第4讲第一章土的物理性质.ppt
40页
第3讲 第一章 土的物理性质►►主要内容：土的物理特性指标；土的结构与构造；土的工程分类►►重点内容：黏性土的物理特性指标；土的工程分类►►教学方法：精讲启发式 §1.4 土的物理特性指标一、一、一、一、粘性土的物理特性指标粘性土的物理特性指标►►粘性土粘性土粘性土粘性土：是指具有可塑状态性质的土，它们在外力的作用下，：是指具有可塑状态性质的土，它们在外力的作用下，可塑成任何形状而不开裂，当外力去掉后，仍可保持原形状可塑成任何形状而不开裂，当外力去掉后，仍可保持原形状不变，土的这种性质称为可塑性不变，土的这种性质称为可塑性一）粘性土的界线含水量（一）粘性土的界线含水量（一）粘性土的界线含水量（一）粘性土的界线含水量►►含水量的大小对粘性土的工程性质要产生极大的影响，随着含水量的大小对粘性土的工程性质要产生极大的影响，随着含水量的增加，粘性土的强度要降低，压缩性要提高含水量的增加，粘性土的强度要降低，压缩性要提高►►粘性土随着含水量的增加，将由粘性土随着含水量的增加，将由固态固态固态固态→→半固态半固态半固态半固态→→可塑状态可塑状态可塑状态可塑状态→→流动状态流动状态流动状态流动状态，如下图所示。
如下图所示 ►►流动状态流动状态流动状态流动状态：当粘土中水较多、土粒完全被水隔开时：当粘土中水较多、土粒完全被水隔开时, ,土成泥浆状，土成泥浆状，可流动这时土的抗剪强度极低这时土的抗剪强度极低►►可塑状态可塑状态可塑状态可塑状态：在外力作用下可塑成任何形状而不发生裂缝，当外力：在外力作用下可塑成任何形状而不发生裂缝，当外力移去后能保持既得形状，不回弹也不坍塌，粘性土的这种特性称移去后能保持既得形状，不回弹也不坍塌，粘性土的这种特性称为可塑性，相应的状态为可塑状态此时土有很小的抗剪强度为可塑性，相应的状态为可塑状态此时土有很小的抗剪强度►►半固态半固态半固态半固态：当含水量继续减少时，土体因水份减少而发生体积收缩，：当含水量继续减少时，土体因水份减少而发生体积收缩，称为半固态称为半固态 ►►固态固态固态固态：当含水量进一步减少，但其体积不再收缩时，粘土处：当含水量进一步减少，但其体积不再收缩时，粘土处于固态►►处于半固态和固态的粘性土，具有较大的抗剪强度，在外力处于半固态和固态的粘性土，具有较大的抗剪强度，在外力作用下不再有可塑性，而是呈作用下不再有可塑性，而是呈脆性脆性脆性脆性►►界线含水量界线含水量界线含水量界线含水量：粘性土的一种状态转入另一种状态时的分界含：粘性土的一种状态转入另一种状态时的分界含水量称为界线含水量。
水量称为界线含水量►►土由流动状态变成可塑状态的界限含水量称为土由流动状态变成可塑状态的界限含水量称为液限液限液限液限，用，用WWL L表示；土由可塑状态变化到半固态的界限含称为塑限，用表示；土由可塑状态变化到半固态的界限含称为塑限，用WWP P表示；由半固态到固态的界限含水量称为表示；由半固态到固态的界限含水量称为缩限缩限缩限缩限，用，用WWS S表示塑限表示塑限WWP P和液限和液限WWL L在国际上称为阿太堡界限，来源于在国际上称为阿太堡界限，来源于土壤学，后来应用于土木工程土壤学，后来应用于土木工程 ►►处于固态的土，基本上只含强结合水；处于半固态的土，含处于固态的土，基本上只含强结合水；处于半固态的土，含强结合水及部分弱结合水；处于塑性状态的粘性土含有结合强结合水及部分弱结合水；处于塑性状态的粘性土含有结合水和少部分自由水；处于流动状态的粘性土含有大量的自由水和少部分自由水；处于流动状态的粘性土含有大量的自由水二）界限含水量的测定方法（二）界限含水量的测定方法（二）界限含水量的测定方法（二）界限含水量的测定方法1 1．液限．液限．液限．液限WWL L的测定的测定的测定的测定我国用锥式液限仪我国用锥式液限仪 来测定，如下图所示。
来测定，如下图所示 ►►将调成浓糊状的试样装满盛土杯，刮平杯口面，手握手柄将将调成浓糊状的试样装满盛土杯，刮平杯口面，手握手柄将园锥体轻放于试样之上，使其在自重作用下缓慢下沉如经园锥体轻放于试样之上，使其在自重作用下缓慢下沉如经过过15s15s圆锥沉入深度恰好为圆锥沉入深度恰好为10mm10mm时，该试祥的含水量即为时，该试祥的含水量即为液限液限w wL L值►►若锥体入土深度大于若锥体入土深度大于10mm10mm，说明土样的含水量高于液限；，说明土样的含水量高于液限；若锥体入土深度小于若锥体入土深度小于10mm10mm，说明土样的含水量低于液限说明土样的含水量低于液限需重新调配试样，直到合格为止需重新调配试样，直到合格为止►►对于合格的试样，利用烘干法测定其含水量，即为液限对于合格的试样，利用烘干法测定其含水量，即为液限w wL L►►在欧美等国家多采用碟式液限仪在欧美等国家多采用碟式液限仪 2 2．塑限．塑限．塑限．塑限WWP P的测定的测定的测定的测定►► 用用“ “搓条法搓条法” ”测定，将调配好的试样，用手先搓成直径小测定，将调配好的试样，用手先搓成直径小于于10mm10mm的小园球，然后用手撑放在毛玻璃板上搓成小土条，的小园球，然后用手撑放在毛玻璃板上搓成小土条，若土条搓至直径为若土条搓至直径为3mm3mm时正好断裂或出现较多裂缝，这时时正好断裂或出现较多裂缝，这时土样的含水量就是塑限。
若土条搓至直径土样的含水量就是塑限若土条搓至直径3mm3mm时仍未断裂，时仍未断裂，说明试样含水量高于塑限；如土条过早断裂，说明土样含说明试样含水量高于塑限；如土条过早断裂，说明土样含水量低于塑限在这种情况下，都需重新调配试样直到合水量低于塑限在这种情况下，都需重新调配试样直到合格为止然后，将合格的试样称取格为止然后，将合格的试样称取15g15g，用，用” ”烘干法烘干法” ”测定测定含水量，即得塑限含水量，即得塑限ω ωP P 3 3．液塑限联合测定法（公路系统）．液塑限联合测定法（公路系统）►►用锥式液限仪进行试验时，圆锥的入土深度与土样的含水量用锥式液限仪进行试验时，圆锥的入土深度与土样的含水量有关试验表明，二者在双对数坐标上为直线关系，如下图有关试验表明，二者在双对数坐标上为直线关系，如下图所示►►试验时，调配成三种含水试验时，调配成三种含水量不同的试样，分别用锥量不同的试样，分别用锥式液限仪来测定入土深度式液限仪来测定入土深度，这样便在双对数座标上，这样便在双对数座标上得到三个点，得到三个点， ►►通过这三点，画一条直线相应于入土深度通过这三点，画一条直线相应于入土深度10mm10mm时的含水时的含水量为液限量为液限ω ωL L，相应于入土深度为，相应于入土深度为2mm2mm时的含水量为塑限时的含水量为塑限ω ωP P。
三）塑性指数与液性指数（三）塑性指数与液性指数（三）塑性指数与液性指数（三）塑性指数与液性指数1 1．塑性指数．塑性指数．塑性指数．塑性指数：液限：液限ω ωL L与塑限与塑限ω ωP P的差值，即的差值，即 I IP = P = ω ωL L－－ω ωP P►►习惯用不带％的数值表示习惯用不带％的数值表示►►塑性指数的大小，反映了土处于可塑状态的含水量变化范围塑性指数的大小，反映了土处于可塑状态的含水量变化范围I IP P值越大，土处于可塑状态的含水量范围也越大而土处于值越大，土处于可塑状态的含水量范围也越大而土处于可塑状态时，土中水是结合水和小部分自由水可塑状态时，土中水是结合水和小部分自由水 ►►因此，因此，I IP P的大小与土中结合水的含量有明显的关系，也就是的大小与土中结合水的含量有明显的关系，也就是与土颗粒大小有关，土粒越细，粘粒越多，其比表面积与土颗粒大小有关，土粒越细，粘粒越多，其比表面积 越大，结合水含量越高，越大，结合水含量越高，I IP P值也就越大。
值也就越大►►此外，塑性指数的大小也与矿物成份和土中水的化学成份有此外，塑性指数的大小也与矿物成份和土中水的化学成份有关，可看成是土的一个综合性指标对于塑性指数相似的粘关，可看成是土的一个综合性指标对于塑性指数相似的粘性土，一般均表现出相似的物理力学性质因此，常用塑性性土，一般均表现出相似的物理力学性质因此，常用塑性指数作为粘性土分类的标准此外，塑性指数的大小也与矿指数作为粘性土分类的标准此外，塑性指数的大小也与矿物成份和土中水的化学成份有关，可看成是土的一个综合性物成份和土中水的化学成份有关，可看成是土的一个综合性指标对于塑性指数相似的粘性土，一般均表现出相似的物指标对于塑性指数相似的粘性土，一般均表现出相似的物理力学性质因此，常用塑性指数作为粘性土分类的标准理力学性质因此，常用塑性指数作为粘性土分类的标准 2 2．液性指数（稠度）．液性指数（稠度）．液性指数（稠度）．液性指数（稠度） ►►式中：式中：ω ω--------土的天然含水量土的天然含水量►►由上式可见：当由上式可见：当ω ω< <ω ωP P时，时，I IL < 0L < 0，土处于固态和半固态。
土处于固态和半固态►►当当ω ωP P ≤ ≤ω ω≤ ≤ω ωL L时时 ，，0 ≤ 0 ≤ I IL ≤1L ≤1，土处于可塑状态土处于可塑状态►►当当ω ω> >ω ωL L时，时，I IL > 1L > 1，土处于流动状态土处于流动状态 ►►由此可见，液性指数由此可见，液性指数I IL L的大小反映了粘性土的软硬程度的大小反映了粘性土的软硬程度I IL L越越大，土越软根据液性指数大，土越软根据液性指数I IL L的大小，的大小，《《建筑地基基础设计建筑地基基础设计建筑地基基础设计建筑地基基础设计规范规范规范规范》》将粘性土划分为五种软硬状态，划分标准见下表将粘性土划分为五种软硬状态，划分标准见下表（四）粘性土的灵敏度和触变性（四）粘性土的灵敏度和触变性（四）粘性土的灵敏度和触变性（四）粘性土的灵敏度和触变性 天然状态下的粘性土，由于地质历史作用常具有一定的结天然状态下的粘性土，由于地质历史作用常具有一定的结构性当土体受到外力扰动作用，其结构遭受破坏时，土的构性当土体受到外力扰动作用，其结构遭受破坏时，土的强度降低，压缩性增高工程上常用灵敏度强度降低，压缩性增高。
工程上常用灵敏度S St t来衡量粘性土来衡量粘性土结构性对强度的影响结构性对强度的影响状状 态态 坚坚 硬硬 硬硬 塑塑 可可 塑塑 软软 塑塑 流流 塑塑 液性指数液性指数 I IL≤0 L≤0 0 0＜＜I IL≤0.25 L≤0.25 0.250.25＜＜I IL≤0.75 L≤0.75 0.750.75＜＜I IL≤1.0 L≤1.0 I IL L＞＞1.0 1.0 粘性土的软硬状态粘性土的软硬状态 1 1．灵敏度．灵敏度．灵敏度．灵敏度 S Si i= = q qu u / /q qu u►►式中：式中：q qu u————原状土无侧限抗压强度，原状土无侧限抗压强度，kPakPa；； q qu u′——′——重塑土无侧限抗压强度，重塑土无侧限抗压强度，kPakPa►►土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈明显因此，在基础工程施工中必须注意保护基槽，尽量减少明显因此，在基础工程施工中必须注意保护基槽，尽量减少对土结构的扰动。
对土结构的扰动 2 2．粘性土的触变性．粘性土的触变性．粘性土的触变性．粘性土的触变性：粘性土受扰动时强度降低，而静止时土的：粘性土受扰动时强度降低，而静止时土的强度又重新增长的性质，称为土的触变性强度又重新增长的性质，称为土的触变性►►土的触变性对桩基础很有利，打预制桩时，桩周围土受震结构土的触变性对桩基础很有利，打预制桩时，桩周围土受震结构破坏，强度降低，使桩容易打入当打桩停止后，土的部分强破坏，强度降低，使桩容易打入当打桩停止后，土的部分强度又恢复，使桩的承载力又提高了度又恢复，使桩的承载力又提高了五）土的最优含水量（五）土的最优含水量（五）土的最优含水量（五）土的最优含水量1 1．定义．定义．定义．定义►►修建公路，有一半以上的路段为填方路段，人工填土作为路基修建公路，有一半以上的路段为填方路段，人工填土作为路基必须处理，一般采用压路机碾压法对于建筑工程，当人工填必须处理，一般采用压路机碾压法对于建筑工程，当人工填土作为建筑物地基时，也必须处理，一般利用人工夯实的方法土作为建筑物地基时，也必须处理，一般利用人工夯实的方法进行分层夯实，以提高填土的强度，增加密实度和降低透水性，进行分层夯实，以提高填土的强度，增加密实度和降低透水性，降低压缩量。
降低压缩量 ►►对于过干的土进行夯打时，由于土中水主要是强结合水，土对于过干的土进行夯打时，由于土中水主要是强结合水，土粒周围的水膜很薄，颗粒间具有很大的分子吸引力，阻止颗粒周围的水膜很薄，颗粒间具有很大的分子吸引力，阻止颗粒间的移动，击实比较困难当含水量继续增加时，土中含粒间的移动，击实比较困难当含水量继续增加时，土中含强结合水及弱结合水，水膜变厚，土粒间联结力减弱而使土强结合水及弱结合水，水膜变厚，土粒间联结力减弱而使土粒便于移动，击实效果较好；当水含量继续增大时，土中出粒便于移动，击实效果较好；当水含量继续增大时，土中出现了自由水，击实时，孔隙中过多的水分不易立即排出，势现了自由水，击实时，孔隙中过多的水分不易立即排出，势必阻止土粒间的靠扰，产生软弹现象（俗称橡皮土），击实必阻止土粒间的靠扰，产生软弹现象（俗称橡皮土），击实效果反而下降所以，要使土的击实效果最好，含水量必定效果反而下降所以，要使土的击实效果最好，含水量必定有一个最佳值，即最优含水量有一个最佳值，即最优含水量►►最优含水量最优含水量最优含水量最优含水量：在一定夯击或压实能量下，填土达到最大干密：在一定夯击或压实能量下，填土达到最大干密度时，相应的含水量为最优含水量。
度时，相应的含水量为最优含水量 2 2．最优含水量．最优含水量．最优含水量．最优含水量ωω0P0P的测定的测定的测定的测定►►用击实仪测定，如下图所示用击实仪测定，如下图所示►►图中击锤重图中击锤重24.5N24.5N，锤底直径，锤底直径50mm50mm，落距，落距460mm460mm，击实，击实筒的容积为筒的容积为1000cm31000cm3，内装，内装土样►►导筒起导向作用，将土样放导筒起导向作用，将土样放，松手后击锤在自重作用下，松手后击锤在自重作用下下落，可将土样击实下落，可将土样击实 ►►试验时，对同一种土，配成若干份含水量不同的试样，对每试验时，对同一种土，配成若干份含水量不同的试样，对每一份先取一份先取1/31/3倒入击实筒内，进行击实对于砂土一般倒入击实筒内，进行击实对于砂土一般2020击，击，粘土粘土3030击然后再取击然后再取1/31/3倒入击实筒，再进行击实，最后将倒入击实筒，再进行击实，最后将另外另外1/31/3倒入击实筒，进行击实，也就是分三层夯实，达到倒入击实筒，进行击实，也就是分三层夯实，达到规定击数后，测定土样的含水量和干密度含水量一般用烘规定击数后，测定土样的含水量和干密度。
含水量一般用烘干法测定，而土样的干密度可按下式计算，即干法测定，而土样的干密度可按下式计算，即 ►►式中：式中：mm------------击实筒的土样质量，击实筒的土样质量，g g；；►► A A0-----0-----击实筒内面积，击实筒内面积，cm2cm2；；►► h h------------击实后试样高度，击实后试样高度，cmcm；；►► ω ω----------含水量，用烘干法测定含水量，用烘干法测定►►根据对不同含水量试样进行试验根据对不同含水量试样进行试验►►的结果，绘制击实曲线，即含水的结果，绘制击实曲线，即含水►►量与干密度关系的曲线，如下图量与干密度关系的曲线，如下图►►所示，曲线处于峰值的含水量就所示，曲线处于峰值的含水量就►►是最优含水量是最优含水量ω ω0P0P，相应的干密，相应的干密►►度为度为ρ ρdmaxdmax. . ►►从击实曲线可以看出，当填土中的含水量低于最优含水量时，从击实曲线可以看出，当填土中的含水量低于最优含水量时，随着含水量的增加，干密度也随之加大，表明击实效果逐步随着含水量的增加，干密度也随之加大，表明击实效果逐步提高。
当含水量高于最优含水量后，随着含水量的增加，击提高当含水量高于最优含水量后，随着含水量的增加，击实效果反而下降因此，用人工填土作为地基时，首先应调实效果反而下降因此，用人工填土作为地基时，首先应调整其含水量为最优含水量，然后再夯实或碾压，才能获得最整其含水量为最优含水量，然后再夯实或碾压，才能获得最高的密实度高的密实度3 3．最优含水量经验值．最优含水量经验值．最优含水量经验值．最优含水量经验值►► ωω0p0p=ω=ωp p+2+2►►有时，在缺少击实仪条件下，可根据测得的塑限估计最优含有时，在缺少击实仪条件下，可根据测得的塑限估计最优含有时，在缺少击实仪条件下，可根据测得的塑限估计最优含有时，在缺少击实仪条件下，可根据测得的塑限估计最优含水量 二、无粘性土的密实度二、无粘性土的密实度二、无粘性土的密实度二、无粘性土的密实度►►对于砂、卵石、砾石等无粘性土，属单粒结构，最主要的物对于砂、卵石、砾石等无粘性土，属单粒结构，最主要的物理特性指标就是密实度表明密实度的方法有三种：理特性指标就是密实度。
表明密实度的方法有三种：1. 1. 用用孔隙比孔隙比孔隙比孔隙比e e作为划分密实度的标准，作为划分密实度的标准，e e值越小，土越密实值越小，土越密实►►以以相对密度相对密度相对密度相对密度D Dr r作为划分密实度的标准作为划分密实度的标准►►相对密度相对密度 ►►式中：式中：e e————天然孔隙比；天然孔隙比；►►e emaxmax————最疏松状态下的孔隙比，即最大孔隙比；最疏松状态下的孔隙比，即最大孔隙比；►►e eminmin————最密实状态下的孔隙比，即最小孔隙比最密实状态下的孔隙比，即最小孔隙比►►D Dr r＝＝0 0～～1 1D Dr r值越大，土越密实则：值越大，土越密实则：►►1≥1≥＞＞＞＞0.67 0.67 密实的密实的密实的密实的►►0.67≥0.67≥＞＞＞＞0.33 0.33 中密的中密的中密的中密的►►0.33≥0.33≥＞＞＞＞0 0 松散的松散的松散的松散的 ►►3. 3. 用用标准贯入试验捶击数标准贯入试验捶击数标准贯入试验捶击数标准贯入试验捶击数NN63.563.5作为划分密实度的标准作为划分密实度的标准►►标准贯入试验是一种现场原位测试方法，是将标准贯入试验是一种现场原位测试方法，是将标准贯入器标准贯入器标准贯入器标准贯入器打打入土中一定距离（入土中一定距离（30cm30cm）所需落锤次数（标贯击数），记）所需落锤次数（标贯击数），记为为N N63.563.5，该值反映了土的密实度的大小。
该值越大，土越，该值反映了土的密实度的大小该值越大，土越密实（见下表）密实（见下表）密实度密实度 松松 散散 稍稍 密密 中中 密密 密密 实实 按按N N评定砂评定砂土的密实度土的密实度 N N≤10 ≤10 10<10
这种连结方式在主要来源于外加压力所带来的有效接触压力这种连结方式在碎石土、砂土、粉土中或近代沉积土中普遍存在碎石土、砂土、粉土中或近代沉积土中普遍存在2 2）胶结连结）胶结连结）胶结连结）胶结连结：是指颗粒之间存在着许多胶结物质，将颗粒胶结：是指颗粒之间存在着许多胶结物质，将颗粒胶结连结在一起，一般其连结较为牢固胶结物质连结在一起，一般其连结较为牢固胶结物质——般有般有粘土质粘土质粘土质粘土质，，可溶盐可溶盐可溶盐可溶盐和和无定形铁、铝、硅质无定形铁、铝、硅质无定形铁、铝、硅质无定形铁、铝、硅质等 ►►3 3）结合水连结）结合水连结）结合水连结）结合水连结：是指通过结合水膜而将相邻土粒连结起来：是指通过结合水膜而将相邻土粒连结起来的形式，又叫水胶连结这种连结在一般粘性土中普遍存在的形式，又叫水胶连结这种连结在一般粘性土中普遍存在►►（（（（4 4）冰连结）冰连结）冰连结）冰连结：是指含冰土的暂时性连结，融化后即失去这：是指含冰土的暂时性连结，融化后即失去这种连结►►2 2．土的结构类型．土的结构类型．土的结构类型．土的结构类型（（（（1 1）单粒结构）单粒结构）单粒结构）单粒结构（（（（a a）为舒松状态）为舒松状态）为舒松状态）为舒松状态（（（（b b）为密实状态）为密实状态）为密实状态）为密实状态 （（（（2 2）蜂窝结构）蜂窝结构）蜂窝结构）蜂窝结构►►主要由粉粒（粒径为主要由粉粒（粒径为0.005mm ~0.075mm0.005mm ~0.075mm）组成的结构形）组成的结构形式，在水中因自重作用而下沉，碰到别的正在下沉或已沉积式，在水中因自重作用而下沉，碰到别的正在下沉或已沉积的土粒，由于土粒间的分子引力大于下沉土粒的重力，则下的土粒，由于土粒间的分子引力大于下沉土粒的重力，则下沉土粒被吸引，不再下沉，逐渐形成链环状单元。
很多这样沉土粒被吸引，不再下沉，逐渐形成链环状单元很多这样的链环联结起来，便形成较大孔隙的蜂窝结构的链环联结起来，便形成较大孔隙的蜂窝结构 （（（（3 3）絮状结构）絮状结构）絮状结构）絮状结构►►絮状结构又称絮凝结构，细微的粘粒（粒径小于絮状结构又称絮凝结构，细微的粘粒（粒径小于0.005mm0.005mm））大都呈针状或片状，形成絮状结构大都呈针状或片状，形成絮状结构►►蜂窝结构和絮状结构的土，其土粒间的联结强度会由于压密蜂窝结构和絮状结构的土，其土粒间的联结强度会由于压密和胶结作用而逐渐得到加强，这种强度称为和胶结作用而逐渐得到加强，这种强度称为结构强度结构强度结构强度结构强度 二、土的构造二、土的构造二、土的构造二、土的构造1 1．层状构造．层状构造．层状构造．层状构造►►土层由不同的颜色或不同的粒径的土组成层理，一层层互相土层由不同的颜色或不同的粒径的土组成层理，一层层互相平行，反映不同年代不同搬运条件形成的土层平行，反映不同年代不同搬运条件形成的土层2 2．分散构造．分散构造．分散构造．分散构造►►是指颗粒在其搬运和沉积过是指颗粒在其搬运和沉积过程中，经过分选的卵石、砾石、砂等因沉积厚度较大而不显层程中，经过分选的卵石、砾石、砂等因沉积厚度较大而不显层理的一种构造理的一种构造 ►►结核状构造结核状构造►►在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，如含礓石的粉质黏土、在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，如含礓石的粉质黏土、含砾石的冰则黏土等，均属结核状构造。
含砾石的冰则黏土等，均属结核状构造►►裂隙构造裂隙构造►►裂隙构造是因土体被各种成因形成的不连续的小裂隙切割裂隙构造是因土体被各种成因形成的不连续的小裂隙切割而形成的，在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物不少坚而形成的，在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物不少坚硬和硬塑状态的粘性土具有此种构造，如图硬和硬塑状态的粘性土具有此种构造，如图l l所示裂隙将所示裂隙将破坏土的整体性，增大透水性，对工程不利破坏土的整体性，增大透水性，对工程不利 §1.6 §1.6 土的工程分类土的工程分类土的工程分类土的工程分类►►土是自然地质历史的产物，它的成份、结构和性质是是千变土是自然地质历史的产物，它的成份、结构和性质是是千变万化的，其工程性质也是千差万别的因此，有必要对土进万化的，其工程性质也是千差万别的因此，有必要对土进行科学的分类，即把工程性质近似的土划分为一类行科学的分类，即把工程性质近似的土划分为一类►►人们在长期的生产实践中，已提出过不少分类系统如：地人们在长期的生产实践中，已提出过不少分类系统如：地质分类、土壤分类、粒径分类、结构分类等。
每一种分类系质分类、土壤分类、粒径分类、结构分类等每一种分类系统，反映了土某些方面的特征在工程实践中需要的是适合统，反映了土某些方面的特征在工程实践中需要的是适合于工程用途的工程分类方法，既按土的主要工程特性进行分于工程用途的工程分类方法，既按土的主要工程特性进行分类►►下面主要介绍下面主要介绍《《《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》》》的分类法和的分类法和《《《《公路公路公路公路桥涵地基与基础设计规范桥涵地基与基础设计规范桥涵地基与基础设计规范桥涵地基与基础设计规范》》》》分类法 一、一、一、一、《《《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》》》分类法分类法分类法分类法1 1．岩石．岩石．岩石．岩石►►岩石是指颗粒间牢固粘结，呈整体或具有节理裂隙的岩体岩石是指颗粒间牢固粘结，呈整体或具有节理裂隙的岩体1 1）按岩石的坚硬程度）按岩石的坚硬程度）按岩石的坚硬程度）按岩石的坚硬程度，分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、，分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩极软岩 坚硬程度坚硬程度类别类别 坚硬岩坚硬岩 较硬岩较硬岩 较软岩较软岩 软岩软岩 极软岩极软岩饱和单轴饱和单轴抗压强度抗压强度标准值标准值f frkrk（（MPaMPa）） f frkrk＞＞60 60 60≥60≥fr frk k＞＞30 30 30≥30≥f frkrk＞＞15 15 15≥15≥f frkrk＞＞5 5 f frk≤5 rk≤5 岩石坚硬程度的划分岩石坚硬程度的划分 （（（（2 2）按岩石的风化程度）按岩石的风化程度）按岩石的风化程度）按岩石的风化程度，分为未风化、微风化、中风化、强风，分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。
化和全风化3 3）按岩石的完整程度）按岩石的完整程度）按岩石的完整程度）按岩石的完整程度，分为完整、较完整、较破碎、破碎、，分为完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎极破碎 2 2．碎石土．碎石土．碎石土．碎石土►►是指粒径大于是指粒径大于2mm2mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%50%的土完整程完整程度等级度等级完整完整 较完整较完整 较破碎较破碎 破碎破碎极破碎极破碎完整性完整性指数指数 ＞＞0.75 0.75 0.75~0.0.75~0.56 56 0.55~0.0.55~0.35 35 0.35~0.0.35~0.15 15 ＜＜0.15 0.15 岩石的完整程度岩石的完整程度 2 2．碎石土．碎石土．碎石土．碎石土►►是指粒径大于是指粒径大于2mm2mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%50%的土►►根据粒组含量及颗粒形状可分为漂石或块石、卵石或碎石、根据粒组含量及颗粒形状可分为漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾圆砾或角砾土的名称土的名称 颗颗 粒粒 形形 状状 粒粒 组组 含含 量量 漂漂 石石块块 石石 圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主 粒径大于粒径大于200mm200mm的的颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50% 50% 卵卵 石石碎碎 石石 圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主 粒径大于粒径大于20mm20mm的颗的颗粒含量超过全重粒含量超过全重50% 50% 圆圆 砾砾角角 砾砾 圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主 粒径大于粒径大于2mm2mm的颗的颗粒含量超过全重粒含量超过全重50% 50% 碎石土的分类碎石土的分类 ►►3 3．砂土．砂土．砂土．砂土►►是指粒径大于是指粒径大于2mm2mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%50%，而粒径大，而粒径大于于0.075mm0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%50%的土。
的土►►根据粒组含量分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂根据粒组含量分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂 土土 的的 名名 称称 粒粒 组组 含含 量量 砾砾 砂砂 粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒占全重的颗粒占全重25%~50% 25%~50% 粗粗 砂砂 粒径大于粒径大于0.5mm0.5mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50% 50% 中中 砂砂 粒径大于粒径大于0.25mm0.25mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50% 50% 细细 砂砂 粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重85% 85% 粉粉 砂砂 粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50% 50% 砂土的分类砂土的分类 4 4．粉土．粉土．粉土．粉土►►是指粒径大于是指粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%50%，且塑性指数，且塑性指数I IP10P10的土5 5．粘性土．粘性土．粘性土．粘性土►►粘性土是指塑性指数粘性土是指塑性指数I Ip p大于大于1010的土。
的土►►根据塑性指数根据塑性指数I Ip p可分为可分为粉质粘土粉质粘土粉质粘土粉质粘土（（1010＜＜I Ip≤17p≤17）和）和粘土粘土粘土粘土（（I Ip p＞＞1717）6 6．人工填土．人工填土．人工填土．人工填土►►人工填土是指由于人类活动而形成的堆积物人工填土是指由于人类活动而形成的堆积物1 1）根据其物质组成和成因）根据其物质组成和成因, ,可分为可分为素填土素填土素填土素填土、、杂填土杂填土杂填土杂填土和和冲填土冲填土冲填土冲填土三类①①①①素填土素填土素填土素填土：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填土，不含杂质：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填土，不含杂质或含杂质很少或含杂质很少②②②②杂填土杂填土杂填土杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土 ►►③③③③冲填土冲填土冲填土冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土由水力冲填泥砂形成的填土2 2）按堆填时间）按堆填时间, ,分为分为老填土老填土老填土老填土和和新填土新填土新填土新填土①①①①老填土老填土老填土老填土：堆填时间超过：堆填时间超过1010年的粘土或超过年的粘土或超过5 5年的粉土。
年的粉土②②②②新填土新填土新填土新填土：堆填时间小于：堆填时间小于1010年的粘土或小于年的粘土或小于5 5年的粉土年的粉土7 7．特殊性土．特殊性土．特殊性土．特殊性土（（（（1 1）淤泥和淤泥质土）淤泥和淤泥质土）淤泥和淤泥质土）淤泥和淤泥质土►►淤泥淤泥淤泥淤泥：天然含水量：天然含水量ω ω> >ω ωL L，天然孔隙比，天然孔隙比e>1.5e>1.5的粘性土称为淤的粘性土称为淤泥►►淤泥质土淤泥质土淤泥质土淤泥质土：天然含水量：天然含水量ω ω> >ω ωL L，天然孔隙比，天然孔隙比1.0
的土，称为次生红粘土3 3）黄土）黄土）黄土）黄土：是一种含大量碳酸盐类，且常能以肉眼观察到大：是一种含大量碳酸盐类，且常能以肉眼观察到大孔隙的黄色粉状土孔隙的黄色粉状土►►天然黄土在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较低但天然黄土在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较低但当其受水浸湿后，因黄土自身大孔隙结构的特征，压缩性剧当其受水浸湿后，因黄土自身大孔隙结构的特征，压缩性剧增使结构受到破坏，土层突然显著下沉，同时强度也随之迅增使结构受到破坏，土层突然显著下沉，同时强度也随之迅速下降，这类黄土统称为湿陷性黄土速下降，这类黄土统称为湿陷性黄土 （（（（4 4）膨胀土）膨胀土）膨胀土）膨胀土：是指土中含有大量的亲水性粘土矿物成分（如：是指土中含有大量的亲水性粘土矿物成分（如蒙脱石、伊利石等），在环境温度及湿度变化影响下，可产蒙脱石、伊利石等），在环境温度及湿度变化影响下，可产生强烈胀缩变形的土生强烈胀缩变形的土►►由于膨胀土通常强度较高，压缩性较低，易被误认为是良好由于膨胀土通常强度较高，压缩性较低，易被误认为是良好的地基但遇水后，就呈现出较大的吸水膨胀和失水收缩的的地基但遇水后，就呈现出较大的吸水膨胀和失水收缩的能力，往往导致建筑物和地坪开裂、变形而破坏。
能力，往往导致建筑物和地坪开裂、变形而破坏5 5）多年冻土）多年冻土）多年冻土）多年冻土：是指冻结状态在自然界连续保持：是指冻结状态在自然界连续保持3 3年或年或3 3年以年以上的土►►当自然条件改变时，它将产生冻胀、融陷、热融滑塌等特殊当自然条件改变时，它将产生冻胀、融陷、热融滑塌等特殊不良地质现象不良地质现象 （（（（6 6）盐渍土）盐渍土）盐渍土）盐渍土：是指易溶盐含量大于：是指易溶盐含量大于0.50.5％，且具有吸湿、松胀％，且具有吸湿、松胀等特性的土等特性的土►►由于可溶盐遇水溶解，可能导致土体产生湿陷、膨胀以及有由于可溶盐遇水溶解，可能导致土体产生湿陷、膨胀以及有害的毛细水上升，使建筑物遭受破坏害的毛细水上升，使建筑物遭受破坏二、细粒土按塑性图分类（自学）二、细粒土按塑性图分类（自学）二、细粒土按塑性图分类（自学）二、细粒土按塑性图分类（自学）三、三、三、三、《《《《公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范》》》》分类法分类法分类法分类法1 1．碎石土．碎石土．碎石土．碎石土的分类与的分类与《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》完全相同，参完全相同，参见见表表。
2.2.砂土砂土砂土砂土的分类名称和标准见的分类名称和标准见表表3.3.粘性土粘性土粘性土粘性土的分类名称和标准见的分类名称和标准见表表 土的名称土的名称 颗颗 粒粒 级级 配配 砾砾 砂砂 粒径大于粒径大于2mm2mm的颗粒占全重的颗粒占全重25%25%～～50% 50% 粗粗 砂砂 粒径大于粒径大于0.5mm0.5mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50% 50% 中中 砂砂 粒径大于粒径大于0.25mm0.25mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50% 50% 细细 砂砂 粒径大于粒径大于0.1mm0.1mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重75% 75% 粉粉 砂砂 粒径大于粒径大于0.1mm0.1mm的颗粒不超过全重的颗粒不超过全重75% 75% 土土 名名 亚亚 砂砂 土土 亚亚 粘粘 土土 粘粘 土土 塑性指数塑性指数I Ip p 1 1＜＜I Ip≤7 p≤7 7 7＜＜I Ip≤17 p≤17 I Ip p＞＞17 17 砂土分类砂土分类 粘性土分类粘性土分类 ►►作 业：P26-27：第7、8、9、10、11、12题 。
