏聚力.(三)土中的氣體土中的氣體存在于土孔隙中未被水所占據(jù)的部位.(１)自由氣體.自由氣體是指土的孔隙中與大氣相連通的氣體.當(dāng)土體壓縮時(shí),自由氣體逸出,對(duì)工程無(wú)很大影響.(２)封閉氣體.封閉氣體與大氣隔絕,以封閉氣泡的形式存在于黏性土中,當(dāng)土體壓縮時(shí),封閉氣泡被壓小.封閉氣泡越多,土的壓縮性就越大,工程性質(zhì)越差;而且封閉氣泡越多,土的透水性也會(huì)越差.上一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)三相比例指標(biāo)是指三相物質(zhì)在體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系.三相比例指標(biāo)反映了土的干燥與潮濕、疏松與緊密,是評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標(biāo),也是工程地質(zhì)勘察報(bào)告中不可缺少的基本內(nèi)容.下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

定量研究三相之間的比例關(guān)系時(shí),為了便于說(shuō)明和計(jì)算,將三相體系中分散的土顆粒、水和氣體分別集中在一起,并按適當(dāng)?shù)谋壤?huà)一個(gè)土的三相圖,如圖１-７所示.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

一、試驗(yàn)指標(biāo)土粒比重GS(土粒相對(duì)密度dS)、含水量w、土的密度ρ被稱(chēng)為土的三項(xiàng)基本物理性指標(biāo).１.土粒比重GS(土粒相對(duì)密度dS)(１)定義:土中固體礦物的質(zhì)量與同體積純水的質(zhì)量的比值.(２)公式:單位:無(wú)量綱(３)常見(jiàn)值:砂土:２.６５~２.６９;黏性土:２.７２~２.７５;粉土:２.７０~２.７１.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

２.土的密度ρ(１)定義:單位體積土的質(zhì)量.(２)公式:單位:g/cm３(３)常見(jiàn)值:(１.?６~２.?２)g/cm３.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

３土的含水量w(１)定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比.(２)公式:單位:無(wú)量綱(３)常見(jiàn)值:砂土:(０~４０)％;黏性土:(２０~６０)％.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

二、換算指標(biāo)１.特定條件下土的密度(１)土的干密度(g/cm３):土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量稱(chēng)為干密度.(２)飽和密度(g/cm３):土孔隙中充滿(mǎn)水時(shí)的單位體積質(zhì)量.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

(３)土的浮密度(g/cm３):地下水水位以下,土單位體積中土粒的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差.２.反映土體空隙體積相對(duì)大小的指標(biāo)(１)土的孔隙比:土中孔隙體積與土粒體積之比.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

(２)土的孔隙率:土中孔隙所占總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示.(３)飽和度:土中水的體積與孔隙體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

飽和度可以反映土的干濕程度,砂土根據(jù)飽和度Sr的指標(biāo)值可分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài).三、各種物理性質(zhì)指標(biāo)之間的換算關(guān)系土的三相比例指標(biāo)之間可以互相換算,換算的媒介是土的三相圖.根據(jù)三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo),可以求得全面換算指標(biāo),也可以用某幾個(gè)指標(biāo)換算其他的指標(biāo),見(jiàn)表１-２.上一頁(yè)返回第三節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)一、無(wú)黏性土的密實(shí)度無(wú)黏性土工程性質(zhì)的好壞取決于密實(shí)度,無(wú)黏性土以砂土為代表.密實(shí)的砂土具有較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性,是良好的建筑物地基;但松散的砂土,尤其是飽和松散砂土,不僅強(qiáng)度低,且水穩(wěn)定性很差,容易產(chǎn)生流砂、液化等工程事故.對(duì)砂土評(píng)價(jià)的主要問(wèn)題是正確地劃分其密實(shí)度,見(jiàn)表１-３.土的密實(shí)度通常是指單位體積中固體顆粒充滿(mǎn)的程度,密實(shí)度是反映無(wú)黏性土工程性質(zhì)的主要指標(biāo).判別砂土的密實(shí)度有以下三種方法.下一頁(yè)返回第三節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)上一頁(yè)下一頁(yè)返回(一)相對(duì)密實(shí)度Dr第三節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)(二)孔隙比e孔隙比可以用來(lái)衡量砂土的密實(shí)度.對(duì)于同一種土,當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí),處于密實(shí)狀態(tài).孔隙比越大,土越松散.優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單方便.缺點(diǎn):無(wú)法反映土的級(jí)配因素.(三)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N６３.５標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是用規(guī)定的６３.５kg錘,升到７６cm高,自由落下,使標(biāo)準(zhǔn)貫入器打入土中,計(jì)入貫入土深度３０cm,所需錘數(shù)為N６３.５的原位測(cè)試方法.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)二、黏性土的物理狀態(tài)指標(biāo)(一)黏性土的界限含水量黏性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量,叫作界限含水量.黏性土由于其含水量的不同,而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑態(tài)及流動(dòng)態(tài).當(dāng)含水量很大時(shí),土是一種黏滯流動(dòng)的液體即泥漿,稱(chēng)為流動(dòng)態(tài);隨著含水量逐漸減少,黏滯流動(dòng)的特點(diǎn)漸漸消失而顯示出塑性,稱(chēng)為可塑態(tài);當(dāng)含水量繼續(xù)減少時(shí),則發(fā)現(xiàn)土的可塑性逐漸消失,從可塑態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài).如果同時(shí)測(cè)定含水量減少過(guò)程中的體積變化,則可發(fā)現(xiàn)土的體積隨著含水量的減少而減小,但當(dāng)含水量很小的時(shí)候,土的體積卻不再隨含水量的減少而減小了,這種狀態(tài)稱(chēng)為固體狀態(tài).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)液限WL:流動(dòng)態(tài)與可塑態(tài)間的分界含水量.塑限WP:可塑態(tài)與半固態(tài)間分界含水量.縮限WS:半固態(tài)與固態(tài)間的分界含水量.(二)塑限與液限的測(cè)定塑限WP可采用搓條法測(cè)定.將塑性狀態(tài)的土在毛玻璃板上用手搓條,在緩慢的、單方向的搓動(dòng)過(guò)程中土膏內(nèi)的水分漸漸蒸發(fā),如搓到土條的直徑為３mm左右時(shí)斷裂為若干段,則此時(shí)的含水量即塑限WP.此方法技術(shù)難度較大,不易掌握,現(xiàn)在多用光電式液塑限聯(lián)合儀測(cè)定.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)液限WL可采用平衡錐式液限儀測(cè)定.平衡錐質(zhì)量為７６g,錐角為３０°.試驗(yàn)時(shí)使平衡錐在自重作用下沉入土膏,當(dāng)１５s內(nèi)正好沉入深度１０mm時(shí)的含水量即液限WL.(三)塑性指數(shù)和液性指數(shù)１.塑性指數(shù)可塑性是黏性土區(qū)別于砂土的重要特征.黏性土液限與塑限的差值稱(chēng)為塑性指數(shù).塑性指數(shù)習(xí)慣上用不帶％的數(shù)值表示,但兩種界限的含水量均以百分?jǐn)?shù)表示.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)土的物理狀態(tài)指標(biāo)塑性指數(shù)反映黏性土可塑性的大小,塑性指數(shù)相近的黏性土,一般具有相近的物理性質(zhì).２.液性指數(shù)土的天然含水量與塑限的差除以塑性指數(shù)稱(chēng)為液性指數(shù).液性指數(shù)是劃分黏性土軟硬程度的物理性質(zhì)指標(biāo),見(jiàn)表１-４.液性指數(shù)越大,土質(zhì)越軟.工程中與土有關(guān)的一些指標(biāo):黏性土的靈敏度、觸變性、崩解性等.上一頁(yè)返回第四節(jié)土的工程分類(lèi)地基土(巖)分類(lèi)的任務(wù)是根據(jù)分類(lèi)用途和土(巖)的各種性質(zhì)的差異將其劃分為一定的類(lèi)別.土(巖)的合理分類(lèi)具有重大的實(shí)際意義,例如,根據(jù)分類(lèi)名稱(chēng)可以大致判斷土(巖)的工程特性、評(píng)價(jià)土(巖)作為建筑材料的適宜性以及結(jié)合其他指標(biāo)來(lái)確定地基的承載力等.根據(jù)土的工程地質(zhì)性質(zhì),土可分為一般土和特殊土兩大類(lèi).一般土可劃分為碎石類(lèi)土、砂類(lèi)土、粉土、黏性土等,對(duì)于一般土,在野外要直接區(qū)分出無(wú)黏性土和黏性土;特殊土可劃分為黃土、紅黏土、膨脹土、軟土、鹽漬土、多年凍土、填土等.?建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?(GB５０００７—２０１１)規(guī)定,作為建筑地基的巖土,可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土.下一頁(yè)返回第四節(jié)土的工程分類(lèi)一、巖石巖石是顆粒之間牢固聯(lián)結(jié)、呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體.巖石按成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖;按風(fēng)化程度可分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、中等風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化;按堅(jiān)硬程度可分為堅(jiān)硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖.巖石堅(jiān)硬程度的定量劃分,采用巖石的飽和單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo),見(jiàn)表１-５.二、碎石土碎石土為粒徑大于２mm的顆粒含量超過(guò)全重５０％的土.碎石土可按表１-６分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)土的工程分類(lèi)三、砂土砂土為粒徑大于２mm的顆粒含量不超過(guò)全重５０％、粒徑大于０.０７５mm的顆粒含量超過(guò)全重５０％的土.砂土可按表１-７分為礫砂、