第四章各类土的工程地质特征详解
土的工程地质特征
土的工程地质特征土是第四纪以来地壳表层的最新沉积物，未经胶结成岩，常称为松散土一、土的分类土的颗粒分组：《铁路工程岩石分类标准》按颗粒级配，土分为碎石类土、砂类土、粉土、粘性土按土的成因，土分为残积土、坡积土、冲积土、淤积土、风积土、崩积土等特殊土是具有特殊的成分、状态、结构特征，而且具有特殊工程性质的土。
特殊土分为黄土、膨胀土、软土、冻土、红粘土、盐渍土、填土。
二、特殊土的工程性质（一）黄土：是在干旱、半干旱气候条件下形成的第四纪的一种松散的特殊土。
黄土的特征：I. 颜色为淡黄、褐色或灰黄色；II. 粒度成分以粉土为主，约占有60%~70%，一般不含＞0.25mm的颗粒；III. 含各种可溶盐，富含碳酸盐（CaCO3），可形成钙质结核（姜结石）；IV. 孔隙多且大，结构疏松；V. 无层理，但有垂直节理和柱状节理。
天然条件下能保持近于垂直的边坡；VI. 具有湿陷性。
具有(Ⅰ～Ⅴ)项特征的为标准黄土，只有其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质土。
具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土。
黄土的分布：黄土在世界上的分布面积达1300万km2，我国的黄土面积是世界上最大的，达64万km2，比法国和瑞士的面积总和还要大。
黄土最厚处约410m左右，在兰州市七里河区西津村。
在我国，西北、中原、华北、华东、东北等地均有分布，但主要集中在黄河的中游——陕、甘、宁、青及山西、河南一带，其厚度各不相同。
陕甘地区多厚100～200m，薄处仅几公分。
黄土的分类：1.按生成年代分类老黄土下更新世Q1 （午城黄土）中更新世Q2 （离石黄土）新黄土上更新世Q3 （马兰黄土）全新世Q41 、新近堆积的黄土：全新世Q422.按生成过程分类：风积、坡积、残积、洪积、冲积等3.按塑性指数IP分类黄土质粘土IP＞17 黄土质砂粘土7＜IP≤17 黄土质粘砂土1＜IP≤7 黄土质砂土IP≤14.按湿陷性分类（1）湿陷性：自重湿陷性非自重湿陷性（2）非湿陷性划分自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，对工程建设有明显的现实意义。
第四章各类土的工程地质特征
三、红土
红土:在热带或亚热带湿热条件下， 红土 在热带或亚热带湿热条件下，经过红 在热带或亚热带湿热条件下 土化作用形成的含有较多粘粒，富含铁铝 土化作用形成的含有较多粘粒，富含铁铝 氧化物胶结的红色粘性土 胶结的红色粘性土。 氧化物胶结的红色粘性土。 红土化作用：母岩经过强烈的风化后， 红土化作用：母岩经过强烈的风化后，硅 和岩基（ 和岩基（钾、钠、钙、镁）大量流失而使 铁铝富集的作用。 铁铝富集的作用。
二、黄土类土
（二）黄土的成分、结构 黄土的成分、
1.粒度成分以粉土颗粒（0.05~0.005mm）为主，约 粒度成分以粉土颗粒（ 粒度成分以粉土颗粒 ）为主， ％，颗粒细小均匀 占60％，颗粒细小均匀； ％，颗粒细小均匀； 2.矿物成分以碎屑矿物为主，其中石英含量超过一半， 矿物成分以碎屑矿物为主，其中石英含量超过一半， 矿物成分以碎屑矿物为主 长石30%~40%，碳酸钙较多（8%~17%），少量粘 ），少量粘 长石 ，碳酸钙较多（ ）， 土矿物（水云母为主），少量有机质，含易溶、 ），少量有机质 土矿物（水云母为主），少量有机质，含易溶、中 溶盐，矿物亲水性差； 溶盐，矿物亲水性差； 3.典型黄土是粒状架空点接触结构，疏松多孔，未经 典型黄土是粒状架空点接触结构， 典型黄土是粒状架空点接触结构 疏松多孔， 很好压实，胶结连结和粘粒吸附的结合水连结， 很好压实，胶结连结和粘粒吸附的结合水连结，连 结强，遇水结果遭破坏； 结强，遇水结果遭破坏；
粘性土
二、一般土的工程地质特征
（一）砾类土（G）的工程地质性质 砾类土（ ） 颗粒粗大，矿物成分以岩屑、原生长石、石英、 颗粒粗大，矿物成分以岩屑、原生长石、石英、云母 为主；单粒结构，孔隙大，无连结，透水性极强，压 为主；单粒结构，孔隙大，无连结，透水性极强，
土的工程地质特征
土的工程地质特征土是第四纪以来地壳表层的最新沉积物，未经胶结成岩，常称为松散土一、土的分类土的颗粒分组：《铁路工程岩石分类标准》按颗粒级配，土分为碎石类土、砂类土、粉土、粘性土按土的成因，土分为残积土、坡积土、冲积土、淤积土、风积土、崩积土等特殊土是具有特殊的成分、状态、结构特征，而且具有特殊工程性质的土。
特殊土分为黄土、膨胀土、软土、冻土、红粘土、盐渍土、填土。
二、特殊土的工程性质（一）黄土：是在干旱、半干旱气候条件下形成的第四纪的一种松散的特殊土。
黄土的特征：I. 颜色为淡黄、褐色或灰黄色；II. 粒度成分以粉土为主，约占有60%〜70%，—般不含〉0.25mm的颗粒；III. 含各种可溶盐，富含碳酸盐（CaCO3 ），可形成钙质结核（姜结石）；IV. 孔隙多且大，结构疏松；V. 无层理，但有垂直节理和柱状节理。
天然条件下能保持近于垂直的边坡；VI. 具有湿陷性。
具有（I~V ）项特征的为标准黄土，只有其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质土。
具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土。
黄土的分布：黄土在世界上的分布面积达1300 万km2 ，我国的黄土面积是世界上最大的，达64 万km2 ，比法国和瑞士的面积总和还要大。
黄土最厚处约410m 左右，在兰州市七里河区西津村。
在我国，西北、中原、华北、华东、东北等地均有分布，但主要集中在黄河的中游——陕、甘、宁、青及山西、河南一带，其厚度各不相同。
陕甘地区多厚100〜200m，薄处仅几公分。
黄土的分类：1. 按生成年代分类老黄土下更新世Q1 （午城黄土）中更新世Q2 （离石黄土）新黄土上更新世Q3 （马兰黄土）全新世Q41 、新近堆积的黄土：全新世Q422. 按生成过程分类：风积、坡积、残积、洪积、冲积等3. 按塑性指数IP 分类黄土质粘土IP> 17黄土质砂粘土7v IP<17黄土质粘砂土 1 v IP<7黄土质砂土IP<14. 按湿陷性分类（1 ）湿陷性：自重湿陷性非自重湿陷性（2）非湿陷性划分自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，对工程建设有明显的现实意义。
4各类土的工程地质特征解析
黄
g/cm3 的黄土湿陷性微弱或无湿陷性。
土
总之，低塑性、低含水量、低密度的黄土，常具有湿陷性。
2、直接方法：利用湿陷性指标，直接判断黄土的湿陷性
湿陷性指标：湿陷系数、自重湿陷系数、计算自重湿陷量、总 湿陷量和湿陷起始压力等。
特殊土的工程地质特性
（1）湿陷系数：黄土试样在某压力（P）作用下稳定 的湿陷变形值与试样原始高度的比值。
特殊土的工程地质特性
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
松软弱（天然孔隙比大于1，含水率
大于液限）的细粒土。
淤 泥 类
淤泥：孔隙比大于1.5的称为淤泥 淤泥质土：孔隙比小于1.5而大于1
的称为淤泥质土。
土
特殊土的工程地质特性
（一）淤泥类土的成因及分布
和东北等地。这些地区干旱少雨，具有大陆性气候特点。
4、分类：按地层时代及其基本特征，黄土分为三类
（1）老黄土：形成于早更新世的午城黄土和中更新世的离石黄
黄 土
土，老黄土一般无湿陷性，承载力较高。 （2）新黄土：晚更新世的马兰黄土及全新世早期的现代黄土， 一般都具湿陷性。
（3）近代堆积黄土：近几百年至近几十年堆积的黄土，土质松
细粒土：一般含有较多的粘粒，具有 结合水连结所产生的粘性，故又称粘性土。 其工程地质性质主要取决于粒间连结特性 和密实度，而这些都与土中粘粒含量、矿 物亲水性及水和土粒相互作用有关。
砾类土
我国国家标准《土的分类标准》规定，砾粒 组（60mm≥d>2mm）质量多于总质量50%的粗粒 土称为砾类土。
散，压缩性高，湿陷性不一，承载力较低。
特殊土的工程地质特性
工程地质学_第4章 各类土的工程地质特征
❖ 塑性图
细粒土是指土样中细粒组质量大于或等于总质量50%的土。 其中，粗粒组质量占总质量的25%~50%者称为含粗粒的细粒 土；含部分有机质者称有机质土。
❖ 细粒土分类
2. 特殊土分类
根据《土的分类标准》(GBJ145-90)， 特殊土包括指黄土、膨胀土和红粘 土，可按其塑性指数在塑性图上的 位置初步判别。当取液限仪锥尖入 土深度为17mm的含水量为液限时， 按表4.12和图4.12判别。
黄土的湿陷性试验是在室内的固结
仪内进行的，其方法是：分级加荷至
规定压力，当下沉稳定后，使土样浸
水直至湿陷稳定为止，其湿陷系数的
计算式是：
s
hp hp ' h0
式中： h0 ：原状土样的原始高度，cm hp ：原状土样在规定压力下，下沉稳定后的高度，cm hp, ：上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉 稳定后的高度，cm
❖ 黄土的野外性状
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％；
我国黄土分布面积达60万平方公里，其中有湿陷性的约 为43万平方公里。
主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、晋、宁、河南、青 海等省区。地理位置属于干旱与半干旱气候地带。其物质主 要来源于沙漠与戈壁。
我国幅员广大，地质条件复杂，分布土类繁多，工程性质 各异。有些土类，由于地理环境、气候条件、地质成因、物质 成分及次生变化等原因而各具有与一般土类显著不同的特殊工 程性质，当其作为建筑场地、地基及建筑环境时，如果不注意 这些特点，并采取相应的治理措施，就会造成工程事故。
工程地质第四章 土的工程地质性质
粒径大于200mm的颗 粒含量超过全重50％
卵石 碎石
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于20mm的颗粒 含量超过全重50％
圆砾 角砾
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于2mm的颗粒 含量超过全重50％
注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定
2.砂土
粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒 径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土
颗粒粒径级配曲线
（横坐标为粒径，用对数坐标表示；纵坐标为小于某粒径的土重含 量，用常数坐标表示）。
Cu
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5
0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
土的粒径级配累积曲线
200g P 100
10 5.0 10 2.0 16 1.0 18 0.5 24 0.25 22 0.1 38
筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm 试验方法
密度计法:适用于d＜0.075mm 《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999
《土的工程分类标准》（GB/T50145—2007）依粒径的大小将土粒划分六大粒组。
表4.1 粒组划分
粒组统称 粒组名称 粒径（d）的范围（mm）
主要特征
巨粒
漂石（块石） 卵石（碎石）
72
%
90 80
95 70 60
87 50
78 40 30
66 20
55
10 0
36
粒径(mm)
水分法
粒径(mm)
0.05 0.01 0.005
百分数P(%)
26
13.5
10
工程地质学-第四章土
固相——包括多种矿物成分组成土的骨架， 骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空 隙是相互连通的，形成多孔介质；
液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)； 气相——主要是空气、水蒸气，有时还有沼
孔径
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075)
200g土
筛余
P
0
100
10
95
16
87 筛 18 78 分 24 66 法
22 55 38 36 72
水分法
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
浅海沉积物主要由细粒砂土、黏性土、 淤泥和生物化学沉积物组成，有层理构 造，较疏松，含水量高，压缩性大而强 度低。
深海沉积物主要是有机质软泥。
7、风积土(eolian deposit)：
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎 屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利 的条件下堆积起来的一类土，颗粒主要由 粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙 大，结构松散。最常见的是风成砂和风成 黄土，部分风成黄土具有强烈的湿陷性。
原生矿物 ● 由岩石经物理风化生成的， ● 颗粒成分与母岩的相同， ● 常见的有石英、长石和云母 ● 颗粒较粗，多呈浑圆形状， ● 吸附水的能力弱，无塑性。
次生矿物 ●由原生矿物经化学风化生成的新矿物 ●它的成分成分与母岩的完全不同， ●有高岭石、伊利石和蒙脱石粘土矿物 ● 颗粒极细，且多呈片状， ● 性质活泼，吸附水能力强，具塑性。
河漫滩相冲积土：
第四章土的工程性质
2. 土的饱和含水量（wmax） 土的饱和含水量是假定土中的孔隙全部被水充满，达到饱和状态 时的含水量。即土的孔隙中充满水分的质量与干土颗粒质量的比 值，用百分数表示： V n w w 100 m ax （4-11） m s 式中：wmax─土的饱和含水量（%）； 饱和含水量实质上就是用水的数量来表示土中孔隙体积的大小， 即Vn=mw。
3. 砂类土的相对密实度（Dr） 相对密实度是反映砂类土在天然状态下松密程度的指标，数值上 它等于砂土在最疏松状态和天然状态下孔隙比之差与最疏松状态 和最密实状态下孔隙比之差的比值，即：
em a x e D r em a x emix
（4-17）
式中：Dr ─相对密实度； e ─土的天然孔隙比； emin ─最密实状态的孔隙比； emax ─最疏松状态的孔隙比。
第二节 土的物理性质
土的物理性质是指土的各组成部分（固相、液相和气相）的数量 比例、性质、排列方式等所表现的物理状态，是土最基本的工程 性质。 一、土的密度 二、土与水的关系 三、土的孔隙性结构指标 四、土的物理性质指标间的相互关系 五、土的压实 六、 粘性土的界限含水量
（4-12）
或者，用天然含水量w和饱和含水量wmax的比值来表示：
Sr
w 100 w m ax
（4-13）
式中：─土的饱和度（%）； 饱和度是用来描述土中水充满孔隙的程度，Sr=0为完全干燥土， 属二相系（固、气）；Sr=1为完全饱和土属二相系（固、液）； Sr介于0～1之间，按照天然砂性土所含水分的多少，可将砂性土 划分为三个状态： 稍湿的：0≤Sr≤50%很湿的：50%＜Sr≤80%饱和的：80%＜Sr＜ 100%
第4章_土的工程地质性质与分类
碳、沼气及硫化氢等气体。这些气体大多因生物化学作用生
成。与土中液体相组成部分比较起来，气体对于土体的工程 地质性质影响较小；但在某些情况下，却有重要的意义。它
导言
从工程地质的观点分析，土具有以下基本特征: 岩石风化的产物
碎散性 * * * * 受力以后易变形 体积变化主要是孔隙变化 剪切变形主要由颗粒相对位移引起 强度低
非连续性介质
导言
土的组成 固相－土骨架 液相－水 气相－空气
* 受力后由土骨架、孔隙 介质共同承担 * 存在复杂的相互作用 * 有孔隙流体流动
第一节 土的组成与结构、构造
2. 粒度分析及其成果表示 为了了解各粒组的相对含量，必须先将各粒组分离开， 再分别称重。这就是粒径级配的分析方法。 分析方法： 筛分法：适用于粗粒土 孔径大小不同的筛子。 水分法：适用于细粒土 常采用比重计法。 表述方法：粒径级配累计曲线
筛分法
200g
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.075
第一节 土的组成与结构、构造
特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具有无粘 性、透水性较大、压缩性较低的特点。 2. 次生矿物 岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其成分与母岩不 相同。 例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等。 特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨胀 的特点。
பைடு நூலகம்
粘土矿 物的晶 格构造
比表面积 ：单位质量土颗粒所 拥有的总表面积。对于粘性土， 其大小反映土颗粒与四周介质， 高岭石 伊利石 特别是水，相互作用的强烈程度。
第四章 特殊土的工程地质特征概要
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,0º 左右；直剪，2º ～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、较显著的触变坏而发生显著附加下沉，具有这种特性 的黄土，称湿陷性黄土。
牛轭湖相 是由含有大量有机质的粘性土和粉、细砂组成的，并 常有泥炭层分布，土层的工程性质较差，也较复杂。
（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。 2、透水性极弱：一般垂直方向的渗透系数较水平方向小。 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。
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％； 我国黄土分布面积达60万平方公里，其中 有湿陷性的约为43万平方公里。 主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、晋、 宁、河南、青海等省区。地理位置属于干旱与 半干旱气候地带。其物质主要来源于沙漠与戈 壁。
四、红粘土
红粘土是指碳酸盐类岩石（石灰岩，白云岩，泥质灰岩 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：云南、 贵州、广西、安徽、 四川东部等。
（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％。
土的工程地质特征
土的工程地质特征1.土的物理性质土的物理性质主要包括颗粒组成、颗粒分布、颗粒密实度、颗粒形状和颗粒颜色等。
颗粒组成是指土体中不同颗粒粒径的各个成分的含量及分布，包括砂、粘土、淤泥、粉砂等。
颗粒分布主要指土体中各种颗粒粒径的分布情况，包括颗粒级配、颗粒分形和颗粒分散性。
颗粒密实度指土体中颗粒之间的排列紧密程度，主要包括固结状态、液态状态和塑性状态。
颗粒形状主要指土体颗粒的形状及其表面的光滑程度，形状有圆形、多边形、角状、长形等。
颗粒颜色主要指土体颗粒的颜色，通常与土壤的类型和成分有关。
2.土的力学性质土的力学性质是指土体在外力作用下的力学行为和性能，主要包括土的强度、变形性、水力性质等。
土的强度是指土体抵抗外力破坏的能力，包括抗拉强度、抗剪强度和抗压强度等。
土的变形性是指土体在外力作用下发生的体积变化和形状变化，主要包括弹性变形、塑性变形和蠕变变形等。
土的水力性质是指土体在水流作用下的渗透性、渗流性和持水性等。
3.土的水文性质土的水文性质是指土体中水分的分布、运动和保持水分的能力，主要包括土体的孔隙度、孔隙水压力、透水性和透气性等。
土体的孔隙度是指土壤中的孔隙空间占总体积的百分比，孔隙水压力是指土壤中的孔隙水流动的压力，透水性是指土壤中水分的渗透能力，透气性是指土壤中空气的渗透能力。
4.土体颗粒结构土体颗粒结构是指土体中颗粒之间的排列方式和连接方式，主要包括土壤的细密结构、黏聚结构和粒间结构等。
土壤的细密结构是指土体颗粒之间的排列紧密程度，密集或紧密的细密结构有利于土的开挖和支护工程。
土壤的黏聚结构是指土壤颗粒之间存在颗粒间的吸附作用或胶凝作用，使土体具有阻挡水流的作用。
粒间结构是指颗粒之间的连接和桥接作用，影响土体的强度和稳定性。
综上所述，土的工程地质特征主要包括土的物理性质、力学性质、水文性质和土体颗粒结构等方面。
了解土的工程地质特征对于工程设计和施工具有重要意义，可以有效地预测土体的行为和性能，为工程的安全性和稳定性提供依据。
工程地质课件 第四章 土的工程性质与分类
土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小 悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式， 在各种自然环境中形成的堆积物。
土的物质成分包括作为骨架的固体矿物颗粒、孔 隙中的水及其溶解物质以及气体。
土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气体 （气相）所组成的三种体系。
4.1 土的组成与结构、构造
缩限
塑限
液限
0
含水量 w
固态 半固态 可塑固态
流动状态
液塑限仪
粘性土的塑性指数和液性指数
塑性指数：液限和塑限的差值，它表示土处在可 塑状态的含水量变化范围，塑性指数愈大，土处 于可塑状态的含水量范围也愈大，可塑性就愈强。
IP wL wP
液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与 塑性指数之比，用以表征粘性土所处的软硬状态， 液性指数愈大，土质愈软，反之，土质愈硬。
（3）土的干重度 d 、饱和重度 sat 和浮重度 '
土单位体积中固定颗粒部分 的重量，称为土的干重度
d
WS V
土孔隙中充满水时的单位体积 重量，称为土的饱和重度
sat
WS
VV W
V
地下水位以下，单位土体积中土粒的重量扣除浮
力后，即为单位土体积中土粒的有效重量，称为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
土的浮重度或水下重度
重力水是存在于较粗大孔隙中，具有自由活动能 力，在重力作用下流动的水。为普通液态水。机 械潜蚀作用。化学潜蚀作用。
气态水以水气状态存在，从气压高的地方向气压 低的地方移动。
当温度降低至零度以下时，土中的水，主要是重 力水冻结成固态水（冰）。
4.1.4 土的结构和构造（1）
土的结构是指土颗粒本身的特点和颗粒间相互关 系的综合特征：
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。
第4章 土工程性质 2
（2）次生 SiO2（胶态、准胶态 SiO2 ）
（3）倍半氧化物（如游离态的 Al2O3 和 Fe2O3）
不溶于水的次生矿物常呈胶态或准胶态，具有很高的表面能、亲水性及一系列特殊
性质，对土的工程地质性质影响十分显著。
粘土矿物——晶体结构
粘土矿物 是指具有片状或链状结晶格架的铝硅酸盐。
现已查明，粘土矿物的晶体结构主要由两个基本结构单元——硅氧四面体和氢氧化
思考题
（1）土中四类矿物成分对土的工程地质性质有何影响？ （2）无粘性土和粘性在矿物组成、结构、构造上有何不同？
粗粒 土变形稳定需要很短时间 与大气相连通的气体 与大气相隔离的气体
1. 土的结构 ——指土颗粒本身的特点和颗粒问相互关系的综合特征。 （1）土颗粒本身的特点：土颗粒大小、形状和摩圆度及表面性质（粗糙度）等。 （2）土颗粒之间的相互关系特点：粒间排列及其连结性质。
土的结构类型
蜂窝状结构 ——由较粗粘粒和粉粒的单个颗粒之间以面一点、边一点或边一边受异性电引力和分子
完善。 缺点：天然孔隙比难以获取，且 emax,emin
的测定受人为的影响较大。
Dr
emax e emax emin
松散
稍密
中密
密实
0.2
0.33
0.67
幻灯片 32 （2） 粘性土的软硬程度
固态 半固态 可塑态 流塑、流动态 界限含水量: 缩限 ws 塑限 wp 液限 wL
粘性土的状态可用液性指数来判别。
（1）碎石土～粒径大于 2mm 的颗粒超过全重 50%土。
（2）砂土～粒径大于 2mm 的颗粒不超过全重 50%，且粒径
大于 0.075mm 的颗粒超过全重 50%的土。
（3）粉土～粒径大于 0.075mm 的颗粒不超过全重 50%，且 IP 小于等于 10 的土。可细分为砂质粉土和粘质粉
各类土的工程地质特性
第四章各类土的工程地质特性一、一般土的工程地质特性一般土按粒度成分特点，常分为巨粒土、粗粒土及细粒土三大类。
巨粒土和粗粒土为无粘性土，细粒土为粘性土。
粗粒土又分为砾类土和砂类土。
巨粒土和粗粒土的工程地质性质主要取决于粒度成分和土粒排列的松密情况，这些成分和结构特性直接决定着土的孔隙性、透水性、和力学性质。
细粒土的性质取决于粒间连结特性（稠度状态）和密实度，这些都与土中粘粒含量、矿物亲水性及水和土粒相互作用有关。
砾类土和砂类土为单粒结构；细粒土为团聚结构。
二、几种特殊土的工程地质特征1、淤泥类土淤泥类土是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形成的，含较多有机质，疏松软弱（天然孔隙比大于1，含水率大于液限）的细粒土。
孔隙比大于1.5的称为淤泥，小于1.5大于1的称为淤泥质土。
工程地质性质的基本特点：①高孔隙比，高含水率，含水率大于液限②透水性极若③高压缩性④抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关。
由于这类土饱水而结构疏松，所以在振动等强烈扰动下其强度也会剧烈降低，甚至液化变为悬液。
这种现象称为触变性。
同时还具有蠕变性。
淤泥类土的成分和结构是决定其工程地质性质的根本因素。
有机物和粘粒含量越多，土的亲水性越强，则压缩性越高；孔隙比越大，含水率越高，压缩性越高，强度越低，灵敏度越大，性质越差。
2、黄土黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物。
颜色多呈黄色、淡黄色或褐黄色，颗粒组成以粉粒为主，粒度大小较均匀。
天然剖面上垂直节理发育。
被水浸润后显著沉陷（湿陷性）。
一般工程地质性质：①密度小，孔隙率大②含水较少③塑性较弱④透水性较强⑤抗水性弱⑥压缩性中等，抗剪强度较高。
⑦具有湿陷性（自重湿陷和非自重湿陷）湿陷系数，自重湿陷系数3、膨胀土又称胀缩土，系指随含水量的增加而膨胀，随含水量的减少而收缩，具有明显膨胀和收缩特性的细粒土。
成分和结构特征：粘粒含量高，一般35%以上。
矿物成分以蒙脱石和伊利石为主，高岭石含量较少。
第四章各类土的工程地质特征
（3）细粒土——压缩性高，透水性弱，压缩过程长。抗
剪强度低。工程地质性质差。
第二节 几种特殊土的工程地质特征
特殊土——由于地理环境、气候条件、地质成因、物质
成分以及次生变化等原因，有些土具有与一般土不同的特殊 工程地质性质，这些具有特殊工程性质的土称为特殊土。特 殊土的分布具有一定的区域性。
① 沿海及部分内陆地区各种成因的软土（淤泥类土）；
② 西北、华北等干旱、半干旱气候区的黄土； ③ 南方和中南地区的膨胀土； ④ 西南亚热带湿热气候区的红粘土； ⑤ 高纬度、高海拔地区的多年冻土； ⑥ 盐渍土、人工填土、污染土等。
淤泥类土——高压缩性，低抗剪强度
特 殊 土
黄土——湿陷性 膨胀土——胀缩性 红粘土——高塑性、收缩性 冻土——融陷性
一般土的总体工Biblioteka 地质特征：（1）砾类土——承载力高，是一般建筑物的良好地基，
但透水性很强，粒间无联结力，存在坝基、渠道、水库渗
漏，基坑涌水、边坡失稳等工程地质问题。
（2）砂类土——粗、中砂土可作为一般建筑物的良好地
基，但存在涌水、渗漏等工程地质问题。细、粉砂土工程 地质性质相对较差，受振动时易产生液化，基坑开挖时易 产生流沙，危及建筑物的安全。
盐渍土——溶陷性
第四章 各类土的工程地质特征
要求：
（1）掌握粗粒土和细粒土的工程地质特征对比；
（2）掌握一般土（如砾类土、砂类土、细粒土）的总
体工程地质特征。
（3）掌握几种特殊土的主要工程地质特征。
第四章 各类土的工程地质特征
（1）一般土的工程地质特征 （2）几种特殊土的工程地质特征
第一节 一般土的工程地质特征
表4-1 粗粒土和细粒土的工程地质特征对比
土的工程地质性质
土的工程地质性质4.4土的成因类型特征根据土的地质成因，土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰积及冰水沉积土和风积土等类型。
一定成因类型的土具有一定的沉积环境、具有一定的土层空间分布规律和一定的土类组合、物质组成及结构特征。
但同一成因类型的土，在沉积形成后，可能遭到不同的自然地质条件和人为因素的变化，而具有不同的工程特性。
1. 残积土形成原因：岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物，其分布主要受地形的控制，如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡，残积土较厚。
工程特征：一般呈棱角状，无层理构造，孔隙度大；存在基岩风化层（带），土的成分和结构呈过渡变化。
工程地质问题：（1）建筑物地基不均匀沉降，原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大；（2）建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，原因原始地形变化大，岩层风化程度不一。
2. 坡积土形成原因：经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运，及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，一般分布在坡腰上或坡脚下，上部与残积土相接。
工程特征：具分选现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土；土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压缩性高，土层厚度变化大。
工程地质问题：建筑物不均匀沉降；沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。
3. 洪积土形成原因：碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。
山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积体，称洪积扇。
工程特征：具分选性；常具不规划的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等构造；近山前洪积土具有较高的承载力，压缩性低；远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。
工程地质问题：洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体。
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6.较显著的触变性和蠕变性
二、淤泥类土
（三）工程地质评价
淤泥类土不宜做建筑地基，高压缩性，低 抗剪性，承载力低，做地基主要问题是产 生过量沉降，规定淤泥类土用含水量查表 定承载力。
பைடு நூலகம் 二、黄土类土
黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物.黄土颜色 呈黄色，颗粒成分以粉粒为主,富Caco3,有肉眼可见 的大孔隙,天然剖面上垂直节理发育,被水浸湿后土体 显著沉陷(湿陷土),具上述特征的土称为典型黄土； 而与之相似,但缺少个别特征的土称为黄土状土。典 型黄土和黄土状土统称黄土类土,简称黄土。
二、黄土类土
（三）黄土的工程地质性质
1.塑性较弱, I p 8 ~ 14 ； 2.含水较少； 3.透水性较强，疏松多孔，未经很好压实，大孔隙发
育； 4.结构疏松多孔，孔隙比为0.8~1.1； 5.强度较高，因为压缩中等，抗剪强度较高； 6.抗水性弱，浸水后明显湿陷，遇水强烈崩解，膨胀
量较小，但失水收缩较明显；
一、淤泥类土
（二）工程地质特征 1.高孔隙比，结构疏松多孔，孔隙比常见值为 1.0~2.0； 2.高含水量，液限一般为40％~60％，饱和度一 般>95％，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; 3.透水性极弱，一般垂直方向地渗透系数较水平 方向小些; 4.高压缩性，压缩系数0.7-1.5PMa,过程慢;
土的名称
砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂
粒组含量
粒径大于2mm的颗粒 占全质量25 -- 50%
粒径大于0.5mm的颗 粒超过全质量50%
粒径大于0.25mm的 颗粒超过全质量50%
粒径大于0.075mm的 颗粒超过全质量85%
粒径大于0.075mm的 颗粒超过全质量50%
按塑性指数分类，按塑性图分类
4.2 特殊土的工程地质特征
一、淤泥类土
指在静水或缓慢流水条件下、在有微生物参与下
e
沉积的，含较多有机质，天然含水率比
天然孔隙 e >1的疏松软弱粉质粘性土。
l
、
淤泥类土 淤泥 e>1.5
淤泥类土1.5>e>1
一、淤泥类土
（一）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。
s
5、总湿陷量
湿陷性黄土地基湿陷等级见P47 表4-4
（二）砂类土（S）的工程地质性质 土中粘粒较少，以砂粒为主，以原生矿物石英、云 母为主；单粒结构，无连结，孔隙大，透水性强， 压缩性较低，压缩过程快，抗剪强度高， 值较大。 粉砂、细砂尤其是饱水细砂粉砂，易振动液化。 工程地质评价 ： 1.砾砂、粗砂、中砂是建筑物良好地基，也是建筑好 材料，开挖漏水，水工建筑物漏水； 2.细砂、粉砂性质差，压缩性较高， 较小。
二、黄土类土
（四）黄土的湿陷性的评价
1.黄土的湿陷性:黄土在一压力作用下受水浸湿后，结构迅 速破坏而产生显著附加沉陷的性能。
产生的原因：它具有明显的遇水连结减弱。
2.湿陷系数 的定义，计算式。以P=0.2MPa为准测得的
3.自来重判湿断陷湿系陷数性s：， 4、计算自重湿陷s 量
<0.015,非湿陷性黄土。
（三）细粒土的工程地质性质 颗粒细小，粘粒含量多，含亲水性矿物较多，团聚 结构，结合水连结或胶结，孔隙细小而数量多，透
水性弱，随含水量 的变化表现出不同的稠度状态，
如塑性、膨胀性、收缩性等；压缩性较高，过程慢，
抗剪强度以c 为主。性质与粘粒含量、 、e 密切
相关。 工程地质评价： 坚硬硬塑粘性土作地基，承载力高；软塑—承载力 低，过量沉降或失稳，边坡滑动。
第四章
各类土的工程地质 性质
第四章
§ 4.1 一般土的工程地 质特征
§ 4.2 特殊土的工程地
质特征
link
§ 4.1 一般土的工程地质特征
一、一般土按粒度成分分类
巨粒土或含巨粒土
一般土
砾类土
粗粒土 砂类土
细粒土 粉土
粉质粘土
粘土
粘土
建筑地基基础设计规范-GB50007-2002 分类法
地基土
粉土
粒径大于0.075mm的颗粒含量小于 全质量50%而塑性指数Ip≤10的土
粘性土
塑性指数Ip>10的土
10<Ip≤17的土 粉质粘土 Ip>17的土 粘土
二、一般土的工程地质特征
（一）砾类土（G）的工程地质性质 颗粒粗大，矿物成分以岩屑、原生长石、石英、云母 为主；单粒结构，孔隙大，无连结，透水性极强，压 缩性低， 值大，抗剪强度高。 工程地质评价： 1.砾类土是建筑良好的地基，承载力高，是混凝土良 好的骨料； 2.作坝基或渠道边旁、底板时产生严重渗漏，作 建筑地基开挖漏水量大。
二、黄土类土
（二）黄土的成分、结构
1.粒度成分以粉土颗粒（0.05~0.005mm）为主，约 占60％，颗粒细小均匀；
2.矿物成分以碎屑矿物为主，其中石英含量超过一半， 长石30%~40%，碳酸钙较多（8%~17%），少量粘 土矿物（水云母为主），少量有机质，含易溶、中 溶盐，矿物亲水性差；
3.典型黄土是粒状架空点接触结构，疏松多孔，未经 很好压实，胶结连结和粘粒吸附的结合水连结，连 结强，遇水结构遭破坏；
岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土
碎石土
土的名称
颗粒形状
粒组含量
漂石 块石
圆形及亚圆形为主 粒径大于200mm的颗
棱角形为主
粒超过全质量50%
卵石 碎石
圆砾 角砾
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于20mm的颗 粒超过全质量50%
粒径大于2mm的颗 粒超过全质量50%
砂土
黄土塬
黄土峁
黄土梁
（一）黄土划分
1.老黄土：以 Q1午城黄土和Q2 离石黄土为代表，沉积 时代早，土质密室，不具湿陷性；
2.新黄土：包括Q3马兰黄土及 Q4 现代黄土，结构疏松 多孔，具湿陷性，与工程建筑密切相关；
3.新近沉积的黄土：Q42 最近沉积黄土，土疏松多孔， 压缩性高，湿陷性不一，分布在局部地区。 典型黄土：黄色、粉粒为主、富含碳酸钙、大孔 隙和垂直解理发育，具湿陷性。 黄土状土：不完全具备典型黄土特点。