土的工程分类和特殊土的工程地质特征
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05第五章土的工程地质性质
硅氧四面体和铝氢氧八面体这两种基本单元以不同 的比例组合，形成不同类型的黏土矿物。 土中常见的黏土矿物有高岭石、伊利石和蒙脱石三 大类。
高岭石：一层硅氧四面体晶片和一层铝氧八面 体晶片结合，形成一个单位晶胞。高岭石晶胞 间具有较强的氢键联结，水较难渗入其间，其 颗粒一般较粗，亲水性弱。因而主要由这类矿 物组成的土，膨胀性和压缩性都较低。
三、土的气相
土中的气体主要是空气和水气。土中气体按其 所处的状态和结构特点可分以下几种类型：吸附于土 颗粒表面的气体、溶解于水中的气体、四周为颗粒和 水所封闭的气体以及自由气体。 通常认为自由气体与大气连通，对土的性质 无大影响；密闭气体的体积与压力有关，压力增加， 则体积缩小，压力减小，则体积胀大。 因此，密闭气体的存在增加了土的弹性，同 时还可阻塞土中的渗流通道，减小上的渗透性。
５.２.２土的结构与构造:
土的结构：指土颗粒或集合体的大小和形状、表面 特征、排列形式以及它们之间的连接特征(微观结 构)。 土的构造:指土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特 征亦称宏观结构。 土的结构对土的工程性质影响很大，特别是粘性土， 如某些灵敏性钻土在原状结构时具有一定的强度， 当结构扰动或重塑时，强度就降低很多，甚至不能 再成型。
洞穴层
充填于可溶性岩类所形成的洞穴内的沉 积物。 其特征为：石块、碎石、砾石、砂类土 等相互混杂的堆积物如钟乳石、石笋等 堆积；
冰积层：
由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。分 选性极差,石料占多数,冰水沉积物可有一定成层 性、分选性。
风积层：
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，最常见的是风成砂和风成黄土。
二、土中水
1. 结合水
土的组成及工程地质性质
土的组成及工程地质性质
一、土的组成
土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体系。
二、土的结构和构造
三、土的分类
四、土体的工程地质性质
1.土的物理力学性质
（1）土的主要性能参数
（2）土的力学性质
1）土的压缩性，是土在压力作用下体积缩小的特性。
2）土的抗剪强度。
在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力值
达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。
土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。
2.特殊土的主要工程性质。
土的工程分类和特殊性土(工程地质课件)
结构性差， 用手扰动原 状土时极易 变软，塑性 较低的土还 有振动水析 现象
在完整的剖面中无粒状结 核体，但可能含有圆形及 亚圆形钙质结核体（如礓 结石）或贝壳等，在城镇 附近可能含有少量碎砖、 瓦片、陶瓷、铜币或朽木 等人类活动遗物
二、土的野外鉴别
细粒土的简易鉴别
土在可塑时
半 固 态 时 的 硬 塑 ~可塑态时的后捻 土 条 可 搓 成
二、盐渍土类型
按地理分布看：滨海型、冲积平原型、内陆型 按所含盐类分： 1. 氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有很大的塑性和压缩性。
常称为湿盐土。 2. 硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水干燥时体积缩小，周期
性松胀变化使土的结构破坏。常称为松胀盐土。 3. 碳酸盐型：具明显碱性反应。潮湿时具很大的亲水性、塑
干强度
感和光滑度
的最小直径 （mm）
韧性
低-中 中-高 中-高 高-很高
粉粒为主，有砂感，稍 有黏性，捻面较粗糙， >3或3-2 无光泽
含砂砾，有黏性，稍有 滑腻感，捻面较光滑， 2-1 稍有光泽
粉粒较多，有黏性，稍 有 滑 腻 感 ， 捻 面 较 光 滑 ，2-1 稍有光泽
无砂感，黏性大，滑腻 感强，捻面光滑，有光 <1 泽
湿土搓条情况
土条（长度不短于手 掌），手持一端不易
能搓成0.5~2mm的土条
能搓成2~3mm的土条
断裂
坚硬，类似陶器碎片，
干土的性质
用锤击方可打碎，不 用锤易击碎，用手难捏碎 用手很易捏碎
易击成粉末
二、土的野外鉴别
沉积环境
新近沉积土野外鉴别
颜色
结构性
含有物
河冲表已沟滥区漫填积层、滩塞扇、谷、的和（古山湖河河锥前、道道）洪塘泛的，、、较呈或有时带深褐灰机灰、而色质黑暗，暗较色，黄含多
1.6土的分类及特殊土的工程性质
3. 粉土是指塑性指数小于等于10且粒径大于 0.075mm颗粒质量不超过总质量50％的土；
4. 黏性土是指塑性指数大于10的土； 5. 人工填土是指由于人类活动堆填而形成的各
类土。
296-5
二、按地质成因的分类
残积土 坡积土 洪积土 冲积土 淤积土 冰积土 风积土 海积土等
296-6
三、按堆积年代的分类
296-39
一、黄土
当∆zs≤7cm时 当∆zs＞7cm时
非自重湿陷性黄土场地； 自重湿陷性黄土场地。
根据野外无载荷试坑浸水试验，得出
兰州地区黄土 明显或强烈的自重湿陷性；
西安、太原黄土 绝大多数为非自重湿陷性。
296-40
一、黄土
黄黄土土的的湿湿陷陷起起始始压压力力
湿陷起始压力——对非自重湿陷性黄土， 其湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现 出来，这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的 压力即为黄土的湿陷起始压力。
②通常，粗、中砂土的上述特性明显，且一般构成良好地 基，为较好的建筑材料，但可能产生涌水或渗漏；
③粉细砂土的工程地质性质相对差，特别是饱和粉细砂土 经受振动后易发生液化。
296-10
1.6.3 一般土的工程地质特征
3.黏性土的工程地质特性
黏性土中黏粒含量较高，常含亲水性较强 的黏土矿物，具有水胶连接和团聚结构，有时有 结晶连接，孔土
黄土的粒度成分
粉粒约占60~70%，其次是砂粒和粘粒。
296-18
一、黄土
黄土高原的自然景象
296-19
一、黄土
296-20
一、黄土
296-21
一、黄土
296-22
一、黄土
296-23
一、黄土
4. 黏性土是指塑性指数大于10的土； 5. 人工填土是指由于人类活动堆填而形成的各
类土。
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二、按地质成因的分类
残积土 坡积土 洪积土 冲积土 淤积土 冰积土 风积土 海积土等
296-6
三、按堆积年代的分类
296-39
一、黄土
当∆zs≤7cm时 当∆zs＞7cm时
非自重湿陷性黄土场地； 自重湿陷性黄土场地。
根据野外无载荷试坑浸水试验，得出
兰州地区黄土 明显或强烈的自重湿陷性；
西安、太原黄土 绝大多数为非自重湿陷性。
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一、黄土
黄黄土土的的湿湿陷陷起起始始压压力力
湿陷起始压力——对非自重湿陷性黄土， 其湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现 出来，这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的 压力即为黄土的湿陷起始压力。
②通常，粗、中砂土的上述特性明显，且一般构成良好地 基，为较好的建筑材料，但可能产生涌水或渗漏；
③粉细砂土的工程地质性质相对差，特别是饱和粉细砂土 经受振动后易发生液化。
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1.6.3 一般土的工程地质特征
3.黏性土的工程地质特性
黏性土中黏粒含量较高，常含亲水性较强 的黏土矿物，具有水胶连接和团聚结构，有时有 结晶连接，孔土
黄土的粒度成分
粉粒约占60~70%，其次是砂粒和粘粒。
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一、黄土
黄土高原的自然景象
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一、黄土
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一、黄土
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一、黄土
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一、黄土
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一、黄土
大连地区红粘土的分布、分类及其工程地质特征-2019年文档
大连地区红粘土的分布、分类及其工程地质特征红粘土作为一种特殊土已被国内外广大地质和岩土工作者所认识，并且作了大量的研究工作。
本文把大连地区红粘土和工程地质特征进行介绍，以便在工程实践中加以研究和利用。
一、红粘土形成的特定地质环境和成土因素1．成土母岩对红粘土形成的影响，红粘土作为一种土，除了具备其他土的成土因素外，还应具有自己的成土规律。
岩石和岩石中矿物的耐风化能力是成土作用的内在因素，在一般的情况下矿物形成愈接近地表条件时，抵抗风化的能力愈强，总的来说稳定性从大到小的顺序为：氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐和硫化物，因此岩石遭受风化作用的速度和程度，成土作用的类型等往往取决于岩石的类型和矿物成分。
2．气候条件是成土和形成红粘土作用的另一个主要的外在因素（温度、雨量），温度影响化学反应（分解）的速度控制水的效能。
3．地形、地貌和水文条件，成土作用的主要风化是化学风化，化学反应包括：水解、氧化、离子交换、水合、碳酸盐化、络离子形成、简单的化学溶解等。
造岩矿物（硅酸盐）主要通过水解而分解，由此可见除了气候条件而外，水在化学风化过程中起到主导作用，而水文条件和地貌、地形条件紧紧相关。
二、大连地区红粘土的分布和分类如前所述红粘土在我国南方广大地区的形成和分布受到多种因素的影响，近年来由于地区开发和研究的不断深入，在我国北方如大连地区也有所发现，北方地区红粘土和南方红粘土既有共同特征又有区别。
1．大连地区红粘土的形成。
大连位于我国东北地区南部，属温带季风型气候，在东北地区相对温和多雨，有利于岩石的化学风化和红土化的形成，又由于处在沿海丘陵，地形、地貌条件复杂，河流阶地也较为发育，这就初步具有了地形、地貌和水文条件有利于红粘土的形成。
区内成土母岩具备了红粘土的形成条件，本区主要分布震旦系地层：由下而上分别为：石英岩、板岩、互层带和石灰岩，其中石英岩和硅质岩往往构成低山和丘陵为剥蚀区，而泥质灰岩、板岩和广泛分布的辉绿岩墙地区，则地势低平，或形成负地形。
土的成因类型特征及特殊土-软土
石灰岩残积物
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（Qdl）
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，其 上部与残积土相接。
软土St一般在3~4之间，个别达8~9。 我国东南沿海地区的三角洲相及滨海-泻湖相软土的灵敏 度一般在4～10之间，个别达13～15。 当软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动，沉降及基 底面两侧挤出等现象。
（6）具有流变性（蠕变性） 软土在荷载持续作用下，压缩变形有随时间延长而增长的
特性称为流变性。 软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体还会
（2）软土地基的加固措施 1）堆载预压法： 堆载预压法是指在场地临时堆填土
石等，对地基处理加载预压，以达到完成地基沉降量和 提高地基承载力的目的，达到要求后再卸去预压荷载。
2）强夯法：强夯又称动力固结法, 通常用8~40t的重锤，以5~40m的落 距让其自由落下，夯锤对地基强烈的冲击作用使地基内出现强大的应力波， 引起土体内土颗粒发生位移、孔隙比减小、密实度增加，使土体结构重新排 列，从而达到加固地基的目的。
浅海沉积物：主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物（硅 质和石灰质）组成，有层理构造，较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性 大而强度低。
陆坡和深海沉积物：主要是有机质软泥，成分均一。 海洋沉积物：在海底表层沉积的砂砾层很不稳定，随着海浪不断移动 变化，选择海洋平台等构筑物地基时，应慎重对待。
7.冰积土和冰水沉积土（Qgl）
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（Qdl）
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，其 上部与残积土相接。
软土St一般在3~4之间，个别达8~9。 我国东南沿海地区的三角洲相及滨海-泻湖相软土的灵敏 度一般在4～10之间，个别达13～15。 当软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动，沉降及基 底面两侧挤出等现象。
（6）具有流变性（蠕变性） 软土在荷载持续作用下，压缩变形有随时间延长而增长的
特性称为流变性。 软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体还会
（2）软土地基的加固措施 1）堆载预压法： 堆载预压法是指在场地临时堆填土
石等，对地基处理加载预压，以达到完成地基沉降量和 提高地基承载力的目的，达到要求后再卸去预压荷载。
2）强夯法：强夯又称动力固结法, 通常用8~40t的重锤，以5~40m的落 距让其自由落下，夯锤对地基强烈的冲击作用使地基内出现强大的应力波， 引起土体内土颗粒发生位移、孔隙比减小、密实度增加，使土体结构重新排 列，从而达到加固地基的目的。
浅海沉积物：主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物（硅 质和石灰质）组成，有层理构造，较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性 大而强度低。
陆坡和深海沉积物：主要是有机质软泥，成分均一。 海洋沉积物：在海底表层沉积的砂砾层很不稳定，随着海浪不断移动 变化，选择海洋平台等构筑物地基时，应慎重对待。
7.冰积土和冰水沉积土（Qgl）
土的工程分类及各类型土的工程性质
巨粒类土的分类：
土类 巨粒土
巨粒含量 >75%
粒组含量 漂石含量大于卵石含量 漂石含量不大于卵石含量
土类名称 漂石(块石)土 卵石(碎石)土
混合巨粒土
50%<巨粒含 量75%
漂石含量大于卵石含量 漂石含量不大于卵石含量
混合漂石(块石)土 混合卵石(碎石)土
巨粒混合土
15%<巨粒含 量50%
试样中巨粒组（粒径>60mm）含量大于15%的 土为巨粒类土。
试样中粗粒组含量大于50%的土为粗粒类土。其 中，砾粒组含量大于砂粒组的土为砾类土；砾粒 组含量不大于砂粒组的土为砂类土。
试样中细粒组含量不小于50%的土为细粒类土。 其中，粗粒组含量不大于25%的土为细粒土；粗 粒组含量大于25%且不大于50%的土为含粗粒的 细粒土；有机质含量小于10%且不小于5%的土 为有机质土。可利用塑性图对细粒类土进一步划 分。
粒径在0.075mm以上的土可分为碎石土和砂土。 （碎石土通常是性质良好的土，砂土总体上是 性质良好的土）
土定名的原则： 碎石土和砂土分类定名时，应根据颗粒级 配由大到小以最先符合者确定。
(1) 碎石土
粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%的 土称为碎石土。进一步划分为：
粒径>200mm的颗粒质量超过总质量的50%的 土为漂石土（颗粒以圆形及亚圆形为主）或 块石土（颗粒以棱角形为主）。
5 土的工程分类及各类型土的工 程地质性质
分类的意义：
分类是基础理论课题 合理地选择研究内容和方法 有针对性地对土进行评价 地基土利用和改良
因此，在工程勘察中，应把研究区内的各种 进行分类，并反映在工程地质平面图和剖面 图上，作为设计、施工和分析研究的依据
土的工程地质特征29945
土
饱和自重压力pz >psh 时,为自重湿陷性黄土
黄土湿陷起始压力大小与很多因素有关，常常是 随土的密度、粘土含量、含水率及埋藏深度的增加 而增大。我过不同地区的黄土湿陷起始压力有所不 同，如下表：
特殊土的工程地质特性
膨胀土：又称胀缩土，是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。
黄 土
特殊土的工程地质特性
（二）黄土的一般工程地质性质
（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。遇水强烈崩解，膨胀量较小，但失水收缩量
黄
较明显
土
（6）压缩性中等，抗剪强度较高
特殊土的工程地质特性
（三）黄土的湿陷性
1、湿陷性：黄土在一定压力作用下受水浸湿后，结构迅速破坏而
（1） 高孔隙比，高含水率，含水率大于液限。
（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。
淤
泥
（4） 抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关。
类
（5）有显著的触变性和蠕变性。
土
特殊土的工程地质特性
淤
利石等粘土矿物，并含有少量水溶盐，有机质含量较高。
泥
3、结构、构造：具有蜂窝状和絮状结构，疏松多孔，具有薄
类
层状构造。厚度不大的淤泥类土常是淤泥质粘土、粉砂土、淤
土
泥或泥炭交互成层，或呈透镜体状夹层。
特殊土的工程地质特性
（三） 淤泥类土工程地质性质的基本特点
淤泥类土是在特定的环境中形成的，具有某些特殊的成分和结构， 工程地质性质也表现出下列一些特点：
工程地质(六章完整版) 第六章 土的工程性质
工程特性：
1. 高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。
2. 孔隙比大、低密度、孔隙饱水。
3. 压缩性低、强度高、地基承载力高。 4. 浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。
黄土(loessal soil)：
是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。
分布: 我国西北及华北地区,面积约63万km2。
特征：以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼 可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现 直立的天然边坡。
第二节 土的野外鉴别 一、土的工程分类 1、按堆积年代分 2、按地质成因分 3、按有机质含量分 4、按颗粒级配和塑性指数分 二、野外鉴别 1、碎、卵石土 2、砂土 3、粘性土、粉土 4、新近堆积土 5、土的主要成因类型鉴定
残积土(residual soil)：
岩石经风化后未被搬运而 残留于原地的碎屑物质所 组成的土体，它处于岩石 风化壳的上部。 其粒度成分和矿物成分受 气候和母岩岩性的控制。 其发育情况还和地形有关。
湿陷起始压力:开始出现明显湿陷的压力。
盐渍土(saline soil): 土中易溶盐含量>0.5% . 分布: 滨海型、冲积平原型、内陆型
盐渍土类型：
1. 氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有 很大的塑性和压缩性。 2. 硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水 干燥时体积缩小，周期性松胀变化 使土的结构破坏。
湖积土( limnetic soil )：
湖边沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质 在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗 颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗 粒的砂土和粘性土。
湖心沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到 达湖心后沉积形成，主要是粘土和淤泥，常 夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度 低。 沼泽土主要由半腐烂的植物残体－泥炭组成， 含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。
工程地质学_第4章 各类土的工程地质特征
粒径大于0.粒中，0.005~0.075mm的颗粒一般占绝大多 数，这类颗粒的吸附水能力弱于粘性土，但却明显强于砂土。如 果用含水量近于饱和的粉土团成小球，放在手心来回摇晃，并用 另一只手进行振击，则土中水会迅速渗出土面，这是其野外鉴别 的重要手段之一。
❖ 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。
❖ 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。
特殊土的主要工程地质问题
特殊土的主要工程地质问题一、特殊土的概念特殊土是指在地质力学性质、工程性质和行为特征上与一般土不同的土壤。
它们具有特殊的物理、化学或微观结构特征，对工程建设和地质环境有重要的影响。
二、特殊土的分类与特征2.1 粘性土粘性土是特殊土中的一种，其主要特征是粘聚性、可塑性和水分敏感性。
在工程中的主要问题包括： 1. 液化现象：当粘性土受到水分扰动或地震荷载时，其颗粒间的摩擦力减小，土体失去抗剪强度，导致液化现象的发生。
2. 沉降和收缩：粘性土受到水分变化或压实作用时，会发生沉降或收缩，给工程建设带来不稳定因素。
3. 难以抽水：由于粘性土的多孔隙结构较小，孔隙水难以排出，给基础工程的施工和稳定性带来困难。
2.2 膨胀土膨胀土是指含有膨胀性矿物质（如膨润土）的土壤，其主要特征是吸湿膨胀和干燥收缩。
在工程中的主要问题包括： 1. 土体膨胀：当膨胀土吸湿后，其体积会发生膨胀，给基础工程带来沉降和破坏的风险。
2. 干燥收缩：膨胀土在干燥条件下会发生体积收缩，导致地基不稳定和开裂的问题。
3. 含水性能：膨胀土中的膨润土会吸湿保水，导致土体的含水性能较高，给工程施工和承载力带来不利影响。
2.3 岩溶地区特殊土岩溶地区特殊土指的是岩溶地貌中的黏土和细粒土壤，其主要特征是高含水量、高敏感性和易发生坍塌。
在工程中的主要问题包括： 1. 土体坍塌：岩溶特殊土中的黏土和细粒土壤易受水分和人为因素的影响，发生液化、坡体滑坡等坍塌现象。
2. 水源问题：岩溶地区特殊土研究表明，特殊土的水源主要来自地下水，其变化对工程建设和地质环境有重要影响。
3. 地质灾害：岩溶地区特殊土易发生地质灾害，如地面塌陷、岩溶洞穴塌陷等，极大地制约了工程建设和土地利用。
三、特殊土的处理与应对3.1 加固和处理技术特殊土处理技术常用的有以下几种方式： 1. 地基处理：采用加固土体、排水、抽水等方式，提高特殊土的稳定性和抗震性能。
2. 处理剂改性：使用化学处理剂改善特殊土的工程性质，如增加其稳定性、抗渗性等。
土的分类与特殊土
1.膨胀土的特征
（1）颜色有灰白、棕、红、黄、褐、及黑色； （2）粒度成分中粘土颗粒为主，一般在50%以上， 最低也要大于30%，粉粒次之，砂粒最少； （3）矿物成分中粘土矿物占优势，多为伊利石、 蒙脱石，高岭石含量很少； （4）胀缩强烈，膨胀时产生膨胀压力，收缩时形 成收缩裂隙。长期反复胀缩使土体强度产生衰减； （5）各种成因的大小裂隙发育； （6）早期生成的膨胀土具有超固结性。
当Dzś≤7cm时 当Dzś＞7cm时
非自重湿陷性黄土场地； 自重湿陷性黄土场地。
根据野外无载荷试坑浸水试验，得出 兰州地区黄土 →明显或强烈的自重湿陷性； 西安、太原黄土 →绝大多数为非自重湿陷性。
黄土的湿陷起始压力
湿陷起始压力——对非自重湿陷性黄土，其 湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现出来， 这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的压力即为 黄土的湿陷起始压力。 密度越大 粘粒含量越高 土层的埋深越大
局部分类：常根据一个或几个工程指标，仅 对部分岩土进行分类。 如按粒度成分、塑性指数、膨胀性、压缩性 或砂土的相对密度进行分类等。这样的单一分 类应用范围较窄，但划分具体明确，常作为一 般分类的补充。 专门分类：是根据某些工程部门的具体要求 而进行的分类。它密切结合工程类型，直接为 工程的设计、施工服务。 如水工建筑、工业与民用建筑、铁路建筑等 部门都有相应的岩土分类，并以规范形式确定 颁布，在本部门统一推行。
（一）.规范分类
根 据 《 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 》 （ GBJ 50007-2002 ） 和 《 岩 土 工 程 勘 察 规 范 》 （GB50021-2001），作为建筑地基的土， 可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和 人工填土。 岩石 碎石土 砂土 粉土 黏性土 人工填土
1-2 土的类型
三、粘性土的工程地质特征
1、粘性土主要由粘粒组成，常含亲水性较强的粘土 矿物，具有水胶连接和团聚结构。
2、由于含水量的不同而呈固态、塑态和流塑态等不 同稠度状态。 3、压缩变形速度小而压缩量大，抗剪强度：主要取 决于粘聚力，内摩擦角较小。
4、粘性土具有高的孔隙度，但孔隙小，透水性微弱。
5、粘性土的工程地质性质主要取决于粘粒
二、砂类土的工程地质特征
1、干砂土颗粒之间往往无连结，具松散结构；湿砂土有弱 的水连结。
2、一般粗、中砂土的内摩擦角较大、抗剪强度较高，可作 为良好地基，为较好的建筑材料，但由于其渗透系数大， 可产生涌水或渗漏等工程问题。 3、粉、细砂土的工程地质性质相对较差，特别是饱水粉、 细砂土在振动后易液化，在动水压力作用下会产生流砂、 管涌等工程问题。
粘性土状态分类
液性指数 状态
IL<0
0<IL<0.25 0.25<IL<0.75
坚硬
硬塑 可塑
0.75<IL<1
IL>1
软塑
流塑
四、一般土与特殊土
有一定分布区域或工程意义土具有特殊成分、状 态和结构特征的土。 在《岩土工程勘察规范》中将其分为黄土、红粘 土、软土(淤泥和淤泥质土)、人工填土、冻土、 膨胀土、盐渍土等。
1 定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。2 当砂土中小于 0.075mm 的土的塑性指效大于 10 时，应冠以“含粘性土”定名，加含粘性土粗砂等。
③粉土 粒径大于0.075mm的颗粒不超过土全重50％，且塑 性指数小于或等于10的土。
根据颗粒级配(粘粒含量)可分为： –砂质粉土(粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过 土全重的10％) –粘质粉土(粒径小于0.005mm的颗粒含量超过土 全重的10％)。
6 土的工程地质分类及各类土的工程地质特性
13
(2) 工程地质性质的基本特点 l 高孔隙比，饱水，天然含水率大于液限。 l 透水性极弱。 l 高压缩性，且随天然含水率的增大而增大。 l 抗剪强度低，且与加何速度和排水固结条件有关。 l 有较显著的触变性和蠕变性，强震下易震陷。 淤泥：孔隙比大于1.5的淤泥类土，压缩性很高、强度低、灵敏度 较大； 淤泥质土：孔隙比为1.0~1.5的淤泥类土； 影响淤泥类土性质的因素： 成分：有机质含量和粘粒含量 结构：孔隙比
17
6.3.4 黄土类土
(1) 分布和标志 黄土是一种特殊的第四纪大陆松散堆积物；分布在西北、华北和东北地 区； 按地层时代及其基本特征，可分为三类： l 老黄土：一般没有湿陷性，土的承载力较高。 l 新黄土：广泛分布在老黄土之上，在北方各地分布较广,与工程建 筑关系密切，一般都具有湿陷性。
l
新近堆积黄土：分布在局部地区，是第四纪最新沉积物，土质松软，
压缩性高，湿陷性不一，土的承载力较低。 l 黄土类土：颜色主要呈黄色或褐黄色，以粉粒为主，富含碳酸钙,有 肉眼可见的大孔，垂直解理发育，侵湿后土体显著沉降。 l 黄土状土：与黄土类土相类似，但有的特征不明显的土。 (2) 成分和结构特征 黄土的成分和结构的基本特点是：以石英和长石组成的粉粒为主，矿 物亲水性较弱，粒度细而均一，连结虽较强但不抗水；未经很好压实,结构
量极少，以砂粒为主的土。 特点：塑性极低或无塑性,粘粒含量很少,呈单粒结构,透水性强,压
缩性低，且压缩过程快，内摩擦角也较大承载力也较大。是一般建
筑物的良好地基，也是良好的混凝土骨料。
6.2.3 细粒土（粘性土） 定义：指粗粒（>0.075mm ）含量不到50%的土。粘粒含量较
多，含较多亲水性的粘土矿物，具结合水连接和团聚结构，有时有 胶结连接，孔隙较细而多，随着含水率的不同，土表现出固态，塑 态，流态等不同稠度状态。
(2) 工程地质性质的基本特点 l 高孔隙比，饱水，天然含水率大于液限。 l 透水性极弱。 l 高压缩性，且随天然含水率的增大而增大。 l 抗剪强度低，且与加何速度和排水固结条件有关。 l 有较显著的触变性和蠕变性，强震下易震陷。 淤泥：孔隙比大于1.5的淤泥类土，压缩性很高、强度低、灵敏度 较大； 淤泥质土：孔隙比为1.0~1.5的淤泥类土； 影响淤泥类土性质的因素： 成分：有机质含量和粘粒含量 结构：孔隙比
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6.3.4 黄土类土
(1) 分布和标志 黄土是一种特殊的第四纪大陆松散堆积物；分布在西北、华北和东北地 区； 按地层时代及其基本特征，可分为三类： l 老黄土：一般没有湿陷性，土的承载力较高。 l 新黄土：广泛分布在老黄土之上，在北方各地分布较广,与工程建 筑关系密切，一般都具有湿陷性。
l
新近堆积黄土：分布在局部地区，是第四纪最新沉积物，土质松软，
压缩性高，湿陷性不一，土的承载力较低。 l 黄土类土：颜色主要呈黄色或褐黄色，以粉粒为主，富含碳酸钙,有 肉眼可见的大孔，垂直解理发育，侵湿后土体显著沉降。 l 黄土状土：与黄土类土相类似，但有的特征不明显的土。 (2) 成分和结构特征 黄土的成分和结构的基本特点是：以石英和长石组成的粉粒为主，矿 物亲水性较弱，粒度细而均一，连结虽较强但不抗水；未经很好压实,结构
量极少，以砂粒为主的土。 特点：塑性极低或无塑性,粘粒含量很少,呈单粒结构,透水性强,压
缩性低，且压缩过程快，内摩擦角也较大承载力也较大。是一般建
筑物的良好地基，也是良好的混凝土骨料。
6.2.3 细粒土（粘性土） 定义：指粗粒（>0.075mm ）含量不到50%的土。粘粒含量较
多，含较多亲水性的粘土矿物，具结合水连接和团聚结构，有时有 胶结连接，孔隙较细而多，随着含水率的不同，土表现出固态，塑 态，流态等不同稠度状态。
特殊土的主要工程地质问题
特殊土的主要工程地质问题特殊土的主要工程地质问题一、特殊土的定义及分类特殊土是指由于地质、气候、水文等因素的影响，其物理性质、化学性质或工程性质与普通土壤不同的土壤。
根据其成因和特征，可将特殊土分为以下几类：沼泽土、盐渍土、膨胀土、滑坡泥石流堆积物等。
二、特殊土的主要工程地质问题1. 沼泽土区域的基础处理沼泽是一种典型的软基地基类型，其工程地质问题主要表现为承载力低和沉降大。
在沼泽区域进行基础处理时，需要对其进行加固处理或采用浮筑方式。
同时，在设计时需要考虑到沼泽区域的承载能力和变形特点。
2. 盐渍土区域的防渗措施盐渍土是含有大量可溶性盐分的土壤，在水分作用下易产生离析现象，导致渗漏问题。
在盐渍土区域进行工程建设时，需要采取相应措施进行防渗处理，如加厚防渗层、采用防渗材料等。
3. 膨胀土的基础处理膨胀土在含水状态下易发生体积膨胀，导致地基沉降不均匀和建筑物变形等问题。
在设计时需要考虑到膨胀土的工程性质，采取相应的加固措施，如加厚地基、采用预应力锚杆等。
4. 滑坡泥石流堆积物的稳定性分析滑坡泥石流堆积物是一种典型的易发生滑坡和泥石流灾害的地质体。
在进行工程建设时，需要对其进行稳定性分析，采取相应的治理措施。
常见的治理方法包括加固、排水、削平等。
三、特殊土地区的工程建设实例1. 沼泽地区公路建设在沼泽地区公路建设中，需要对其进行浮筑处理和加固处理。
例如，在中国西藏自治区林芝市雅鲁藏布江大峡谷公路建设中，采取了浮筑处理和钢筋混凝土桩加固等措施。
2. 盐渍土地区水利工程建设在盐渍土地区进行水利工程建设时，需要采取防渗措施。
例如，在新疆伊犁河流域的一些水利工程中，采用了防渗材料和加厚防渗层等措施。
3. 膨胀土地区房屋建设在膨胀土地区进行房屋建设时，需要考虑到膨胀土的工程性质，采取相应的加固措施。
例如，在中国西安市某小区的房屋建设中，采用了预应力锚杆和加厚地基等措施。
4. 滑坡泥石流堆积物治理工程在滑坡泥石流堆积物治理工程中，需要对其进行稳定性分析，并采取相应的治理措施。
土体的分类以及工程地质性能
砂土的分类
砂土为粒径大于2mm的颗粒不超过总质量50%、粒径 砂土为粒径大于2mm的颗粒不超过总质量50%、粒径 大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土。 大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土。
土的名称 砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂 颗粒含量 粒径大于2mm的颗粒超过全重25%～50% 粒径大于0.5mm的颗粒超过全重50% 粒径大于0.25mm的颗粒超过全重50% 粒径大于0.075mm的颗粒超过全重85% 粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%
10<N63.5≤20 N63.5>20
中密 密实
注1：圆锥动力触探是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入 土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理学性质，对地 基土作出工程地质评价。通常以打入土中一定距离所需的锤击数来表示土的阻力。 注2：本表适用于平均粒径小于等于50mm,且最大粒径小于100mm的碎石土。
淤泥和淤泥质土
粘性土中有两个亚类( 粘性土中有两个亚类(淤泥和淤泥质土、红 粘土) 粘土)与工程建筑关系极为密切 淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉 淀,并经生物作用形成,其天然含水量大于液 并经生物作用形成, 限,天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。当 天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。当 天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5 天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5 但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质 但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质 土。
特殊土
膨胀土：土中粘粒成分主要由亲水性矿物 组成, 组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩 特性, 自由膨胀率大于或等于40%的粘性 特性,其自由膨胀率大于或等于40%的粘性 土。 注：自由膨胀率是人工制备的烘干、碾细的土试样，在水中
第四章 土的工程分类及各种土的工程地质特征
0.02 ≤ δsh ≤ 0.03，轻微湿陷性黄土 ，轻微湿陷性黄土 0.03 ＜ δsh ≤ 0.07，中等湿陷性黄土 ，中等湿陷性黄土 δsh ＞ 0.07， ， 强烈湿陷性黄土 强烈湿陷性黄土
8.防治黄土湿陷的措施 8.防治黄土湿陷的措施
① 采用物理、化学等方法，提高黄土强度，降 采用物理、 化学等方法， 提高黄土强度， 低孔隙度，加强其内部联结； 低孔隙度，加强其内部联结； 强夯法； Ⅰ 强夯法； Ⅱ 挤密法
第二节
地基土的程分类
按最新规范，地基土可分为六大类：岩石、碎石 按最新规范，地基土可分为六大类：岩石、 六大类 砂土、粉土、粘性土、人工填土。 土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。
一、岩石
4、岩石野外描述 包括：地质年代、地质名称、风化程度、颜色、 包括：地质年代、地质名称、风化程度、颜色、 主要矿物、结构、构造和岩石质量指标RQD RQD。 主要矿物、结构、构造和岩石质量指标RQD。对沉积 岩应着重描述沉积物的颗粒大小、形状、 岩应着重描述沉积物的颗粒大小、形状、胶结物成分 和胶结程度； 和胶结程度；对岩浆岩和变质岩应着重描述矿物的结 晶大小和结晶程度。 晶大小和结晶程度。
一般认为：天然含水量>25%时，无湿陷性。 天然含水量>25%时 无湿陷性。
（3）黄土的透水性强
黄土的透水性比一般粘性土大 黄土的透水性比一般粘性土大
（4）黄土的压缩性中等
（5）黄土的抗剪强度中等
一般c=30～40kPa， ϕ =15˚～25˚，我国北部 ～ 一般 ， ～ ， 黄土的ϕ可达 27˚～28˚。 ～ 。
六、人工填土
第三节
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和结构，而 特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构， 且工程地质性质也比较特殊的土。 且工程地质性质也比较特殊的土。特殊土一般具有 典型的特性，如淤泥具有触变性， 典型的特性，如淤泥具有触变性，黄土具有湿眼陷 膨胀土具有胀缩性。 性，膨胀土具有胀缩性。
4.2土的工程分类及成因特征
山区河床相
Photo © Xu Zemin
平原河床相
河漫滩相：是洪水期，河水漫过河床两 侧，其携带的物质堆积形成。
堆积物一般颗粒细小，为粉土、粉 质粘土、粘土等。它是冲积平原的主要 构成单元。
河漫滩相常被作为地基，但需要注 意的是其中往往含有淤泥质软弱夹层， 可能引起地基破坏或不均匀沉降。
河漫滩相
4.4.2 坡积土（物）
岩石风化产物在重力、水流等外力作用下， 经过短距离搬运，在较平缓的山坡或坡脚堆积则
形成坡积土。
Photo © Xu Zemin
坡积物的厚度变化较大，一般坡脚最厚，向上变薄；坡积物中一般 没有层理，但有些情况下，可以见到清晰的层理。
Photo © Xu Zemin
坡积物中清晰的层理
4.4.5 风积土（物）
风积土是指在干旱的气候条件下， 岩石的风化碎屑被风吹扬，搬运一段距 离后，在适当地段堆积下来形成的一类 土。
风 积 土 主 要 由 粉 粒 (0.075~0.005 mm) 和 粘 土 矿 物 组 成 ， 土 质 均 匀 ， 质 纯，孔隙度大，结构松散。最常见的是 风成的砂和风成黄土.
您再瞧瞧：洪积扇的人居环境有多好！ 但也有遭遇灭顶之灾的风险！！！！
Debris flow-奇强啊！
2008/04/23
Photo © Xu Zemin
4.4.4 冲积土（物）-fluvial deposits
由常年性河流将碎屑物质搬运到河 道中的某一部位堆积形成的沉积物。
冲积物分布于现代河道及古河道附近；
工程地质问题：
冲填土的颗粒组成和分布规律与所充填泥沙的来源及充填 时的水力条件有着密切的关系；
充填土的含水量大、透水性较弱，排水固结差，一般呈软 塑或流塑状态；
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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。
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
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：SiO2(33.5~68.9%)、Al2O3(9.6~12.7%)、Fe2O3(13.4~36.4%)、硅铝率一般均小于2。
0.7～2，弱
胀缩总率以 表示，并按下式计算：
式中： ：在压力0.5MPa时的膨胀率，％
：土的收缩系数
：土的天然含水量
：土在收缩过程中含水率的下限值，％
如式中 为负值时，按负值考虑，如 大于8％时按8％考虑，小于0时按0考虑。
式中收缩系数 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：
式中 ：与 相应的收缩率之差
（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。
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。
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。
3）压实程度很差，孔隙较大；
4）抗水性弱，遇水强烈崩解，膨胀量较小，但失水收缩量较明显；
5）透水性较强；
6）强度较高，因为压缩中等，抗剪强度较高。
2、成因
我国黄土的粒度成分具有自西北向东南逐渐变细的规律，并可大致分三个弧形带。
从物质的主导来源而言，应认为绝大部分黄土是风成的。
3、地质年代
黄土在整个第四纪的各个世中均有堆积，而各世中黄土由于堆积年代长短不一，上覆土层厚度不一，其工程性质不一。
自重湿陷性：当某一深处的黄土层被水浸湿后，仅在其上覆土层的饱和自重压力（饱和度 %＝85）下产生湿陷变形的，称自重湿陷性。
非自重湿陷性黄土：当某一深度处的黄土层浸水后，除上覆土的饱和自重外，尚需要一定的附加荷载（压力）才发生湿陷的，称非自重湿陷性。
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。
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， ；直剪， 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。
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。
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
有机物含量(Q)
无机土
Q＜5%
有机质土
5%≤Q≤10%
泥炭质土
10％＜Q≤60％
泥炭
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。
（5）化学成分为SiO2(45%~66%)、Al2O3(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％。
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
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。
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。
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的颗粒超过全重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ห้องสมุดไป่ตู้
粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％
（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 划分为强、中等和弱三级： >4，胀缩性强
2～4，中等
一般湿陷性黄土（全新世早期～晚更新期）与新近堆积黄土（全新世近期）具有湿陷性。
而比上两者堆积时代更老的黄土，通常不具湿陷性。
4、湿陷性评价
在黄土地区勘察中，湿陷性评价正确与否直接影响设计措施的采取。
黄土的湿陷性计算与评价，按一般的工作次序，其内容主要有：（1）判别湿陷性与非湿陷性黄土；（2）判别自重与非自重湿陷性黄土；（3）判别湿陷性黄土场地的湿陷类型；（4）判别湿陷等级；（5）确定湿陷起始压力等。
（1）湿陷性与非湿陷性黄土的判别
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：
式中： ：原状土样的原始高度，cm
：原状土样在规定压力下，下沉稳定后的高度，cm
：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
：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： 式中： 是条件系数； 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
（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。
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
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：SiO2(33.5~68.9%)、Al2O3(9.6~12.7%)、Fe2O3(13.4~36.4%)、硅铝率一般均小于2。
0.7～2，弱
胀缩总率以 表示，并按下式计算：
式中： ：在压力0.5MPa时的膨胀率，％
：土的收缩系数
：土的天然含水量
：土在收缩过程中含水率的下限值，％
如式中 为负值时，按负值考虑，如 大于8％时按8％考虑，小于0时按0考虑。
式中收缩系数 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：
式中 ：与 相应的收缩率之差
（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。
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。
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。
3）压实程度很差，孔隙较大；
4）抗水性弱，遇水强烈崩解，膨胀量较小，但失水收缩量较明显；
5）透水性较强；
6）强度较高，因为压缩中等，抗剪强度较高。
2、成因
我国黄土的粒度成分具有自西北向东南逐渐变细的规律，并可大致分三个弧形带。
从物质的主导来源而言，应认为绝大部分黄土是风成的。
3、地质年代
黄土在整个第四纪的各个世中均有堆积，而各世中黄土由于堆积年代长短不一，上覆土层厚度不一，其工程性质不一。
自重湿陷性：当某一深处的黄土层被水浸湿后，仅在其上覆土层的饱和自重压力（饱和度 %＝85）下产生湿陷变形的，称自重湿陷性。
非自重湿陷性黄土：当某一深度处的黄土层浸水后，除上覆土的饱和自重外，尚需要一定的附加荷载（压力）才发生湿陷的，称非自重湿陷性。
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。
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， ；直剪， 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。
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。
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
有机物含量(Q)
无机土
Q＜5%
有机质土
5%≤Q≤10%
泥炭质土
10％＜Q≤60％
泥炭
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。
（5）化学成分为SiO2(45%~66%)、Al2O3(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％。
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
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。
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。
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的颗粒超过全重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ห้องสมุดไป่ตู้
粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％
（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 划分为强、中等和弱三级： >4，胀缩性强
2～4，中等
一般湿陷性黄土（全新世早期～晚更新期）与新近堆积黄土（全新世近期）具有湿陷性。
而比上两者堆积时代更老的黄土，通常不具湿陷性。
4、湿陷性评价
在黄土地区勘察中，湿陷性评价正确与否直接影响设计措施的采取。
黄土的湿陷性计算与评价，按一般的工作次序，其内容主要有：（1）判别湿陷性与非湿陷性黄土；（2）判别自重与非自重湿陷性黄土；（3）判别湿陷性黄土场地的湿陷类型；（4）判别湿陷等级；（5）确定湿陷起始压力等。
（1）湿陷性与非湿陷性黄土的判别
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：
式中： ：原状土样的原始高度，cm
：原状土样在规定压力下，下沉稳定后的高度，cm
：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
：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： 式中： 是条件系数； 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