岩石特殊土工程性质.doc

页眉内容第四章 岩石及特殊土的工程性质第一节 岩石的物理性质、密度和重度：密度：单位体积的质量（P）g/cm3）重度：单位体积的重量（）N/cm3） 二'g、颗粒密度和比重（相对密度）1N =1kg m/s2颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（ 亠）g/cm3）“ M s ?s ss V比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与 4°C时同体积水的重力之比（ds）ds三、孔隙度和孔隙比:孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n）0 %e —孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e）o第二节岩石的水理性质、吸水性：指岩石吸收水的性能其吸水程度用吸水率表示吸水率：（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比w1 弋 100%饱水率：（150个大气压下或真空）吸入水量与干燥岩石质量之比饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比W2（Kw 二 0.5 ~ 0.9）、透水性：指岩石能透过水的能力用渗透系数 K表示m/s）dl达西层流定律:渗透系数:页眉内容三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质用软化系数 &表示软化系数：Rt饱和单轴抗压强度KRR >干燥单轴抗压强度一般软化系数KrV0.75的岩石具软化性四、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。

强度损失率：冻融前后强度差R冻融前的强度 不抗冻的岩石 Rl> 25%重量损失率：冻融前后重量差G L冻融前的重量 G l>2% K w>0.7五、 可溶性：指岩石被水溶解的性能六、 膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能七、 崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能第三节岩石的力学性质、变形：岩石受力后发生形状改变的现象主要变形模量和泊松比表示2、泊松比：指横向应变与纵向应变w之比 、强度：指岩石受力破坏时承受的最大应力1、 抗压强度：（烘干、垂直结构面受压、单轴）2、 抗拉强度：（一般用劈裂法）3、 抗剪强度4、 点荷载强度：第四节风化作用、定义：地表及地下一定深度的岩石，在自然因素作用下，发生机械破碎和成分改变 的过程风化作用类型：1、物理风化：指岩石在自然因素作用下以机械破碎为主， 无明显成分改变的过程1） 热胀冷缩作用：主要发生在昼夜温差变化大的地区2） 冰劈作用：主要发生在雪线附近水结冰时，体积增加1/11,对两壁岩石产生96Mpa的压力）页眉内容（3）盐类结晶作用：主要发生在强烈蒸发的干旱地区明矶结晶，体积膨胀50%，压力达40kg/cm2）2、化学风化：指岩石在自然因素作用下以化学成分改变为主，无明显机械破碎的 过程。

1） 溶解作用：CaC° 3 ' H 2O ■ CO2 r Ca（HCO3）2r Ca ' 2HC° 3（2） 水化作用.CaSC4 - H2O—• CaSQ 2H2O（体积增大 1.5倍）（3） 氧化作用:4FS2 ' 1502 ■ 11H 2^ —■ 2Fe2°3 3H 2O - 8H2SQ（4） 碳酸化作用:2KAISi3Q2 3H2°r K2CQ3 4SiQ2 H 2Q ' Al2Si2Q5（QH）43、生物风化：指由生物活动过程引起的岩石风化1） 生物物理风化：根劈作用（2） 生物化学风化：有机酸侵蚀（三） 影响风化的内部因素：（四） 岩石风化程度分级：1、 分级依据：2、 分级：（共五级）未风化微风化弱风化强风化全风化第五节岩石、土的工程分类、按岩石坚硬程度划分：坚硬岩 较坚硬岩 较软岩 软岩 极软岩Rc :〉60MPa 60-30MPa 30-15MPa 15-5MPa <5MPa、岩土按施工工程分级：（铁路部门）VIVIVIIIIII松土普通十硬土软石次坚石坚石三、土的分类（一）土的颗粒分组及按颗粒级配分类2、按颗粒级配（不同粒级的含量）分类备注：液限：土从流动状态变为可塑状态的界限含水量。

W塑限：土从可塑状态变为半固体状态的界限含水量 （目前用搓条法确定塑限)W塑性指数：是液限和塑限的差值表示土处在可塑状态的含水量变化范围三)特殊土分类1、定义：指按区域性分布的，具有某种特殊性质的土第六节特殊土的工程性质特殊土：主要按区域分布，具有某种特殊性质的土一、黄土：1、 定义：在干旱气候条件下形成的一种淡黄色或褐黄色的特殊土2、 成因和分布：沙漠下风处，即秦岭以北 11个省市，面积64万km?主要在甘肃中部和东部、宁夏南部、陕西北部、山西北部，共 41.2万kml,厚100-200m3、 特征：(1) 颗粒粒度：以粉砂为主，占60~70%，其次为粘土2) 易溶盐含量高，碳酸盐类占10~30%，其次为氯化物和硫化物3) 质地均一，结构松散，孔隙大，孔隙度为 33~64%4) 垂直节理发育5) 具湿陷性4、 分类:5、 主要工程地质问题(1) 黄土的湿陷性：地表局部汇水 ，溶解潜蚀，碟形洼地(2) 黄土陷穴：地下水潜蚀 >地下洞穴 > 塌陷(形成于地下水水力梯度大的地方)6、 湿陷性黄土的土质改良(1) 重锤表层夯实：一般采用2.5〜3.0t的重锤，落距4.0 〜4.5m，可消除地下1.2〜1.75m黄土层的湿陷性。

2) 强夯： 一般采用8〜40t的重锤(最重达 200t)，落距10〜20 (最大达40m)的高度自由下落，击实土层3) 土垫层：先将处理范围内的黄土挖出，然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯实可消除地表页眉内容下1〜3m的黄土层的湿陷性4) 挤密桩：先在土内成孔，然后在孔中分层填入素土或灰土并夯实在成孔和填土夯 实过程中，桩周的土被挤压密实，从 而消除湿陷性5) 化学灌浆加固：通过注浆管，将化学浆液注入 土层中，使溶液本身起化学反 应，或溶液与土体起化学反 应，生成凝胶物质或结晶物 质，将土胶结成整体，从而消 除湿陷性二、 膨胀土1、 定义：由强亲水粘土矿物组成的，具有膨胀结构，以及强胀缩性，多裂隙性，强 度衰减性的高塑性粘土2、 成因和分布：风化的粘土矿物被流水带到东南部河流中下游沉积当为蒙脱石、 伊犁石时为膨胀土主要分布在太行山——秦岭——四川盆地西缘——云南下关这一线 的东南边3、 特征：(1) 颗粒粒度：以粘土矿物为主，占 35~50%以上，其次为粉砂2) 矿物成分：以蒙脱石、伊犁石为主4、 主要工程地质问题(1) 边坡膨胀和滑塌，吸水后粘聚力为0,内摩擦角只有几度2) 基床翻浆冒泥。

3) 地基不均匀沉降膨胀土防治3.加大基础埋深，增大基础侧面摩擦力，或增加附加压力克服土的膨胀 膨胀土的破坏一、 膨胀：边坡及洞室鼓胀三、 收缩，边坡开裂、地基沉降量大三、软土1、定义：天然含水量大、压缩性高、承载力低，抗剪强度差的软塑一一流塑状粘性土如淤泥、淤泥质土）2、成因和分布：河流入海口、湖沼洼地等静水或缓慢流水下沉积，并经生物化学作 用而成主要分布在长江三角洲、珠江三角洲、洞庭湖、洪泽湖、太湖、湖、滇池、牛 轭湖、沼泽等地3、特征：（1）颗粒粒度以粘土为主，可达 60－ 70％，其次为粉砂 2）矿物成分以伊犁石为主，有机质可达 8－9％ 3）具典型的蜂窝状结构，孔隙度在 50－65％之间4）具层理性4、主要工程地质问题（1）承载力低：一般容许承载力为 O.IMPa有时甚致低于0.04MP&（ 2）压缩性高、沉降量大、固结慢 3）触变性 4）流变性软土的防治1 •排水砂井：①=0.4~2.0 m,灌入中、粗砂2．砂垫层；3．抛石挤淤和爆破排淤5•强夯：锤重10~20t，升高10~40m自由下落，靠冲击力使软土迅速排水，加固深度 达 11~12m7．换填土；8．软沉井；9．堆截顶压。

四、冻土定义：温度低于0C,并含有冰的特殊土一）季节性冻土1、 定义：冬季冻结，夏季全部融化的特殊土2、 成因和分布：高纬度冻土——长江以北3、 主要工程地质问题冻胀融沉性二）多年冻土1、 定义：冻结状态持续三年以上，甚致百年不化的冻土2、 成因和分布：页眉内容高纬度冻土：满洲-牙 克石-黑河以北（大小 兴安岭）T由北向南逐渐灭 高原冻土：青藏高原， 西部高山区主要特征：（1）组成：岩土颗粒、水4、主要工程地质问题'路堤滑塌、边坡滑塌 （因多年冻土上限改变 ）路基下沉（因多年冻土 上限改变或人工热熔） 冰丘、冰椎、冰舌因冻胀融沉造成 '冻拨冻土防治3•土质改良：4•换填土：改为砂、砾、卵石土5. 降低冰点：土中加化学物质6. 旱桥五、各类特殊土的主要特性黄土—湿陷性膨胀土一强烈胀缩性软土一承载力低，压缩性高、固结慢冻土一冻胀融沉性。