土的工程地质性质.ppt

粒组划分(土的分类标准GBJ145-1990)
粒组名称 粒组范围 粒组名称 粒组范围
/mm
/mm
漂石（块石）>200 粒组
砂粒粒组 0.075-2
卵石（碎石）20-200 粒组
粉粒粒组 0.0050.075
砾石粒组 2-20
粘粒粒组 <0.005
土的结构和构造
▪ 土的工程地质性质与它的结构构造密切相关。 研究证明，土受力作用后，其化学矿物成分变 化不大，而土的结构却经受各种变化。土的强 度、变形等力学特性在很大程度上是与其结构 构造有关的。
▪ 土的结构：是指土粒或土粒集合体的大小、形 状、表面特征、相互排列及粒间连结关系。一 般分为单粒结构、蜂窝状结构和絮状结构三种 典型类型。
▪ 1)碎石土与砂土的结构类型——单粒结构
▪ 单粒结构是砂、砾等粗粒土在沉积过程中形成的 代表性结构类型。
▪ 粗大的土粒在水中或空气中受自重下落堆积，土 粒间的分子引力很小，粒间几乎没有相互连结作 用，只是细粒砂土在潮湿时存在毛细水连结。
▪ 砾石类土又称卵砾土，颗粒粗大，主要由岩石碎屑或石英、长石 等原生矿物组成，呈单粒结构及块石状和假斑状构造，具有孔隙 大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大的特点。
▪ 与黏粒的含量及孔隙中充填物性质和数量有关:典型的流水沉积 的砾石类土，分选较好，孔隙中充填少量砂粒，透水性最强，压 缩性最低，抗剪强度最大;
基岩风化碎石和山坡堆积碎石类土，分选较差，孔隙中充填大量 砂粒、细小的粉土颗粒和黏土颗粒，透水性相对较弱，内摩擦角 较小，抗剪强度较低，压缩性稍大。
总的说来:砾石类土一般构成良好地基，但由于透水性强，常使基 坑涌水量大，坝基、渠道渗漏。
(2)砂类土的性质
▪ 由于土粒堆积时的速度及受力条件不同，单粒结 构可以分成疏松的与紧密的两种。
▪ 单粒结构的特征是颗粒之间为点与点的接触，如 图2.7所示。
▪ 特征：疏松的单粒结构土粒的磨圆度差，呈棱角 状或片状，是在堆积速度快的情况下形成的。反 之，若土粒浑圆，堆积过程缓慢，则常常形成紧 密的单粒结构。
▪ 工程性质：紧密单粒结构的土，由于其土粒排列 紧密，在动、静荷载作用下都不会产生较大的沉 降，是良好的天然地基；但疏松的单粒结构的土， 骨架不够稳定，在动力作用下，土粒易错位，土 中孔隙迅速减小，土体下沉，因此须经处理后方 能用作建筑物地基。
2)黏性土的结构类型
▪ 微小的黏粒外形呈薄片状或针状，表面常带负电， 而侧面断口处有时带正电，它们除了单个颗粒相 接触外，更常见的是以“面”与“面”相叠成 “叠片体”或相聚而成“叠聚体”的形式存在， 它们是组成黏性土微结构的单元体，其相互接触 的主要形式基本上与单个颗粒相似。
▪ 黏性土的结构有蜂窝状结构和絮状结构两种。
2.3土的工程地质性质
▪ 土:地壳中原来整体坚硬的岩石，经风化、剥蚀搬运、沉积，形成固体 矿物、水和气体的集合体。 土的物质成分:由碎石(保留原岩矿物成分)、砂(多是单个矿物)和次生 矿物、有机物、某些化学物质组成。 碎石和砂仍保留着原岩的矿物成分，如石英、长石和云母等，颗粒较 粗，性质较稳定。 次生矿物是原生矿物经化学风化作用后，进一步分解形成的新矿物， 它的成分与母岩的完全不同，颗粒变得更细，甚至成Fra Baidu bibliotek状物。次生矿 物矿主物要成有分黏。土矿物、次生SiO2、A12O3、和Fe3O4等，是黏粒的主要 有机质是土中动植物残骸和微生物，以及它们的各种分解和合成产物。 通常将分解不完全的植物残骸称为泥炭，它疏松、多孔；把完全分解 的生物残体称为腐殖质，它的颗粒细小，具有胶体性质，对土的性质 影响较大。
▪ 研究土体构造的工程意义
▪ 土体构造反映土体的力学性质和其他工程性质的 各向异性或土体的不均匀性。
▪ 土体的构造特征是决定勘探、取样或原位测试布 置方案和数量的重要因素之一。
2土的物理力学性质
▪ 土的物理力学性质主要有土的密度、土的含水性、土的孔隙性、 土的抗剪性和土的压缩性。
(1)砾石类土的性质
原生构造是土在沉积时形成的，此类构造的特征多表现为层状、 页片状、条带状等，其工程地质性质常表现出各向异性。
次生构造是在土层形成后经成壤作用形成的。如块状、团粒状、 柱状、片状、鳞片状等。
此外，黏性土体中还常因其物质成分的不均一性，干燥后出现各 种裂隙，如垂直裂隙，网状裂隙等，这些裂隙导致土体强度降低， 透水性增强，造成土体工程地质性质的各向异性。
▪ 是指土体构成上的不均匀特征的总和。
▪ 碎石土：常呈块状构造、假斑状构造，粗碎屑之间有细碎屑或土 充填，粗碎屑含量多时，其力学强度较大，但透水性也较大；当 粗碎屑由土包围，则其工程性质与土有关。
▪ 砂类土：常见有水平层理和交错层理构造，但有时与黏性土交替， 构成“千层土”或夹层。
▪ 黏性土：可分为原生构造与次生构造。
注：(土的粒度成分、结构、构造及土的分类均已在土力学中介绍，此 不重复，转本课件第28帧我国主要特殊土的工程地质特征)
土的粒度成分
土粒的大小通常以直径的大小来表示，简称粒径， 又称粒度，以“mm“为单位。介于一定范围的 土粒，称为粒组，或称粒级。
土的粒度成分：是指土中不同粒组颗粒的相对含 量，用不同粒组颗粒的重量占该土颗粒的总重量 的百分比来表示，是决定土的工程性质的主要内 在因素之一，是土的类型划分依据。
(1)蜂窝状结构：当粒径在0.02 mm～ 0.002 mm，土粒在水中沉积时，基 本上是单个土粒下沉，下沉途中碰上 已沉积的土粒时，由于粒间的相互引 力大于其重力，因此土粒就停留在最 初的接触点上不再下沉，土粒彼此接 触形成链状体，呈多角环状，形成具 有大量孔隙的蜂窝状结构。
▪ 结构特征：孔隙一般远大于土粒本身 的尺寸，因此这种土结构疏松、强度 低、压缩性高。
▪ 除黏土外，某些粉土也具有这种结构 特征，如图2.8(a)所示。
▪ (2)絮状结构：当土粒小于0.002 mm时，土粒能在水 中长期悬浮，在处于电介质浓度大的环境中(如海水)， 黏粒以边-面或面-面接触，相互凝聚而下沉，形成海绵 状的多孔结构，这种情况土的孔隙比较大，如图2.8(b) 所示。
土的构造