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1、上一页 第一页 X 第一章第一章 土石方工程与地基处理土石方工程与地基处理 上一页 第一页 X 一、土石方工程重要性：一、土石方工程重要性： 土石方工程是工程施工中的主土石方工程是工程施工中的主 要项目之一，土方开挖、填筑、运要项目之一，土方开挖、填筑、运 输等工作所需的劳动量和机械动力输等工作所需的劳动量和机械动力 消耗均很大，往往是影响施工进度消耗均很大，往往是影响施工进度 、成本及工程质量的因素。、成本及工程质量的因素。 上一页 第一页 X 二、土石方工程施工特点：二、土石方工程施工特点： （1 1）影响因素多且施工条件复杂）影响因素多且施工条件复杂 土壤是天然物质，种类多且成分土壤是天
2、然物质，种类多且成分 较为复杂，性质各异又常遭遇地下水较为复杂，性质各异又常遭遇地下水 的干扰。组织施工直接受到所在地区的干扰。组织施工直接受到所在地区 的地形、地物、水文、地质以及气候的地形、地物、水文、地质以及气候 诸多条件的影响极大。施工必须具有诸多条件的影响极大。施工必须具有 针对性。针对性。 上一页 第一页 X （2 2）量大面广且劳动繁重）量大面广且劳动繁重 如给排水管道施工属线型工程，长度如给排水管道施工属线型工程，长度 常达数公里，甚至数十公里，而某些大常达数公里，甚至数十公里，而某些大 型污水处理工程，在场地平整和大型基型污水处理工程，在场地平整和大型基 坑开挖中，土石方施工
3、工程量可达数十坑开挖中，土石方施工工程量可达数十 万到百万立方米。对于量大面广的土石万到百万立方米。对于量大面广的土石 方工程，为了减轻劳动强度，提高劳动方工程，为了减轻劳动强度，提高劳动 生产率，加快工程进度，降低工程成本生产率，加快工程进度，降低工程成本 ，应尽可能采用机械化施工来完成。，应尽可能采用机械化施工来完成。 上一页 第一页 X （3 3）质量要求高，与相关施工过程紧）质量要求高，与相关施工过程紧 密配合密配合 土石方施工，不仅要求标高和断面土石方施工，不仅要求标高和断面 准确，也要土体有足够强度和稳定性。准确，也要土体有足够强度和稳定性。 常需与相关的施工排水、沟槽支撑和基常需
4、与相关的施工排水、沟槽支撑和基 坑护壁、坚硬岩土的爆破开挖等施工过坑护壁、坚硬岩土的爆破开挖等施工过 程密切配合程密切配合 上一页 第一页 X 施工前要作好调查研究，搜集足够的施工前要作好调查研究，搜集足够的 资料，充分了解施工区域地形地物、水资料，充分了解施工区域地形地物、水 文地质和气象资料；掌握土壤的各类和文地质和气象资料；掌握土壤的各类和 工程性质；明确土石方施工质量要求、工程性质；明确土石方施工质量要求、 工程性质、施工工期等施工条件，并据工程性质、施工工期等施工条件，并据 此作为拟定施工方案、计算土石方工程此作为拟定施工方案、计算土石方工程 量、选择土壁边坡和支撑、进行排水或量、选
5、择土壁边坡和支撑、进行排水或 降水设计、选择土方机械、运输工具及降水设计、选择土方机械、运输工具及 施工方法等的依据。施工方法等的依据。 上一页 第一页 X 在给水排水管道和构筑物工程中，在给水排水管道和构筑物工程中， 常会遇到一此软弱土层，当天然地基的常会遇到一此软弱土层，当天然地基的 承功力不能满足要求时，就需要针对当承功力不能满足要求时，就需要针对当 地地基条件，采用合理、有效和经济的地地基条件，采用合理、有效和经济的 施工方案，对地基进行加固或处理。施工方案，对地基进行加固或处理。 上一页 第一页 X 三、本章内容：三、本章内容： 土的工程性质及分类；土的工程性质及分类； 施工场地平整
6、；施工场地平整； 沟槽与基坑开挖、支撑设置；沟槽与基坑开挖、支撑设置； 土方回填与夯实；土方回填与夯实； 地基加固处理；地基加固处理； 土石方爆破施工。土石方爆破施工。 上一页 第一页 X 第一节第一节 土的工程性质及分类土的工程性质及分类 一、土的组成一、土的组成 土是由岩石风化生成的松散沉积土是由岩石风化生成的松散沉积 物，其组成复杂、作用机理复杂。物，其组成复杂、作用机理复杂。 是由颗粒（固相）、水（液相）是由颗粒（固相）、水（液相） 和气（气相）所组成的三相体系。和气（气相）所组成的三相体系。 上一页 第一页 X （一）土的固体颗粒（一）土的固体颗粒 1 1、土的颗粒级配、土的颗粒级配
7、 粒组：粒组：通常是把大小相近的土粒合并为通常是把大小相近的土粒合并为 一组，称为粒组。一组，称为粒组。 粒组分类：粒组分类：不同的粒组具有不同的性质，不同的粒组具有不同的性质， 工程上以尺度为参照，采用的粒组为六工程上以尺度为参照，采用的粒组为六 大粒组，即漂石、卵石、圆砾、砂粒、大粒组，即漂石、卵石、圆砾、砂粒、 粉粒及粘粒粉粒及粘粒。 上一页 第一页 X 土粒粒组的划分土粒粒组的划分 表表1-11-1 砂粒和粉粒的界限粒径，规范GBJ7-89采用0.075mm。 粒 组 名 称粒径范围（mm）一 般 特 征 漂石或块石颗粒200透水性大，无粘性，无毛细水 卵石或碎石颗粒20020透水性大
8、，无粘性，无毛细水 圆砾或角砾颗粒202透水性大，无粘性，毛细水上升高度不超过 粒径大小 砂 粒20.05 易透水，当混入云母等杂物时透水性减小，而 压缩性增加；无粘性遇水不膨胀，干燥时松散 ；毛细水上升高度不大，随粒径变小而增大 粉 粒0.050.005 透水性小；湿时有粘性，遇水膨胀小，干时 稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易 出现冻胀现象 粘 粒1.0的土是疏松的，压缩性高。的土是疏松的，压缩性高。 上一页 第一页 X 1010、土的孔隙率、土的孔隙率n n 土中孔隙体积与总体积之比（用百分数土中孔隙体积与总体积之比（用百分数 表示）称为土的孔隙率，并以表示）称为土的孔隙率，并以n
9、n表示：表示： 上一页 第一页 X 1111、土的饱和度、土的饱和度S S r r 土中水的体积与空隙体积之比（用百分数土中水的体积与空隙体积之比（用百分数 表示）称为土的饱和度，并以表示）称为土的饱和度，并以SrSr表示：表示： （1-141-14） 根据饱和度根据饱和度SrSr的数值可把细砂、粉砂等土的数值可把细砂、粉砂等土 分为稍湿、很湿和饱和三种湿度状态，见表。分为稍湿、很湿和饱和三种湿度状态，见表。 上一页 第一页 X 三、无粘性土的密实度三、无粘性土的密实度 无粘性土定义：无粘性土定义： 砂土、碎石土统称为无粘性土，它的密实砂土、碎石土统称为无粘性土，它的密实 度对其工程性质有重要
10、的影响。度对其工程性质有重要的影响。 上一页 第一页 X 判别砂土的密实度的方法判别砂土的密实度的方法： 1 1、采用天然孔隙比的大小来判别砂土的密、采用天然孔隙比的大小来判别砂土的密 实度，是一种较简捷的方法。但不足之处实度，是一种较简捷的方法。但不足之处 是不能反映砂土的级配和形状的影响。是不能反映砂土的级配和形状的影响。 上一页 第一页 X 2 2、用砂土、用砂土相对密度相对密度D D r r 作为砂土密实度分类指作为砂土密实度分类指 标。相对密度标。相对密度D D r r 为：为： 式中式中：e emax max 砂土最松散状态时的孔隙比；砂土最松散状态时的孔隙比； e emin mi
11、n 砂土最密实状态时的孔隙比；砂土最密实状态时的孔隙比； ee砂土的天然孔隙比。砂土的天然孔隙比。 若砂土天然孔隙比接近最小孔隙比若砂土天然孔隙比接近最小孔隙比e emin min时相 时相 对密度对密度D D r r 较大，砂土处于较密实状态；若较大，砂土处于较密实状态；若e e接接 近近e emax max， ，D D r r 较小，砂土处于疏松状态。较小，砂土处于疏松状态。 上一页 第一页 X 3 3、判定界限：、判定界限：根据根据D D r r 值可将砂土密值可将砂土密 实度划分为下列几种：实度划分为下列几种： 1D1D r r 0.67 0.67 密实的密实的 0.67D0.67D
12、r r 0.33 0.33 中密的中密的 0.33D0.33D r r 0 0 松散的松散的 上一页 第一页 X 用相对密度表示砂土密实度，要在现场采取原 状砂样以求得土的天然孔隙比，而取原状砂样常较 困难。故规范推荐用现场标准贯入试验锤击数N确 定砂土密实度，标准如表。 砂土的密实度 密实度松散稍密中密密实 标准贯入试验 锤击数N N1010N 15 15N 30 30N 碎石土可以根据野外鉴别方法分为密实、中密、稍密三种 上一页 第一页 X 四、粘性土的物理特征四、粘性土的物理特征 （一）界限含水量（一）界限含水量 粘性土随着含水量的增加而分别处于固态粘性土随着含水量的增加而分别处于固态
13、、半固态、可塑及流动状态，如图所示。、半固态、可塑及流动状态，如图所示。 上一页 第一页 X 界限含水量界限含水量：粘性土由一种状态转到另一：粘性土由一种状态转到另一 种状态的分界含水量，称为界限含水量。种状态的分界含水量，称为界限含水量。 液限：液限：土由可塑状态转到流动状态的界限土由可塑状态转到流动状态的界限 含水量称为含水量称为液限液限，用符号，用符号w w L L 表示。表示。 塑限：塑限：由半固态转到可塑状态的界限含水由半固态转到可塑状态的界限含水 量称为量称为塑限塑限，用符号，用符号w w p p 表示。表示。 缩限：缩限：由固态转到半固态的界限含水量称由固态转到半固态的界限含水量
14、称 为为缩限缩限，用符号，用符号w w s s 表示。表示。 指标都用百分数表示。指标都用百分数表示。 上一页 第一页 X 土的界限含水量和土粒组成、矿物成土的界限含水量和土粒组成、矿物成 分、土粒表面吸附阳离子性质等有关分、土粒表面吸附阳离子性质等有关 ，是这些因素的综合反映，对粘性土，是这些因素的综合反映，对粘性土 的分类和工程性质评价有重要意义。的分类和工程性质评价有重要意义。 土的界限含水量和土粒组成、矿物成土的界限含水量和土粒组成、矿物成 分、土粒表面吸附阳离子性质等有关分、土粒表面吸附阳离子性质等有关 ，是这些因素的综合反映，对粘性土，是这些因素的综合反映，对粘性土 的分类和工程性
15、质评价有重要意义。的分类和工程性质评价有重要意义。 上一页 第一页 X （二）塑性指数和液性指数（二）塑性指数和液性指数 1、塑性指数：液限和塑限是土处于可塑状态的上 限和下限含水量。省去%符号后的液限和塑限的差 值称为塑性指数，用符号Ip表示，即： 塑性指数全面反映了影响粘性土特征的各种因素， 故规范按塑性指数对粘性土分类。 上一页 第一页 X 2、液性指数：是判别粘性土软硬状态的 指标，是粘性土的天然含水量和塑限的 差值（附去%）与塑性指数之比，用IL表 示，即： 根据液性指数值，可将粘性土划分为坚 硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种状态 ，其划分标准见表 上一页 第一页 X 粘性土状态的划分
16、 表1-5 状态坚硬硬塑可塑软塑流塑 液性指 数 IL00IL0. 25 0.25IL0. 75 0.751.0 上一页 第一页 X 五、土的工程分类五、土的工程分类 在建筑工程中，常把土作为建筑物地基，因在建筑工程中，常把土作为建筑物地基，因 此需要对土进行分类。此需要对土进行分类。 我国我国建筑地基基础规范建筑地基基础规范（JGJ79-91JGJ79-91） 规定：粗粒土按颗粒级配分类，细粒土按塑性规定：粗粒土按颗粒级配分类，细粒土按塑性 指数分类。指数分类。 上一页 第一页 X 1、碎石土是粒径大于2mm的颗粒超过总重50% 的土。 碎石土根据颗粒级配及形状分为漂石或块石 、卵石或碎石、圆砾或角砾，其分类标准如表所 示。 上一页 第一页 X 碎石土的分类表 土的名称颗粒形状 粒 组 含 量 漂 石 块 石 圆形及
