土的工程性质
第二章土的工程性质及分类
For personal use only in study and research; not for commercial use第二章土的性质及工程分类土的性质包括：物理性质、力学性质、水理性质、工程性质。
土是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系。
由于三相比例的不同，决定了土的物理性质（轻重、疏密、干湿、软硬）。
土的物理性质又决定了土的力学性质，因此土的物理性质是我们研究的主要特性之一。
本章主要介绍土的组成及土的结构土的物理性质指标无粘性土的密实度粘性土的物理特性土的渗透性及渗流土的动力特性地基(岩)土的工程分类2.1概述土是风化的产物，是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系，下面看三相组成示意图。
在外力作用下，土体并不显示为一般固体的特性，也不表现为一般液体的特性，因此，在研究土的工程性质时，既有别于固体力学，也有别于液体力学。
2.2土的三相组成及土的结构2.2.1 土的组成一、土的固体颗粒土的固体颗粒的大小和形状，矿物成分及其组成情况，是决定土的物理力学性质的重要因素。
2.2.1.1土的矿物成分矿物成分分为原生矿物、次生矿物2.2.1.2土粒粒组自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。
土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质也相应地发生变化。
例如，土的性质随着粒径的变细，可由无粘性变化到有粘性。
因此可以将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干组，各个粒组，随着分界尺寸的不同而呈现一定质的变化，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
目前我国常用的土粒粒组划分方法，按照界限粒径的大小，将土粒分为六个组：漂石（块石）（＞200）、卵石（碎石）（200～60）、圆砾（角砾）（60～2）砂粒（2～0.075）、粉粒（0.075～0.005）和粘粒＜0.005（注漂石、卵石、圆砾是一定磨圆形状、圆形或亚圆形）土中土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
如何来分析土中的颗粒级配情况，通常用筛分法与水分法两种。
各种土的工程性质
软土处理
预压固结、换土垫层法、深层搅拌法等
冻土
定义：温度≤0℃，并含有冰的岩土体 冻土的分类
季节性冻土 受季节影响，冬冻夏融，呈周期性冻结和融 化的土 连续三年冻结而融化的土
湿陷性黄土地基的处理
湿陷性黄土地基处理的目的:
主要是改善土的物理性质，消除或减少地基因浸水而
引起的湿陷变形
常用的地基处理方法：
换土垫层法 强夯法 土（或灰土或水泥土）桩挤密法 预浸水法
深基础或桩基础
膨 胀 土
1 膨胀土的定义与分布
定义：含有大量的强亲水性矿物成分，同时具有显著 吸水膨胀和失水收缩往复可逆变形的高塑性黏土。
多年冻土
冻胀危害及机理
冻结区
冻 深 毛细区
地下水
冻胀丘
随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地 表就发生隆起，便形成冻胀丘。
冰椎
影响冻土性质的因素
处于长期稳定冻结状态的冻土，具有低压缩性和高强 度。但是认为的工程往往将破坏土层的水和热的平衡； 冻结土与未冻结土的体积比叫做冻胀率n，冻胀率越大 ，冻胀和融沉越强；
e≥1.5时，称淤泥，1.5＞e≥1.0时，称淤泥质土。
组成和结构特征
粒度成分主要为粉粒和黏粒，黏粒含量达30%-60%；矿物成分主要为
石英、长石、白云母及大量蒙脱石、伊利石等黏土矿物，少量溶盐和
大量有机质；蜂窝状或絮状结构；层理发育、常具有薄层状结构。
物理力学指标
①天然含水量高、天然含水量大于液限，孔隙比大 ②透水性低 ③高压缩性 ④抗剪强度低 ⑤触变性和蠕变性 工程地质评价
土的工程性质
2.土的抗剪强度
1.无粘性土的抗剪强度 τ=σtanφ 2.粘性土的抗剪强度 s=σtanφ+c 库仑定律:无粘性土的抗剪强度决定于与正应 力成正比的内摩擦力；粘性土的抗剪强度 由两部分组成 :与正应力成正比的内摩擦力 和粘聚力。
砂土、粉土的构造及其工程地质性质
2 砂土和砂质粉土 各种夹层、透镜体或交错层构造较为普遍 砂土和砂质粉土层，常具有软弱夹层和透镜 体构造，易造成建筑物地基失稳和边坡土 体产生滑动，其力学性质和透水性呈各向 异性。 粒度较均匀的交错层构造，其性质可看成是 均质的，在静荷载作用下强度较高。
粘性土的构造及其工程地质性质
4.1.4 土的结构和构造
1.土的结构 定义：指土颗粒本身的特点和颗粒间相互 关系的综合特征。 分两种类型： ① 单粒结构----无粘性土的结构 颗粒间无静电引力和水胶连结，有微 弱毛细力连结。 堆积速度快，土的结构疏松 堆积速度慢，土的结构致密
② 集合体结构 粘性土所特有 颗粒小，表面能大，颗粒带电，粒间引 力大于重力，并形成结合水膜连结，颗粒 不能单个沉积，以团聚体沉积。 分为：蜂窝状结构和絮撞结构。
3 可溶盐类及易分解的矿物 可溶盐类浸水后溶解，使土的粒间连结削弱， 甚至消失，增大土的孔隙性，降低土体的强 度和稳定性。 影响程度取决于盐类的成分、溶解度、含量、 分布的均匀性和分布方式。 易分解的矿物浸水后削弱或破坏土的粒间连 结、增大孔隙性，分离出硫酸，腐蚀建筑基 础及各种管道设施。
4 有机质 粘性土含有机质≥5%(砂土含有机质≥3%)时， 对土的工程性质影响较显著 有机质对土的影响取决于： 有机质含量愈高影响愈大； 有机质的分解程度愈高影响愈大； 土的饱和度愈高影响愈大； 有机质土层的愈厚、分布愈不均匀影响愈大。
土的工程性质
土的工程性质1．土的可松性自然状态下的土，经过开挖以后，其体积因松散而增加，后虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积，这种性质称为土的可松性。
用可松性系数来表示，自然状态土经开挖后的松散体积与原自然状态下的体积之比，称为最初可松性系数S K ；土经回填压实后的体积与原自然状态下的体积之比，称为最终可松性系数SK '。
21S V K V = (1 - 14) 31SV K V '= (l - 15) 式中 S K ——土的最初可松性系数：SK '——土的最终可松性系数； 1V ——土在自然状态下的体积，m 3；2V ——土经开挖后的松散体积，m 3；3V ——土经回填压实后的体积，m 3。
土的可松性是一个非常重要的工程性质。
它对于场地平整、土方调配、土方的开挖、运输和回填，以及土方挖掘机械和运输机械的数量、斗容量的确定，都有很大的影响。
例如土方开挖后的运输量，要考虑土的最初可松性系数S K ；借土回填要考虑土的最终可松性系数SK '。
【例1-2】 某土方工程需回填100 m3土，而现场已无土回填，必须另外取土，所选回填土的最初可松性系数S K =1.2，最终可松性系数S K '= 1.05，问需取多少土？【解】 已知需回填的土方量（即回填压实后的体积）为3V =100 m3，且S K =1.2，S K '=1.050需开挖土自然状态下的体积3110095.241.05S V V K ===' m 3 开挖后需运输的土体积2195.24 1.2114.29S V V K =⨯=⨯= m 3另外，在土方工程中，也正是由于土的可松性存在，土经开挖后，土壤的结构遭到破坏，地基的抗剪能力有所下降，所以一般情况下不容许用回填土做地基。
各类土的可松性系数参考值见表l —3。
土体孔隙中的自由水在重力作用下会透过土体而运动，这种土体被水透过的性质称为土的渗透性。
土木工程材料 9 第八章 土的工程性质
第八章 土的工程性质
第三节 土的颗粒级配
土的骨架是由土粒组成。自然界中的土，土粒的大 小很不均匀，不同粒径的土粒在土中的相对含量是决定 土的工程性质的重要指标。
一、粒组的划分 土的粒度是指土颗粒的大小，以粒径表示，通常以mm 为单位。为了确定各种大小土粒的相互关系，在工程上
第八章 土的工程性质
（八）土的浮密度ρ′ 定义 ：土的浮密度也叫水下密度，是指土浸没在水下，单位 土体中土粒的重力扣除浮力后的有效重力，又等于土的饱 和密度减去水的密度。
公式：
（8-8）
第八章 土的工程性质
（九）土的饱和度Sr 定义 ：土的饱和度是指土孔隙中被水充满的体积与孔隙总 体积的之比
3.三角坐标法：三角坐标法也是一种图示方法，可用来表 达粘粒、粉粒和砂粒三种粒组的百分含量。如图8-5所示 。
上述三种方法各有其特点和适用条件，其中累计曲线法能
用一条曲线表示一种土的粒度成分，而且可以在一张图
上同时表示多种土的粒度成分，能直观地比较其级配状
况。
第八章 土的工程性质
第四节 土的工程分类
第八章 土的工程性质
（三）土的含水率w 定义：土中水的质量与土颗粒质量的比值即为含水率， 用百分数表示
公式：
（8-3）
标准测量方法是烘干法，也可采用酒精燃烧法，比重法或 碳化钙气压
第八章 土的工程性质
（四）土的干密度ρd 定义：土的干密度是指在干燥状态下土中固体颗粒的质量 （ms）与土的体积（V）的比值
图8-4 颗粒级配曲线
第八章 土的工程性质
累计曲线的用途主要有以下两个方面：
土的工程性质
土的工程性质土是一种重要的建筑材料，它是建筑材料中最广泛使用的自然材料之一，土的工程性质也是建筑工程中的重要内容。
土的发展至今，其工程性质发展到了十分复杂的程度，为建筑学研究提供了深厚的基础。
本文重点介绍土的工程性质，并探讨其在建筑工程中的应用。
一、土的性质土是由许多不同组分组成的混合物，其中最重要的是水、泥土、粒状物质和有机物质。
土的性质受土的组成组分的影响，性质主要有密度、抗压强度、抗剪强度、抗弯强度、抗拉强度、抗裂缝性能等。
1、密度密度是指单位体积土中固体物质的质量。
比热容积比是用来表示土的密实程度，它反映了土的孔隙率及其含水量，比热容积比值越高，土的孔隙率和含水量越低，土质也越稠实。
2、抗压强度抗压强度是指土能承受的最大作用压力，也称为压缩强度、压实强度或抗拉抗压强度，其值表示土的抗压能力和土的堆积状况。
3、抗剪强度抗剪强度是指土质能承受的最大剪力值。
抗剪强度反映了土质的抗剪能力，抗剪强度越高，土质越不容易变形。
4、抗弯强度抗弯强度是指土质能承受的最大弯曲强度，是土质受力作用的绝对值的最大值，反映了土质的抗弯能力，抗弯强度越高，土质越不容易变形。
5、抗拉强度抗拉强度是指土质能承受的最大拉力值，反映了土质的抗拉能力，抗拉强度越高，土质越不容易变形。
6、抗裂缝性能抗裂缝性能是指土质能够吸收外力，克制土质内部张缝扩展的能力，抗裂缝性能越好，土质越不容易产生张缝。
二、土的工程性质土的工程性质是指土质在建筑工程中的抗力能力，它主要指土质的可见性和不可见性的抗力能力。
这种抗力能力不仅取决于土质的性质，还取决于土质的堆积状况和实际施工环境。
1、可见性抗力可见性抗力是指土质性质自身所具有的抗力能力，它主要受比热容积比、抗压强度、抗剪强度、抗弯强度、抗拉强度和抗裂缝性能等土质性质的影响。
如果土质性质较差，那么可见性抗力也会相应变差。
2、不可见性抗力不可见性抗力是指土的外力抵抗能力，它取决于土的堆积状况，堆积状况又受到施工环境的影响。
第二章土的工程性质与分类
• （五）土的饱和度Sr:土中被水充满的孔隙体 积与孔隙总体积之比，称为饱和度。 湿度 ω（%） 稍湿 ω ＜20 湿 20≤ ω ≤30 很湿 ＞30
（六）土的孔隙比e和孔隙率n 土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比， 用小数表示 土的孔隙率比是土中孔隙所占体积与总体积之比， 用百分数表示
Dr=
emax-e emax-emin
相对密度Dr划分砂土紧密状态
紧密状态 实密 中密 稍密 松散 Dr 0.67＜Dr≤1 0.33＜Dr≤0.67 0.2＜Dr≤0.33 0≤Dr≤0.2
• 按标准贯入锤击数N值决定砂土密实度
密实度 实密 中密 稍密 松散 N值 N ＞30 15＜ N ≤30 10＜ N ≤15 N ≤10 按天然孔隙比e划分粉土密实度 密实度 实密 中密 稍密
粘性土对应状态示意图
固态
半固态
缩限 （ ws）
可塑状态
液态
液限 （ wL ）
塑限 （ wp ）
二、粘性土的塑性指数和液性指数 塑性指数Ip：指液限和塑限的差值， Ip= wL- wp 土的塑性指数Ip表示土处于可塑状态时的含水量变化范围， 塑性指数Ip大小与土中结合水的发育程度与含量有关。 液性指数IL：指粘性土天然含水量和塑限之差与塑性指数 之比，用小数表示。 I L= W- wp W- wp = Wl- wp Ip
土粒粒组划分
粒组名称 漂石或块石颗粒 卵石或碎石颗粒 圆砾或 角砾颗 粒 粗 中 细 粗 中 细 极细 粗 细 粒径范围（mm) ＞200 200～20 20～10 10～5 5 ～2 2 ～0.5 0.5 ～0.25 0.25 ～0. 1 0.1 ～0.075 0.075 ～0.01 0.01 ～0.005 ＜0.005 一般特征 透水性很大,无粘性,无毛细作用 透水性大,无粘性,毛细水上升高度不超过粒径大 小
土的工程性质与分类
孔隙比的大小决定了土的松散程度和压缩性。孔隙比越大，土越松散；孔隙比 越小，土越紧密。在工程实践中，孔隙比是评价土的工程性质的重要指标之一， 对于土的稳定性和沉降计算具有重要意义。
孔隙率
总结词
孔隙率是土中孔隙体积与总体积之比，反映了土的孔隙状况。
详细描述
孔隙率的大小对土的工程性质有着重要影响。一般来说，孔隙率越大，土的透水性越好；孔隙率越小 ，土的透水性越差。在工程实践中，孔隙率是评价土的渗透性和压缩性的重要指标之一。
内摩擦力与土颗粒之间的 摩擦力有关，粘聚力与土 颗粒之间的胶结作用有关。
ABCD
土的抗剪强度由内摩擦力 和粘聚力两部分组成。
抗剪强度是评价土的稳定 性、进行边坡设计的重要 依据。
承载能力
01
承载能力是指土在一定压力作用下不发生破坏或过 大变形的极限承载能力。
02
土的承载能力与土的强度、变形性质、应力历史等 因素有关。
土的工程性质与分类
目录
• 土的物理性质 • 土的力学性质 • 土的工程分类 • 土的工程应用 • 土的工程问题与对策
01 土的物理性质
密度
总结词
密度是土的质量与其体积的比值，反映了土的紧密程度。
详细描述
密度的大小受到土的矿物成分、含水量、孔隙比等因素的影 响。一般来说，密度越大，土越紧密；密度越小，土越松散 。密度是土的基本物理性质之一，对土的工程性质有着重要 影响。
04 土的工程应用
基础工程
基础工程是土木工程中最为重要的部分之一，它涉及到建筑物、道路、桥梁等各种 设施的基础设计、施工和监测。
土的工程性质对基础工程的影响非常大，包括土的强度、压缩性、渗透性等，这些 性质决定了基础工程的稳定性、安全性和经济性。
第四章土的工程性质
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一般的说土的干密度ρd越大，土体越密实，土体的强度和承载力 愈高。而提高土体的干密度则需改变土的三相组成比例，用压实 机械对填土路基碾压就是改变土的三相组成比例，增加单位体积 内固体颗粒百分含量，减少孔隙率。即通过碾压使土体达到： ⑴ 连接的土重新排列靠近，单位重量增加，粘结力增大，土体 强度提高。 ⑵ 通过压实使土粒外表的水膜减至更薄，增加内聚力，提高土 体抗剪强度。 ⑶ 通过压实将土壤孔隙中的空气挤出，减小孔隙率，增大土的 密度，提高土体的水稳定性和减少冻胀而引起的不均匀变形。
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前面介绍的土的物理性质指标实际上是土的固相、液相和气相在 质量和体积方面不同组合上所构成的不同比值，即三者之间的质 量与质量、质量与体积、体积与体积相互组成不同性质的指标。 在工程地质检测中，只有准确地掌握了这些概念，才能正确地评 价土质。
通常用半对数坐标纸绘制以土粒粒径尺寸的常用对数作为横坐标小于某一粒径尺寸的粒组累计相对含量的百分数为纵坐标将经过筛分法或沉降法所得到的粒度成分分析结果绘制在这个半对数坐标纸上就得到了粒度成分的累积曲线江西交通职业技术学院路桥工程系道路建筑材料精品课程建设从累积曲线图上可以看出
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3. 饱和密度（ρf ）：是指土的孔隙中全被水充满的情况下单位体 积土的质量。即土粒的质量（ms）及孔隙中充满水的质量(mw)之 和与土的总体积（V）的比值。
土的工程性质
土的工程性质1．土的可松性自然状态下的土，经过开挖以后，其体积因松散而增加，后虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积，这种性质称为土的可松性。
用可松性系数来表示，自然状态土经开挖后的松散体积与原自然状态下的体积之比，称为最初可松性系数；土经回填压实后的体积与原自然状态下的体积之比，称为最终可松性系数。
(1 - 14)(l - 15)式中 ——土的最初可松性系数：——土的最终可松性系数；——土在自然状态下的体积，m 3；——土经开挖后的松散体积，m 3；——土经回填压实后的体积，m 3。
土的可松性是一个非常重要的工程性质。
它对于场地平整、土方调配、土方的开挖、运输和回填，以及土方挖掘机械和运输机械的数量、斗容量的确定，都有很大的影响。
例如土方开挖后的运输量，要考虑土的最初可松性系数；借土回填要考虑土的最终可松性系数。
【例1-2】 某土方工程需回填100 m3土，而现场已无土回填，必须另外取土，所选回填土的最初可松性系数=1.2，最终可松性系数= 1.05，问需取多少土？【解】 已知需回填的土方量（即回填压实后的体积）为=100 m3，且=1.2，=1.050需开挖土自然状态下的体积 m 3 开挖后需运输的土体积 m 3另外，在土方工程中，也正是由于土的可松性存在，土经开挖后，土壤的结构遭到破坏，地基的抗剪能力有所下降，所以一般情况下不容许用回填土做地基。
各类土的可松性系数参考值见表l —3。
S K S K '21S V K V =31SV K V '=S K S K '1V 2V 3V S K S K 'S K S K '3V S K S K '3110095.241.05S V V K ==='2195.24 1.2114.29S V V K =⨯=⨯=土体孔隙中的自由水在重力作用下会透过土体而运动，这种土体被水透过的性质称为土的渗透性。
土的渗透性的大小可以用渗透系数k来表示。
土的工程性质.
土的工程性质1. 土的基本物理性质物体的质量、体积和密度是最基本的物理量。
土的三相物质的质量（或重力）、体积之间的各种比值统称为土的基本物理性质指标，也称为土的三相指标。
土的基本物理性质指标中只要已知三个独立的指标便可计算出所有其他指标，故选定三个相对容易准确测定的指标作为试验指标，即土的含水量（或称含水率）、土的质量密度（简称土的密度）和土粒相对密度（土粒比重），其余的指标均为换算指标。
（1）试验指标基本物理性质试验指标是通过室内试验（含水量试验、密度试验和土粒相对密度试验）直接测定土样相应的质量和体积，再经适当的计算得到的。
土的三相组成各部分的质量和体积示意图见图2-1-11。
图2-1-11 土的三相组成示意图1）土的含水量 土中水的质量（液体）与土粒质量（固体）之比，以百分数表示：swm m w =×100% （2-1-5） 式中 w ——土的含水量（%）； m w ——土中水的质量（g ）；m s ——土粒质量（g ）。
土的含水量一般用烘干法测定，特定条件下也可采用酒精燃烧法、炒干法等测定。
2）土的密度 土的质量（固体加液体）与土的体积（固体、液体、气体之和）之比，即单位土体积土的质量：Vm=ρ （2-1-6） 式中 ρ ——土的密度（g/cm 3）； m ——土的质量（g ）；V——土的体积（cm 3）。
土的密度常用环刀法测定，也可采用蜡封法、灌水法、灌砂法等测定。
由土的质量密度乘以重力加速度，可直接算得土的重力密度（简称土的重度）。
土的重力密度是指单位体积土的重力：γρ=g （2-1-7） 式中 γ ——土的重力密度 (kN/m 3)； g ——重力加速度(m/s 2)。
3）土粒相对密度（比重） 土粒质量与同体积（固体体积）4℃时纯水的质量之比：11w s w s s s V m G ρρρ=⋅=（2-1-8） 式中 G s ——土粒相对密度； V s ——土粒体积（cm 3）；1w ρ——纯水在4℃时的密度(=1 g/cm 3)；s ρ ——土粒密度(g/cm 3)。
土的工程性质
岩石根据岩块的饱和单轴抗压强度又分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩；根据岩体完整程度分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎岩石。
碎石土按颗粒的大小、粒组的土颗粒含量分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾；按密实度，分为松散，稍密、中密、密实。
砂土按颗粒的大小、粒组的土颗粒分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂；按密实度，也分为松散，稍密、中密、密实。
黏性土按塑性指数，分为黏土和粉质黏。
黏性土的状态分为坚硬、硬塑、软塑、流塑五种状态。
对于土按工程地质详细分类方法，在后续课《地基与基础》中会详细介绍。
1.1.3 土的工程性质土由固体颗粒（固相）、液体（液相）和气体（气相）三部分组成，其部分含量的比例关系，直接影响土的物理性质和土的状态。
例如，同样一种土，松散时强度较低，经过外力压密后，强度会提高。
对于黏性土，含水量不同，其性质也有明显差别；含水量多，则软：含水量少，则硬。
因此土的工程性质对土方工程有直接影响，也是进行土方工程施工必须掌握的基本资料。
图的三相组成示意图如下1-1所示。
图1-1土的三相组成示意图（a）实际土体；(b)土的三相图；（c）各项的质量与体积图1-1（c）中图样体积V为土中空气的体积Va、水的体积Vw和土粒的体积之和；土的质量可以忽略，故土样的质量m可用水和土粒质量之和（Mw+Ms）表示。
1.图的天然含水量土的天然含水量w是指途中液体的质量Mw和土的质量m，之比，用百分比表示。
W=Mw/Ms*100%=m-Ms/Ms*100%其中土粒的质量m，就是干土的质量，是把土烘干至恒量后称得的，气体的质量忽略不计，液体的质量有总质量m和干土的质量Ms相减而得。
土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。
2.土的密度ρ土的密度ρ是指单位体积土的质量，即是总质量与总体积之比。
单位用g/cm^3或kg/m^3。
各类土的工程质特性
各类土的工程质特性第一节一般土的工程地质特征巨粒土和含巨粒土一般土按粒度粗粒土：砾类土粒间无连结或有微弱水连结-无粘性土砂类土细粒土---含较较多粘粒，有结合水，具粘性---- 粘性土。
一、砾类土砾类土：砾粒组60㎜≥d>2㎜质量多于总质量50%者组成：岩屑、石英、长石等原生矿物特点：1）颗粒大，呈单粒结构2）常具有孔隙大、透水性强、压缩性低、，内磨擦角大、抗剪强度高3）可作为混凝土的粗骨料和辅路材料二、砂类土砂类土：砾粒组质量小于或等于总质量50%的粗粒土。
组成：石英、长石及云母等原生矿物。
特点：1）单粒结构2）透水性强、压缩性低、强度较高3）粗中砂土可作为混凝土骨料，细砂土粉砂土不可。
三、细粒土细粒土：细粒组（d≤0。
075㎜）质量多于或等于总质量50%的土。
组成：含一定数量亲水性较强的粘土矿物。
特点：具团聚结构，孔隙细小而多，压缩量大，抗剪强度取决于内聚力（c），ф较小。
第二节几种特殊土的工程地质特征特殊土是指某些具有特殊物质成分与结构，而且工程地质性质也比较特殊的土。
一、淤泥类土淤泥类土指在静水或水流缓慢的环境中沉积，有微生物参与作用的条件下形成的含较多有机质，疏松较弱（e>1,W>W L）的细粒土：e>1.5的称淤泥。
1.5>e>1。
为淤泥质土。
（一）淤泥类土的成因及分布1、沿海沉积的淤泥类土2、内陆和山间湖盆地以山前谷地沉积的淤泥类土。
（二）淤泥类土地的成分及结构特征长石、石英、白云母及大量蒙脱、伊利石等粘土矿物，含少量水溶盐，有机质含量较高。
具蜂窝状，絮状结构，疏松多孔、具有薄层构造。
(三)、淤泥土地工程地质性质的基本特点.1) 高e,高W，W>W L2) 透水性极弱,渗透系数一般为I*10-6----I*10-8cm/s3) 高压缩性:a1-2=0.7—1.5Mpa-1，且随含水率增大而增大4) 抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固体条件有关淤泥类土的成分和结构是决定其工程地质性质的根本原素。
土的工程性质
天然土经开挖后，其体积因松散而增加，即使经振 动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可 松性。土的可松性以可松性系数来衡量，即
1.1土 的 可
1.2土 的 压 实 性
1.2土 的 压 实 性
土是一种松散的固体颗粒集合体，土体内具有互相连通 的孔隙。当有水位差作用时，水 就会从水位高的一侧流向 水位低的一侧。在水位差的作用下，水穿过土中相互连通的 孔隙发生流动的现象，称为渗流。土体被水透过的性质，称 为土的渗透性。
早在1856年，法国工程师达西（H·Darcy）用渗透试验 装置对不同粒径的砂土进行大 量的试验研究，发现渗流为 层流状态时，水在砂土中的渗流速度与土样两端的水头差h 成正 比，而与渗流路径长度L成反比，即渗流速度与水力坡 降成正比，这就是著名的达西渗透定律,可用下式表示：
1.3土 的 渗 透 性
1.3土 的 渗 透 性
土力学与地基基础
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●土的工程性质:分散性、易变性、复杂性●饱和土：除了土颗粒外所有的空隙都由水填满的土。
●结合水：当土与水相互作用时土粒会吸附一部分水分子在土粒表面形成一定厚度的水膜成为结合水。
●结合水特点1受土粒表面引力控制不符合静水力学规律自由流动2气节冰点低于零度3密度粘滞度比正常水高●粒组界限值：巨粒组与粗粒组60mm 粗粒组与细粒组0.075mm 砾与砂2mm●粒度：土的大小称为粒度。
●土粒大小的分析法：筛分法（〉0.075mm）沉降分析法（〈0.075mm）●粒组：在工程上常把大小相近的土合并为组。
●粒度成分：土中各种不同粒组的相对含量。
●粒度成分表示方法：表格法、累计曲线法、三角坐标法●土的塑性指标：液限WL：土从液态向塑性状态过渡的界限含水量塑限WP：土由可塑状态向脆性状态过渡的界限含水量。
塑性指数IP=WL-WP粘性土的塑性大小，可用土处于塑性状态的含水率变化范围来衡量，该范围即液限与塑限之差值，称为塑性指数。
液性指数IL= 一个能够表示天然含水率与界限含水率关系的指标，即液性指数→W= 土处于液限→W= 土处于塑限状态→可塑状态土的工程分类依据:1、土的颗粒组成特征。
2、土的塑性指标（）3、土中有机质存在情况●毛细性：土能够产生毛细现象的性质称为毛细性。
●毛细现象：土中水在表面张力作用下向土及其他方向移动的现象。
●土层中的毛细水带的三个分类：1，正常毛细水带；2、毛细网状水带；3、毛细悬挂水带●流砂现象：若水的渗流方向自下而上，党向上的动力水与土的浮容重相等时，土颗粒间的压力为零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象成为流砂现象。
●管涌：水在砂系土中渗透时，土中一些细小颗粒在动土力的作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水带走，称为管涌。
●冻土：在冰冻季节因大气复温影响使土中水分冻结成冻土。
●冻土现象：在冻土地区，随着土中水的冻结和融化会发生一些独特的现象称为冻土现象。
●冻土分类：季节冻土：隔年冻土；多年冻土●影响冻胀原因：土的因素；水的因素；温度因素●先期固结压力：土层历史上所曾经承受过的最大固结压力。
土的压缩性是指在外力作用下土体积缩小的性质，特点：1、土颗粒的体积不变，土的压缩主要由于孔隙的体积减小引起的;2、由于孔隙水的排出与时间有关，所以土的压缩量随着时间在增长。
●自重应力：由土体的重力产生的应力●附加应力：由外荷载的作用在土中产生的压力增加。
●土压力的类型：1、静止土压力：如果挡土墙静止不动，在土压力的作用下不向任何方向发生移动或转动，此时作用在墙背面上的土压力称为静止土压力。
2、主动土压力：如果挡土墙向离开土体的方向移动或转动，墙后土压力逐渐减小。
当位移达到一定值时，墙后土体即将出现滑裂面，此时….3、被动土压力：挡土墙在外荷载作用下，向墙背方向移动或转动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，土体即将上隆，此时土压力达到最大值，该土压为…●静止土压力假定条件：1、墙背竖直；2墙背的填土处于弹性平衡状态；3、墙后填土水平。
●郎金土压力理论假定条件：1、墙背竖直；2墙背光滑；3、填土水平●库伦土压力理论假定条件：1、墙后填土为均匀砂性土；2、华东破裂面通过墙角的两组平面；3、滑动土体为楔形的刚性体●土坡稳定的目的：检验所设计的土坡断面是否安全与合理●土坡稳定分析的方法：土坡稳定安全系数K=●击实实验目的：确定最佳含水量和最大干密度。
●简答题(判断级配)如何用累计曲线法判断土地级配状况？答：1、如果曲线缓：土粒分布范围广，土粒不均匀，级配良好：如果曲线陡：土粒分布范围窄，土粒均匀，级配差。
2、可用级配指标来判断土的级配状况：不均匀系数CU〉5（CU= ）曲率系数Cc=1～3(Cc= )为级配良好的土●管涌与流砂的区别？ 1、发生位置不同：流砂发生在土体表层渗流一出处管涌可以发生在土体表面渗流溢出处，也可以发生在土体内部2、产生原因不同：向上的动水力与土的浮容重相等细小的颗粒被水流带走3、发生地土体不同：流砂主要发生在细砂、粉砂及轻亚黏土中管涌只发生在砂性土中●（附加分布）简述集中荷载作用下附加应力的分布？答：1、在半无限土体内，沿着集中力作用线上值随深度增加而急骤减小在半无限土体内，任一水平面上，随着与集中力作用点距离的增大，值迅速减小在半无限土体内，在不通过集中力作用线的任一竖直抛面上，值随着深度的增加其变化情况为，先从0开始增加，在某一深度处达到最大值然后又减少。
●（库朗区别）？1、假设条件不同：朗金理论：1、墙背竖直；2墙背光滑；3、填土水平库仑理论：1、墙后填土为均匀砂性土；2、滑动破裂面通过墙角的两组平面；3、滑动土体为楔形的刚性体2、求土压力的方法不同：朗金：是从土体处于极限平衡状态时的应力情况出发，利用应力圆与破坏线相切的应力大小求解的。
库仑：是根据刚性滑动土体的静力平衡条件，利用正弦定律求解的。
3、适用范围不同：朗金：多使用于档土桩，板桩，锚桩，深井和刚性桩的土压力计算。
库仑：适用于俯斜式、仰式、重力式挡土墙以及墙填土面倾斜等情况挡土墙的设计。
2计算的结果：用朗金理论由于忽略墙背与填土之间的影响计算结果，主动土压力的计算结果比昆仑偏大，被动土压力计算结果比库仑偏小。
●土坡滑动失稳的原因？答：1、外届力的作用破坏了土体内原有的应力平衡2、土的抗剪强度由于外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。
●（渗透因素）影响土渗透性的因素？答：1、土的颗粒及矿物成分：土颗粒越大，越浑圆，越均匀，渗透性越好。
2、结合土膜厚度：厚度越大渗透性越小。
3、土的结构构造4、土中气体：密封的气体●（有效应力）有效应力原理的内容？土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力1土的有效应力控制着土的变形和强度性能●（偏载分布）偏心荷载作用时，基地压力如何分布？答：偏心荷载作用时，基底压力按偏心受压公式计算 (1- ) (1+ ) 1、当e＜b/6时 Pmin＞0 基底压力呈梯形分布2、当e=b/6时 Pmin ＝0 基底压力呈三角形分布3.、当e＞b/6时 Pmin＜0 基底产生的应力重新分布●土的颗粒分析方法可分为筛分析法和静水沉降法●常用的粒度表示方法有：表格法、累计曲线法、三角坐标法●土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量。
●土的性质有：分散性、易变性、复杂性。
●《公路土工试验规程》所列的分类标准，其分类依据为：1.土颗粒组成特征2.土的塑性指标：液限wl、塑限wp和塑性指数Ip。
3.土中有机质的存在情况。
●土的毛细现象是是指土能够产生毛细现象的性质。
土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象。
这种细微孔隙中的水被称为毛细水●土中的毛细水可划分为三个水带：正常毛细水带、毛细网状水带、毛细悬挂水带。
●冻土现象是由冻结及其融化两种作用引起的。
某些细粒土层在冻结时，往往会发生土层体膨胀，使地面隆启成丘，即所谓冻胀现象●土的冻胀机理（原因）：水冻结成冰体积膨胀。
冻结时土中水分向冻结区迁移和集聚的结果。
●影响冻胀的因素：1，土的因素。
冻胀现象常发生在细粒土中，特别是粉土、粉质黏土和粉沙等，冻结时水分迁移集聚最为强烈，冻胀现象严重。
2水的因素。
当冻结区附近地下水位较高，毛细水上升高度能够达到或接近冻结线，使冻结区能得到外部水源的不给时，将发生比较强烈的冻胀现象3，温度的因素。
当气温缓慢下降，冷却强度小，但负温持续的时间较长，则就能促使未冻结区水分不断的向冻结去迁移集聚，在中形成冰夹层，出现明显的冻胀现象●分层总和法计算地基最终沉降量的基本原理与步骤（10分）。
基本原理：（1）假设土层只发生竖向压缩变形，设备侧向变形，因此可用室内侧限压缩试验得到的参数（e,a,Es）计算沉降量；（2）按土的特性、应力状态及地下水位将地基可能受到的压缩层分为若干层，分别计算各分层的沉降量Si；（3）将各分层的沉降量按下式总和起来得地基最终沉降量。
求解步骤：（1）计算与绘制基础中心点下地基中的自重应力与附加应力分布曲线。
（2）分层计算变形量（3）确定受压层下限、计算最终沉降量。
●何谓土的不均匀系数？写出其表达式并加以解释。
其工程意义如何？土的不均匀系数是指工程上用来反映颗粒级配的不均匀程度的一个量，用CU或CC表示。
其计算表达式为：CU=d60/d10式中：d60--小于某粒径的土粒质量占土总质量60%时的粒径，该粒径称为限定粒径；d10--小于某粒径的土粒质量占土总质量10%时的粒径，该粒径称为有效粒径。
工程上，把CU<5的土看作均匀的，即级配不好，把CU>10的土看作不均匀，即级配良好。
在填土工程中，可根据不均匀系数CU值来选择土料，CU较大的土，颗粒不均匀，可获得较大的密实度，也易于夯实。
●土中应力是指土体在本身重力作用下产生的自重应力。
建筑物荷载或其他外荷载引起的附加应力、土中渗透水流引起的渗流应力等。
自重应力是由土体自身重量所产生的应力。
附加应力是由外部和在在土中产生的应力增量+-●基础按刚度可分为柔性基础和刚性基础。
柔性基础是假定基础没有任何抗弯刚度，实际工程中石不存在的。
柔性基础的底面压力分布与作用的荷载分布形状相同。
刚性基础是假定基础抗弯度为无穷大，在外荷载作用下，基础不变形。
刚性基础的基地压力分布图形和作用的荷载大小有关●p-s曲线由三个阶段组成。
1压密阶段2塑性变形阶段3破坏阶段●普朗特尔三个假设：（1）假定均质土体，并且不考虑图的重力，（2）假定基底光滑。
（3）对于埋藏深度小于基础宽度的浅基础，把基地平面当成地基表面。
●确定地基容许承载力三种方法？1根据载荷试验的p-s曲线来确定承载力的基本值，在经过修正确承载力设计值。
2根据地基承载力理论公式确定。
根据设计规范确定。
●临塑荷载时指在外部荷载的作用下，地基中刚开始出现塑性变形区时，相应得的基地底底面积上所承受的荷载。
临界荷载是指途中塑性区开展到不同深度时，其相应的荷载。
●整体剪切破坏常发生在浅埋基础下的密沙或硬粘土等坚实地基中。
局部剪切破坏常发生于中等密实砂土中。
刺入剪切破坏发生在松砂及软土中。
●影响土的渗透系数的主要因素（1）土的力度成分及矿物成分。
土的颗粒成分大小、形状及级配影响土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。
土颗粒越粗、越浑圆、越均匀时，渗透性就大。
（2）结合水膜厚度。
结合水膜较厚时，会阻塞土的孔隙，减低土的渗透性。
（3）土的结构构造4.土的粘滞度5土中气体●临塑荷载时指在外部荷载的作用下，地基中刚开始出现塑性变形区时，相应得的基地底底面积上所承受的荷载。
临界荷载是指途中塑性区开展到不同深度时，其相应的荷载●土坡的滑动失稳的原因：1外界的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。
2土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡试问破坏。