8 工程岩土学_岩土体的工程地质分类

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工程岩土学 第八章 岩土体工程地质分类
§1源自文库土的工程地质分类 二、土的工程地质分类的一般原则和形式
国内外各种土的工程地质分类的方案很多，但都是按一定的原则，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；不同类型的土有各自的地质特点，工程持性存在一定的差异。 同时，要考虑到分类指标能反映土的特性，且测定方法简便。
工 程 岩 土 学
教师 韩文喜
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成都理工大学 环境与土木工程学院 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 1
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工 程 岩 土 学
第8章 岩土体的工程地质分类
工程岩土学 第八章 岩土体工程地质分类
§1 土的工程地质分类
强结合水 示意图 土颗粒 稠度状态 土中水的形态 含水量 界限含水量 强结合水膜最大 出现相当数量自由水 土颗粒 自由水 强结合水 土颗粒 弱结合水 强结合水 弱结合水
固态或半固态 强结合水
塑限wp
可塑状态 弱结合水
液限wl
流动状态 自由水
w
液限是反映细粒土粒度成分、矿物组成、有机质、交换阳离子成分等特征的一个很 灵敏的综合指标。塑限的测定存在着较大的人为误差，故单纯按塑性指数作为分类指标 ，不够完全合理。因此，联合使用塑性指数和液限(塑性图)作为分类指标更为完善。 国内外已有的土分类方案很多，归纳起来有三种不同体系： 一种是按粒度成分； 一种是按塑性指数； 一种是综合考虑粒度成分和塑性的影响。
I 土是自然历史的产物，其特性与土的成因有密切关系，故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。 II 土的物质成分(粒度成分和矿物成分)及其与水相互作用的持点，是决定土的工程 池质性质的最本质因素，故将反映土的成分和与水相互作用的有关特征作为第二级分类 标准，即所谓土质分类。土质分类，可初步了解土的最基本特性及其对下程建筑的适用 性及可能出现的问题。 III 由于土的结构及其所处的状态不同，土的指标变化很大。为提供工程设计施工所 需要的资料，必须进一步进行第三级土的分类，即工程建筑分类。主要考虑与水作用所 处的状态(如饱水程度、稠度状态、膨胀性或收缩性、湿陷性、冻胀性或热融性等)、土 的密实程度或压缩性特点，将士进行详细的划分，以满足工程建筑的要求。
（2学时）
1. 土的工程性质分类 2. 岩石的工程性质分类 ☆ ☆
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§1 土的工程地质分类 一、土的工程地质分类的基本类型
土的工程地质分类，按其具体内容和适用范围，可以概括地分为三种基 本类型： 1．一般性分类。对包括工程建筑户常遇到的各类土，考虑土的主要工 程地质特性进行划分。这是一种比较全面的综合性分类，有着重大的理论和 实践意义。最常见的土分类就是这种分类，又称通用分类。 2．局部性分类。仅根据一个或较少的几个专门指标，粒度成分的分类 ，按塑性指数的分类及按压缩性分类等。明确具体，是一般性分类的补充和 发展。或仅对部分土进行分类，例如按这种分类应用范围较窄。 3．专门性分类。根据某些工程部门的具体需要而进行的分类。它密切 结合工程建筑类型，直接为工程设计施工服务。如水利水电、地质、工业与 民用建筑、交通等部门都有相应的土的分类，并以规范形式颁布，在本部门 统一执行。专门性分类是一般性分类在实际运用中的补充和发展。
卵 粒 土 粗
粒
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§1 土的工程地质分类
3．两种土质分类的对比 从以上介绍的我国两种土质分类(通用分类标准和专门分类)可看出，二 者考虑的基本原则是相同的，即综合考虑了粒度和塑性的影响，粗粒土考虑 粒度为主，细粒土考虑塑性待性为主，并将特殊土与一般土区分开。 但通用标准考虑更为仔细些。不同土类，按照决定其性质的主要因素划 分，但也考虑到次要因素。如考虑到含较多巨粒的土的性质较为特殊，将巨 粒含量超过15％的土单独分出来，以弥补以往分类中的不足。粗粒上按粗粒 粒度划分，也考虑到细粒含量的影响。细粒土按塑性图划分，也考虑到粗粒 及有机质的影响。塑性图与塑性指数基本接近，只是将Ip＝17换为Mc＝40％ 的B线，增加了A线，保存Ip＝10横线，将土分为四大类。统计我国各类细粒 土3万件表明，用塑性图和用塑性指数定名，有82.7％是相同的，只有少量特 殊性土定名略有差异。分类体系从简到繁，逐步划分，能反映各类土的基本 届性；判别指标简易可行；与传统分类一样，只作筛分和液、塑限试验，不 增加试验工作量。两种土质分类命名对照情况如表5—3所示。
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§1 土的工程地质分类
(3)根据有机质含量(按灼失量试验确定)可将士分为: 无机土(＜5％)、有机质土(5-l0％)、炭质土(l0-60％)、泥炭(＞60％) (4)按颗粒级配和塑性指数可将士分为碎石土、砂土、粉土和粘性土 碎石上：粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量50％。根据颗粒级配和颗粒 形状，按表6-1分为僳石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。 砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50％,且粒径大于0.075mm 的颗粒含量超过总质量50％的土。根据颗粒级配，按表6—2分为砾砂、粗砂、 中砂、细砂和粉砂。 粉土：粒径大子0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50％，且塑性指数少 于或等于10的土。 粘性土：塑性指数大于10，又分为粉质粘土(10＜Ip＜17)和粘土(Ip＞17) 此外，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 土称为特殊性土，单独分出，包括湿陷性土、红粘土、软土、填土、多年冻土 13 、膨胀土、盐渍土、污染土
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§1 土的工程地质分类
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§1 土的工程地质分类
土的名称 漂石土 块石土 卵石土 碎石土 圆砾土 角砾土 砾砂土 砂 土 土 粗砂土 中砂土 细砂土 粉砂土 粉 土 细 粒 土 粘 性 土 粉质 粘土 粘土 颗粒形状 圆和亚圆状为主 棱角状为主 圆和亚圆状为主 棱角状为主 圆和亚圆状为主 棱角状为主 粒径(mm) 和 含量(%) d>200 > 50 > 50 > 50 25 - 50 > 50 > 50 > 85 > 50 < 10 10 - 30 > 30 15 d>20 d>2 d>0.5 d>0.25 d>0.074 d>0.005
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2．《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中土的分类 该分类体系是结合我国土质条件和多年实践经验，经改进、补充而形成的 岩土工程专门分类。考虑到土的天然结构连结的性质和强度，首先按避积年代 和地质成因进行划分，并将某些特殊条件下形成具特殊工程性质的区域性特殊 土与一般性土区别开来。按颗粒级配或塑性指数将士分为碎石土、砂土、粉土 和粘性土四大类，并结合堆积年代、成因和某种特殊性质综合定名。 划分原则与标准分述如下： (1)土按沉积年代可划分为以下三类： 老沉积土 ：晚更新世Q3及其以前沉积的土。 新近沉积土：第四纪全新世中近期沉积的土。 (2)根据地质成因划分 残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土
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§1 土的工程地质分类
三、我国主要的土质分类简介 有关土的地质成因分类和工程建筑分类，20世纪90年代以后，在参考了 国内外有关规范和标准，总结了我国土质分类的实践经验，经批准作为国家 标准的《土的分类标准》(GBJl45—90)是我国工程建设所涉及土类的通用分 类标准，结束了无全国统一土分类的局面。经过修订的《岩土工程勘察规范 》(GB50021—2001)中规定的“土的工程分类”是目前工程程建设中应用最广 泛而有重大影响的一种专门分类标准。下面着重介绍这两种土质分类。 1．《土的分类标准》(GBJl45—90)中土的分类 土的分类是根据土的颗粒组成及特征、土的塑性指标(塑性图)和土中有 机质存在情况等指标确定的，将土分为一般土和特殊土两大类。 一般土，按其不同粒组的相对含量可划分为巨粒土和含巨粒土、粗粒土 、细粒土；巨粒土和含巨粒土、粗粒土，按粒组、级配、所含细粒情况细分 为16种土类；细粒土按塑性图、所含粗粒类别及有机质情况纫分为16种土类( 图6—1)。各类土部给以一定命名和代号。 特殊土包括膨胀土等类。
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§1 土的工程地质分类
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。 粒度成分决定着土粒的连结和排列方式，在一定程度上能反映土中矿物成 分的变化，与土的形成条件有关，一直是土质分类的重要标准，但它不是影响 土性质的唯一因素。 土的化学—矿物成分是决定土的性质的主要物质依据。不同矿物与水作用 程度不同，土的性质变化很大。实践表明，土的粒度成分和矿物成分是影响土 可塑性的最主要因素，所以把塑性指数作为土质分类的重要指标。它反映了土 的粒度和矿物亲水性的综合影响，而且测定简便。 塑性指数只表示液限与塑限的差值，不同的液限和塑限可得到相同的塑性 指数，但土的性质却可能不一样。 随着液限的增大，土的压缩性增强，强度降低。一般说，塑性指数是随着 液限的增大和塑限的增大而增大，但塑限主要取决于强结合水，受土粒的吸引 较强，对外界的影响变化较小，而液限主要取决于弱结合水，受土粒的吸引较 弱，随外界的影响而变化。 5
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§1 土的工程地质分类
土的分类的方法大致如下： (1)当土中巨粒组质量多于总质量的15％时，属于巨粒土和含巨粒的土和原石粒含 量细分为6类。 (2)当土中巨粒组质量少于总质量的15％时，属于粗粒土和细粒土。 (3)当土中粗粒质量多于总质量的50％时，称粗粒土，包括砾粒组超过50％的砾类 上和砾粒组少于或等于50％的砂类土。 (4)砾类上，根据其中的细粒含量及类别、粗粒组的级配可划分5类。砂类土与砾类 土划分相同，将“砾”字改为“砂”字，代号“G”改为“S”即可。 (5）当土中细粒质量多于或等于总质量的50％时．称细粒土。其中粗粒含量少于25 ％的称细粒土，粗粒含量为25%-50％的称含粗粒的细粒土，含部分有机质的土称有机质 土。 (6)粗粒含量少于35％的细粒土，按图6—2的塑性团确定为4类。 (7)在含粗粒的细粒土中，当粗粒中砾粒占优势时称合砾细粒土；再按塑性图细分 为4类。当粗粒中砂粒占优势时称含砂细粒土；再按塑性图细分为4类。 (8)有机质土中的有机质可采用目测、手摸或嗅感判别。当不能判别时，可将土样 放入100-10℃的烘箱烘烤，烘烤后土样的液限小于烘烤前土样液限的75％时，该土即为 有机质土；再按塑性图细分为4类。
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§2 岩石的工程地质分类
岩体的工程地质分类是岩体力学和工程地质学中的一个重要研究课题。 它既是工程岩体稳定性分析的基础，也是岩体工程地质条件定量化的一个重 要途径。 岩体工程地质分类是通过岩体的一些简单相容易实测的指标，把工程地 质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工相处理等 成功与失败方面的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。其目的是通 过分类，概括地反映各类工程岩休的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问 题，为工程设计、支护衬砌、建筑选型和施工方法选择等提供参数和依据。 国内外已有的岩体分类方案有数十种之多。有定性的，也有定量或半定 量的，有单一因素分类，也有考虑多种因素的综合分类。各种方案所考虑的 原则与因素虽不尽相同，但其特征都是考虑影响岩体工程地质性质的主要因 素，如岩体的完整性和成层条件、岩块强度、结构面发育情况和地下水等因 素。