（可编）土的工程分类和特殊土的工程地质特征.docx

精品课程《土质学与土力学》第三章第三章 土的工程分类和特殊土的工程地质特征本章学习要点：学习最具代表性的几种工程分类方法，特别是土的工程地质分类， 《建筑地基基础设计规范》分类法掌损碎石土、砂土、粉土、粘性土的分类标志本节是本章重点内容之一，应掌握各类土的分类方法，会根据土的物性指标，确定土的名称学习掌握特殊土的工程地质特性，特别是淤泥类土、膨胀土、红粘土、湿陷性黄土和人工填土等工程地质性质第一节 土的工程地质分类一、概述土的工程地质分类，按其具体内容和适用范围，可以概括的分为三种基本类型一般性分类：比较全面的综合性分类；局部性分类：仅根据一个或较少的几个专门指标，或仅对部分土进行分类；专门型分类：根据某些工程部门的具体需要而进行的分类土的工程地质分类的一般原则和形式：在充分认识土的不同特殊性的基础上归纳其共性，将客观存在的各种土划分为若干不同的类或组常将成因和形成年代作为最粗略的第一级分类标准，即所谓地质成因分类将反映土的成分（粒度成分和矿物成分）和与水相互作用的关系特征作为第二级分类标准，即所谓的土质分类为了进一步研究土的结构及其所处状态和土的指标变化特征，更好的提供工程设计施工所需要的资料，必须进一步进行第三级分类，即工程建筑分类。

上述三种土的工程地质分类中，土质分类是土分类的最基本形式，有两种分类原则： 一是按土的粒度成分；二是按土的塑性特性国内外的土质分类方案很多，归纳起来有三种不同体系，一是按粒度成分，一种是按塑性指标，一种是综合考虑粒度和塑性的影响二、土的分类（一）按地质成因分类：土按地质成因可分为：残积、坡积、洪积、冲积、冰积、风积等类型二）按颗粒级配和塑性指数分类土按颗粒级配和塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土和粘性土1．土按颗粒大小分类组 漂石或块石粒组名称亚组大分界颗粒（ mm）800中400小200卵石或碎石极大100大60中40小20圆砾或角砾粗101安徽理工大学中5细2砂粒粗0.5中0.25细0.10极细0.05粉粒粗0.1细0.05粘粒粗细0.0022、碎石土的分类碎石土的分类土的名称颗粒形状颗粒级配漂石圆形及亚圆形为主粒径大于 200mm 的颗粒超块石棱角形为主过全重 50％卵石圆形及亚圆形为主粒径大于 20mm 的颗粒超碎石棱角形为主过全重 50％圆砾圆形及亚圆形为主粒径大于 2mm 的颗粒超过角砾棱角形为主全重 50％3．砂土的分类土的名称 颗粒级配砾砂 粒径大于 2mm 的颗粒含量占全重 25～ 50％粗砂 粒径大于 0.5mm 的颗粒含量超过全重 50％中砂 粒径大于 0.25mm 的颗粒含量超过全重 50％细砂 粒径大于 0.075mm 的颗粒含量超过全重 85％粉砂 粒径大于 0.075mm 的颗粒含量超过全重 50％4、粉土的分类土的名称 颗粒级配砂质粉土 粒径小于 0.005mm 的颗粒含量不超过全重 10%粘质粉土 粒径小于 0.005mm 的颗粒含量超过全重 10%5、粘性土的分类（1） 根据堆积时代分 1）老堆积土：第四纪晚更新世及其以前堆积的粘性土，一般具有较高的强度和较低的压缩性。

2） 一般堆积土：第四纪全新世堆积的粘性土3） 新近堆积土：全新世以后（2） 根据塑性指数 Ip 分土的名称 塑性指数粉质粘土 10＜Ip ≤17粘土 Ip＞17（3） 按工程特性分具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土称特殊性土，根安徽理工大学 2据工程特性分为：湿陷性土红粘土软土（包括淤泥和淤泥质土） 多年冰土膨胀土盐滞土混合土填土污染土（4）根据有机质含量分类分类名称无机土 有机质土泥炭质土泥炭有机物含量 (Q)Q＜ 5%5% ≤ Q≤ 10%10％＜ Q≤60％Q＞ 60％第二节 特殊土的工程地质特性特殊土：是指某些具有特殊物质成分和结构，而工程地质性质也较特殊的土特殊土的种类甚多，常见的有淤泥类土、膨胀土、红粘土、黄土类土、人工填土等一、淤泥类土（一）形成条件和成分结构特点淤泥类土是指在水流缓慢、不通畅、缺氧和饱水条件下的环境中沉积，有微生物参与作用的条件下，含较多的有机质，疏松软弱的粉质粘性土物质组成和结构特点：1. 粒度上主要是粉质粘土和粉质砂土2. 含大量粘土矿物和部分石英、长石、云母；有机质含量较多（ 5％～ 15％）3. 呈灰、灰蓝、灰绿和灰黑等暗淡的颜色，污染手指并有臭味。

4. 结构、常为蜂窝状、疏松多孔，定向排列明显、层理较发育，常具薄层状构造我国淤泥类土基本上可以分为两大类：一类是沿海沉积淤泥类土；一类是内陆和山区湖盆地及山前谷地沉积地淤泥类土沿海沉积的淤泥类土，分布较稳定，厚度较大，土质较疏松软弱；大致可分为四个类型：1. 泻湖相沉积2. 溺湖相沉积3. 滨海相沉积4. 三角洲相沉积分布在内陆平原区地淤泥类土主要有：（ 1）湖泊（ 2）河漫滩（ 3）牛轭湖（二）工程地质性质的基本特点1、高孔隙比、饱水、天然含水率大于液限孔隙比常见值为 1.0～ 2.0；液限一般为 40％～ 60％，饱和度一般 >90％，天然含水率多为 50～ 70％未扰动时，处于软塑状态，一经扰动，结构破坏，处于流动状态10安徽理工大学2、透水性极弱：一般垂直方向地渗透系数较水平方向小些3、高压缩性： a1~2 一般为 0.7～ 1.5Mpa － 1，且随天然含水率的增大而增大4、抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关不排水：三轴快剪，0 ；直剪，2 o～ 5o， c＝ 0.02Mpa ；在排水条件下，抗剪强度随固结程度提高而增大，固结快剪的10o～ 15o，c＝ 0.02Mpa 。

5、较显著的触变性和蠕变性二、膨胀土在工程建设中，经常会遇到一种具有特殊变形性质的粘性土，它的体积随含水量地增加而膨胀，随含水量减少而收缩，并且这种作用循环可逆，具有这种膨胀和收缩性的土， 即称为膨胀土一）分布和成因膨胀土一般分布在盆地内岗，山前丘陵地带和二、三级阶地上大多数是上更新世及以前的残坡积、冲积、洪积物，也有晚第三纪至第四纪的湖泊沉积及其风化层二）成分和结构特征（ 1）从岩性上看，以粘土为主，具有黄、红、灰、白等色，土中含有较多的粘土，粘土占总数的 98%，粘土矿物多为蒙脱石、伊利石和高岭石蒙脱石含量越多，膨胀性越强烈 2）结构致密，呈坚硬～硬塑状态，强度较高，内聚力较大 3）裂隙发育，竖向、斜交和水平三种均有，可见光滑镜面和擦痕 4）富含铁、锰结核和钙质结核 5）化学成分为 SiO 2(45%~66%) 、Al 2O3(13%~31%) 、Fe2O3(3~15%) 、硅铝率K ＝ 3～ 5三）一般工程地质特征膨胀土的液限、塑限和塑性指数都较大：液限为 40％～ 68％，塑限为 17%～ 35％，塑性指数为 18～ 33膨胀土的饱和度一般较大，常在 80％以上，天然含水率较小， 17％～ 30％。

四）膨胀土的判别和胀缩性分级1、膨胀土的判别凡是具有前面所述的特征，且自由膨胀率 Fs 大于 40％者，应判定为膨胀土 自由膨胀率 Fs” ：系指人工制备的烘干土，在水中增加的体积与原体积的比，以百分率表示2、土的胀缩性分级膨胀土的胀缩性，根据胀缩总率eps 划分为强、中等和弱三级：eps >4，胀缩性强eps 2～ 4，中等eps 0.7～ 2， 弱胀缩总率以eps 表示，并按下式计算：epsep 0.5csL (wwm )式中：ep0 .5 ：在压力 0.5MPa 时的膨胀率，％csL ：土的收缩系数w ：土的天然含水量wm ：土在收缩过程中含水率的下限值，％如式中eps 为负值时，按负值考虑，如(w wm ) 大于 8％时按 8％考虑，小于 0 时按0 考虑式中收缩系数csL 可通过收缩试验测得，它是土的收缩曲线的直线部分的斜率，即：csLesL v式中 esL ：与w 相应的收缩率之差wm ：反映了地基土的收缩变形受大气降雨和蒸发的综合影响，可按下式计算：wm kwp 式中：k 是条件系数；wp 为土的塑限三、红粘土红粘土是指碳酸盐类岩石（石灰岩，白云岩，泥质泥岩等） ，在亚热带温湿气候条件下，经风化而成的残积、坡积或残～坡积的褐红色、棕红色或黄褐色的高塑性粘土。

一）成因和分布成因类型：残积、坡积、和残～坡积 上部为坡积，下部为残积的情况居多主要分布在云南、贵州、广西、安徽、四川东部等二）成分和结构特征红粘土的粘粒组分（粒径 <0.005mm ）含量高，一般可达 55～70％，粒度较均匀，高分散性粘土颗粒主要是多以高岭石和伊利石类粘土矿物为主主要化学成分为： SiO 2(33.5~68.9%) 、 Al 2O3(9.6~12.7%) 、Fe2 O3(13.4~36.4%) 、硅铝率一般均小于 2常呈蜂窝状结构，常有很多裂隙（网状裂隙） 、结核和土洞三）工程地质性质的基本特点1、高塑性和分散性液限一般为 50~80% ，塑限为 30～60％，塑性指数一般为 20～50%2、高含水率、低密度天然含水率一般为 30％～ 60％，饱和度 >85％，密实度低，大孔隙明显，孔隙比 >1.0；液性指数一般都小于 0.4；坚硬和硬塑状态3、强度较高，压缩性较低固结快剪 值 8o～18o， c 值可达 0.04～ 0.09MPa，多属中压缩性土或低压缩性土，压缩模量 5～15MPa 4、不具湿陷性，但收缩性明显，失水后强烈收缩，原状土体缩率可达 25％红粘土具有这些特殊性质，是与其生成环境及其相应的组成物质有关。

1） 沿深度上，随着深度的加大，红粘土的天然含水率、孔隙比、压缩系数都有较大的增高，状态由坚硬、硬塑可变为可塑、软塑，而强度则大幅度降低2） 在水平方向上，由于地形地貌和下伏基岩起伏变化，性质变化也很大，地势较高的， 由于排水条件好，天然含水率和压缩性较低，强度较高，而地势较低的则相反四、湿陷性黄土黄土在一定压力作用下受水浸湿，土结构迅速破坏而发生显著附加下沉，导致建筑物破坏，具有特性的黄土，称湿陷性黄土1、分布与特征作为湿陷性土的典型代表 —— 黄土，在全世界的分布比较广泛的，据某些学者估计， 黄土的覆盖面积在整个欧洲约占 10％，亚洲约占 30％；以。