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Q42

2. 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<1

4. 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。

在自重湿陷性黄土地区

修筑的渠道与渠道平行的裂缝；管道漏水后管道断裂；

路基受水后局部严重坍塌；地基土很大的裂缝或倾斜

黄土的工程性质：黄土的粒度成分、比重和密度、含水量、透水性、压缩性、抗剪强度、湿陷性黄土的粒度成

分：粉粒约占60~70% ，其次是砂粒和粘粒。

黄土的比重和密度：黄土结构疏松，密度较低，一般：Gs- 2.54〜2.84 ; p~ 1.5〜1.8g/cm3 ;

pd " 1.3— 1.6g/cm3，与e 有关

一般认为：rd > 1.5g/cm3时，一般为非湿陷性黄土

黄土的含水量:黄土的天然含水量一般为1~38.6% ，有的干燥地区则为1~12% 。

天然含水量低的黄土湿陷性较强一般认为：天然含水量>25% 时，无湿陷性。

黄土的透水性; 黄土的透水性比一般粘性土大。

黄土的压缩性: 黄土的压缩性中等。

黄土的抗剪强度：黄土的抗剪强度中等。一般c=30〜40kPa，j =15?〜25?,我国北部黄土的j可达27? —28? 。

黄土的湿陷性：天然黄土在一定压力的作用下，受水浸湿后土体结构受到破坏而发生的下沉现象，称为黄土湿陷。

（1）黄土湿陷性的判定方法：黄土的相对湿陷系数dsh=（h2－h2'）/h2

dsh V 0.02，非湿陷性黄土0.02 < cfch < 0.03,轻微湿陷性黄土

0.03 V dsh < 0.07,中等湿陷性黄土dsh > 0.07，强烈湿陷性黄土

（2）自重湿陷性黄土的判定方法：

室内试验法：室内普通固结仪中进行。

现场法：挖平底方形坑或圆坑，边长或直径大于等于黄土层的厚度且不应小于10m。深度一般为

50cm ，坑底铺厚5—10cm 的砂或砾，坑内灌水，保持水深30cm 。浸水至黄土全部饱和，湿陷达到稳定时为止。其稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于1mm。测出自重湿陷量zs。

当zs?<7cm时非自重湿陷性黄土场地；

当zs?> 7cm 时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、太原黄绝大多数为非自重湿陷性。

黄土的湿陷起始压力

（3）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、土层的埋深越大湿陷起始压力愈大

湿陷起始压力的确定：室内压缩试验、野外载荷试验（单双线法）现场常用野外简化方法。

（4）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，降低孔隙度，加强其内部联结；I强夯法；n挤密法

②防排水。包括排除地表水和地下水。

③换填法。在湿陷性黄土层不厚（1〜3m），下面又是硬土层或基岩。换填的土是砂夹卵石，回填厚度每层15cm ，填后浇水再夯实。

④预浸水法⑤深层浸水法

黄土陷穴（天然洞穴、人工洞穴）这些洞穴使上覆土层陷落

黄土陷穴的防治措施有①开挖回填、夯实、灌浆②做好地表排水工程。防止水流渗漏是保证建筑物稳定的措施之一。（二）膨胀土

是一种粘性土，含有较多的亲水性粘土矿物，吸水膨胀，遇水崩解或软化，失水收缩，抗冲刷性能差，这种具有较明显的胀缩性的土称为膨胀土。