岩土工程分类与分级课件

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1、1,7 岩土工程分类与分级,7.1岩石和岩体的工程分类,7.2土的工程分类,2,一.岩石的工程性质,物理性质(physical properties) 重度（密度）(unit weight)：岩石单位体积的重力（质量）。 有干重度、湿重度和饱和重度之分。 比重(相对密度)(specific gravity)：固体岩石的重力（质量） 与同体积水在4C时重力（质量）的比值。 空隙率( porosity)：岩石中空隙的体积与岩石总体积的比值。,7.1岩石和岩体的工程分类,3,吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干燥岩石质量之比。 饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质量与干燥岩石质量之比。

2、饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值越大，岩石的抗冻性越差。,水理性质,4,软化性：指岩石在水的作用下强度降低的性质。软化系数(softening coefficient)为岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下强度之比。0.75是强软化的岩石，工程性质较差。 渗透性(permeability)：指岩石允许水透过的能力。 溶解性(dissolubility)：指岩石溶解于水的性质。 抗冻性(frost resistance)：指岩石抵抗冰劈作用的能力.抗压强度降低率(2025)的岩石是抗冻的。 崩解性(disintegration)：指黏土质岩石吸水膨胀的性质。,5,力学性质,强度指

3、标： 抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。 抗拉强度(tensile strength)： 岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。 抗剪强度(shear strength)： 岩石抵抗剪切破坏的能力。,6,抗剪强度可分为以下三种强度： ( a ) 抗剪断强度：在垂直压力作用下的岩石剪切强度。 ( b ) 抗剪强度：沿着已有的破裂面发生剪切时的强度。 ( c ) 抗切强度：压应力等于零时的剪切强度。,图 71 岩石的三种抗剪强度试验,7,变形指标 弹性模量(modulus of elasticity)： 是应力与弹性应变的比值。 变形模量(modulus

4、 of deformation)： 是应力与总应变的比值。 泊松比(poissonratio)： 是横向应变与纵向应变比值。,8,2.影响岩石工程性质的因素 内部因素（岩石的地质特征） 矿物成分 结构 构造 外部因素 水的作用 风化作用,9,3.岩石的工程性质评述 岩浆岩 深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强度高。一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。但由于多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。 浅成侵入岩特别是脉状岩体穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。 喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙，透水性较大。多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基均一性和稳

5、定性影响大。,10,沉积岩 火山碎屑岩由细小火山灰组成，水理性质差。 沉积碎屑岩受胶结物成分和胶结类型影响显著。 黏土岩浸水后易软化和泥化，还可能有膨胀性。对 工程极为不利，但可作隔水层和防渗层。 化学岩和生物化学岩具不同程度的可溶性，易渗漏。,11,变质岩 工程性质与其原岩密切相关。 动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。 片理构造使岩石具有各向异性特征。,12,岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。 岩体（Rock mass）： 包含各种结构面的地质体。岩体的工程性质首先取决于结构面的性质,其次才是组成岩体的岩石性质。,二、 岩体及岩体结构,13,岩体结构(rock mass st

6、ructure) = 结构面 (structural plane) +结构体(structural element),14,结构面： 存在于岩体中的各种地质界面。分为：,15,岩体中的软弱夹层,16,结构面特征 形态、平整光滑度 张开度和充填程度 连通性 密集程度 产状和组数 规模,17,结构体类型,图 72 结构体的类型 (a)方柱（块）体； (b)菱形柱体；(c）三棱柱体 ；(d)楔形体；(e)锥形体;(f)板状体;(g)多角柱体;(h)菱形块体,18,岩体结构类型及工程性质 整体块状结构：整体强度高。 层状结构：强度和变形特性具各向异性特点。 碎裂结构：岩体完整性破坏大。 散体结构：工程

7、性质差。,19,三、 岩体的主要力学性质,变形特性,变形模量,弹性模量,图 75 应力应变曲线,图 76 岩石的弹性变形,20,蠕变(creep): 在一定应力下,变形随时间持续增长。 松弛(relaxation): 在变形保持一定时,应力随时间逐渐减小。,流变性: 指在恒定条件下，应力或变形随时间而变化的特性。,图 78 不同应力条件下岩体的蠕变曲线,21,强度特性,最主要是抗剪强度,图 712 岩体抗剪强度包络线 1结构面强度线；2岩块强度线；3岩体强度包络线变化范围,22,1、分类的目的 （1）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。 （2）便于施工方法的总结,交流

8、,推广。 （3）为便于行业内技术改革和管理。,四、岩石和岩体的工程分类,23,2、分类原则,（1）有明确的类级和适用对象。 （2）有定量的指标。 （3）类级一般分五级为宜。 （4）分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。 （5）根据适用对象，选择考虑因素。 趋势：“综合特征值”分类法,24,3、分类的独立因素 在分类中起主导和控制作用的有如下几方 面因素：,（1）岩石材料的质量（强度指标）。 （2）岩体的完整性，结构面产状、密度、声波等。 （3）水理状态（软化、冲蚀、弱化） （4）地应力 （5）其它因素（自稳时间、位移率） 其中：岩性是最重要因素,返回,25,岩土工程勘察规范(GB5002120

9、01) 根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值Rc划分岩石的坚硬程度:,5,15,30,60,Rc,极软岩,软岩,较软岩,较坚硬岩,坚硬岩,4、几种代表性的分类方案,26,岩土工程勘察规范(GB500212001) 根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度:,0.15,0.35,0.55,0.75,完整性指数,极破碎,破碎,较破碎,较完整,完整,岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方,27,岩土工程勘察规范(GB500212001) 根据岩石坚硬程度和岩体完整程度综合分五个岩体基本质量等级 :,28,RQD是选用坚固完整的、其长度大于等于10cm的岩芯总长度与钻孔长度的比，百分数表示为：,岩土工程勘

10、察规范(GB500212001) 根据岩石质量指标RQDRock Quality Designation分类：,29,例 某钻孔的长度为250cm，其中岩芯采取总长度为200cm,而大于10cm的岩芯总长度为157cm(图7-2)，则岩芯采取率：200/250=80% RQD=157/250=63%,30,一、概述 1、土分类以松散土为对象，以服务于工程建筑为目的的分类称为土的分类 2、土分类的基本要素 土颗粒组成及其特征 土的塑性指标 土中有机质含量 土的成因和年代 土的密实度、湿度等,7.2 土的工程分类,31,3、普通分类：包括工程建设中常所遇到的各种土类或具有通用意义的分类 4、专门分

11、类：以某一种特定的建筑工程为对象，按某一个或某几个单项指标所提出来的分类，它密切结合建筑类型，直接为设计或解决某一个具体问题服务。,32,1、土的分类标准 根据土颗粒组成及其特征、土的塑性指标以及土中有机质分类。 （1）分类的一般规定 土的粒组按土颗粒粒径范围进行划分,二、土的工程分类方案简介,33,34,土颗粒组成特征根据土的级配指标的不均匀系数（Cu）和曲率系数（Cv）确定 Cu=d60/d10 Cv=(d30)2/(d60d10) d60限定粒径，土样中小于该粒径的土粒重量占土粒总重的60%。 d10有效粒径，土样中小于该粒径的土粒重量占土粒总重的10% d30土样中小于该粒径的土粒重量

12、占土粒总重的30%粒径值。,35,液限（liquid limit)：土由流塑状态变为可塑状态的界限含水量 塑性指数（plasticity index)：土的液限和塑限的差值。,细粒土根据塑性图分类,36,（2）一般土的分类 按不同粒组的相对含量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、粗粒土按其粒组、级配、所含细粒的塑性高低分为 16类,37,38,细粒土是指土样中细粒组质多于或等于总质量50%的土。按塑性图分类,39,2、地基土的分类 为专门分类，将作为建筑物土基的土分为碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等。 （1）碎石土是指粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土。

13、 （2）砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%的、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。 （3）粉土是指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%的、塑性指数小于是10的土。 （4）粘性土是指塑性指数大于10的土。可按沉积年代和塑性指数进行分类。,40,41,特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构、工程性质也较特殊的土。是在一定的条件下形成的，其分布有明显的区域性特征。,特殊土的工程地质特性,42,特殊性土的种类有： 沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土 南方和中南地区的膨胀土 西南亚热带湿热气候条件下的红黏土 西北、华北干旱气候区的黄土 西北、华北干旱气候区的盐渍土 高

14、纬度、高海拔寒冷气候区的冻土 各地人类工程活动的人工填土,43,是在静水或水流缓慢的环境中沉积，并有微生物的参与，含有较多有机质的疏松软弱黏性土。 分布: 沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相； 内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相。,淤泥类黏土( mucky soil)：,44,分类： 孔隙比e 1.5时,称淤泥; 1.5e1.0 时,称淤泥质土; 5%60%时,称泥炭。,45,工程特性： 含水量高，天然含水量液限，软塑流塑状态。 透水性低，水平向渗透系数较大。 压缩性大，强度低，欠压密状态。 显著的蠕变和触变性(高灵敏度)。 蠕变(creep)：在一定荷载下，土的剪切变形随时间增长的特性。 触

15、变(thixotropy)：土受扰动后强度降低，但随时间增长强度能部分恢复的性能。,46,47,膨胀土(expansive soil)： 是一种富含亲水性黏土矿物,且随含水量的增减体积发生显著胀缩变形的硬塑性黏土。 分布： 全国。云南、广西、贵州、湖北最具代表性。一般位于山前丘陵地区或河谷高阶地上。,图 3-27 因外墙基土收缩、基础向外扭转，墙体呈水平裂缝,48,特征： 1) 呈黄褐、灰白、花斑等颜色； 2) 黏粒含量高，且为亲水性很强的蒙脱石等黏 土矿物，土中可溶盐及有机质含量较低，常 含铁锰或钙质结核，结构致密； 3) 表面有大量网状裂隙，裂面有腊状光泽的挤 压面。,49,工程特性： 低

16、含水量，呈坚硬硬塑状态； 孔隙比小，密度大； 高塑性，含黏粒及粉粒为主； 具膨胀力,自由膨胀量40%； 天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发育,稳定性差。浸水后或被扰动时,强度骤然降低。,50,膨胀土地基上建筑物的开裂,图 3-27 因外墙基土收缩、基础向外扭转，墙体呈水平裂缝,51,膨胀土地基上房屋开裂的特点为： 山墙呈“倒八字形”，裂缝上宽下窄； 外纵墙下端呈水平裂缝，基础向外扭转，墙体上部内倾； 房屋角端裂缝严重，而且常伴随着一定的水平位移和转动； 地坪多出现平行于外纵墙的通长裂缝 ； 地基反复多次胀缩，使墙体裂缝斜向交叉。,52,湖南某高架灌渠支墩因膨胀土地基而倾斜,53,红黏土(laterite)： 由碳酸盐类岩石在湿热气候条件下，经强烈风化作用而形成的高塑性黏土。 分布: 云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西。低山丘陵地带顶部和山间盆地、缓坡及坡脚地段。,54,特征： 1) 呈褐红色,富含