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1、学习情境2：地质勘查报告识读一、预备知识：n地质构造（1） 地质作用 内力地质作用 外力地质作用a. 物理风化b. 化学风化2.1 子情境内容-地质地形构造图识读土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积形成过程 形成条件物理力学 性质风化岩石地球土地球影响生物风化物理风化化学风化量变无粘性土原生矿物质变粘性土次生矿物动植物的活动风化有 机 质岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的 影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动 过程中因碰撞和摩擦而破碎母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的 作用而改变其矿物的化学成分，形成 新的矿物（2） 地质年代 （3） 地质构造 褶皱构造 断裂构造a. 节理 b
2、. 断层（4） 第四纪沉积 物 残积物 坡积物 洪积物 冲积物 其他沉积物n土的生成土是指覆盖在地球上大部分陆 地表面和部分海底的碎散岩石 的堆积物（沉积物），是岩石 风化后的产物。n土的成因土的生成过程为：由岩石经风 化、剥蚀、搬运、沉积而成。搬运与沉积残积土 无搬运运积土 有搬运土 质 较 好残积土 强风化 弱风化 微风化 母岩体颗粒表面粗糙 多棱角 粗细不均 无层理母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小 颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物风化所形成的土颗粒，受自然力的作用 搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物运积土 有搬运风：风积土重力: 坡积土流水:洪积土 冲积土 湖泊沼泽沉积土 海相沉积物
3、冰川: 冰积土土粒粗细不同，性质不均匀有分选性，近粗远细 浑圆度分选性明显，土层交迭含有机物淤泥，土性差颗粒细，表层松软，土性差土粒粗细变化较大，性质不均匀颗粒均匀，层厚而不具层理坡积层 雨雪搬运；不远；逐 步变细；厚度不均洪积层 洪水搬运；山谷出口； 山前平原；冲积层 冲击平原；面积 有时较大海相沉积层 滨海沉积物: 卵石、圆砾石、细沙，如海边 大陆架浅海沉积物: 深小于200m，宽100200m细砂、粘性土、淤泥、生物化学沉积物 陆坡沉积物: 深2001000m,宽100200km，有机 质软泥 深海沉积物: 深大于1000m，深海，有机质软泥 湖沼沉积层 湖相沉积物：湖边粗粒，湖心淤泥等
4、 沼泽沉积物：半腐烂植物，沉积不宜做地基原生矿物 石英、长石、云母等次生矿物 主要是粘土矿物，包括三种类型高岭石、伊里石、蒙脱石粘土矿物:由硅片和铝片构成的晶包所组合而成（5） 不良地质作用 岩溶 滑坡 崩塌 泥石流 采空区 地面沉降 地震 rock land sliding(bedrock landslide)岩层滑坡顺层滑坡切层滑坡滑动面滑动面2. 水文地质（1） 地下水及其埋藏条件 上层滞水 潜水 承压水（2） 地下水的腐蚀性地下水中硫酸离子SO42-含量过多时 :氢离子浓度(负对数值)pH0.075 mm)水分法：适用于细粒土 ( 3 或 Cc 3 或 Cc 17 粘土相对稠度2 土的
5、物性与分类二. 物理状态指标2.6 土的物理状态对于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同液性指数不同的粘土，p、l 大小不同定义：wpwwlIL1坚硬状态 可塑状态 流 态0.00 0.25 0.25 - 0.75 0.75 1.00硬塑 可塑 软塑2 液性指数：判断粘性土软硬程度的指数，叫做稠度例题分析n例题：某土样天然含水量为46.2，塑限为22.9，液限为 42.4。试确定图的名称和状态。粘性土粉质粘土粘土粉土2 土的物性与分类1.2.4土的压实性1 土的压实原理n含水量与压实的关系：含水量太多、太少均不能压实， 适当时可压实。n 原理：含水量小时，土粒周围的水膜薄，分子吸引力； 含水量
6、适当增大时，结合水膜变厚，土粒间的连接力变 弱；再大时，短时水不易排出。n最优含水量：使得土的压实效果最好的含水量。2 影响压实效果的因素 3 压实性填土质量标准 1）.压实功2）.含水量 3）.铺土厚度4）.颗粒级配压实标准：压实系数学习情境二：地质勘查报告识读一、 预备知识1. 土的结构与构造2. 土的抗剪强度及剪切破坏的本质（1） 无粘性土的抗剪强度 （2） 粘性土的抗剪强度 二、学习任务土的直剪实验与分析 1. 试验目的 2. 仪器设备 3. 操作步骤 4. 试验成果整理2.5 子情境 土的直剪实验与分析1 土的结构单粒结构粗颗粒土,在沉积过程中,每一个颗粒在自重作用下单独下沉 并达到
7、稳定状态。工程性质最好。蜂窝结构（0.05mm0.005mm）n主要由粉粒组成的土的结构形式。较细的土颗粒，在水中单个下沉,碰到已沉积的土粒,因土 粒之间的分子引力大于土粒自重而被吸引不再下沉。依次一粒粒被吸引，形成具有很大孔隙的蜂窝状结构。受扰动时会导致结构的破坏，不可用作天然地基。土粒之间的相互排 列和联结形式1. 土的结构与构造絮状结构（粒径0.005mm）是由粘粒集合体组成的结构形式。粒径极细的粘土颗粒在水中长期悬浮运动,会相互碰撞吸引（电解），逐渐形成小链环状的土集粒，使质量增大而下沉；当一个小链环碰到另一个链环时相互吸引，不断扩大形成大链环状，称为絮状结构。 被扰动时会导致天然结构
8、的破坏，不可用作天然地基。 2 土的物性与分类同一土层中物质成分和颗粒大小等相近的各部分之间相 互关系的特征称为土的构造。 层理构造：土层由不同的颜色或不同的粒径的土组成 层理，一层一层互相平行。 分散构造：土层中的土粒分布均匀，性质相近。 多见于无粘结的砂、砾石、卵石等厚层土中，属各向同 性体。 通常分散构造的工程性质最好。 裂隙结构：土体被许多不连续的小裂隙所分割，在裂 隙中常充填有各种盐类的沉淀物。2.土的构造：定义：分类：Oz+zx-xzx213rR+-12. 土的抗剪强度及剪切破坏的本质应力莫尔圆大主应力：小主应力:圆心：半径：z按顺时针方向旋转x按顺时针方向旋转莫尔圆：代表一个土单
9、元的应力状态；圆 周上一点代表一个面上的两个应力与PSTAc 粘聚力 内摩擦角 f ： 土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力c：粘聚强度-与所受压力无关固定滑裂面一般应力状态如何判断是否破坏？借助于莫尔圆3. 极限平衡应力状态极限平衡应力状态：有一对面上的应力状态达到 = f土的强度包线：所有达到极限平衡状态的莫尔园的公切线。f3. 极限平衡应力状态f强度包线以内：下任何一个面上的一对应力与 都没有达到破坏包线，不破坏；与破坏包线相切：有一个面上的应力达到破坏；与破坏包线相交：有一些平面上的应力超过强度；不可能发生。莫尔库仑强度理论（1）土单元的某一个平面上的抗剪强度f是该面上作用的法向应
10、力的单值函数, f =f() （莫尔：1900年）（2）在一定的应力范围内，可以用线性函数近似f = c +tg（3）某土单元的任一个平面上 = f ，该单元就达到了极限平 衡应力状态PSTA = 100KPaS = 200KPa = 300KPaOc一、室内试验1. 直剪试验通过控制剪切速率 来近似模拟排水条 件 1. 固结慢剪：施加正应力-充分固结慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分 ，以保证无超静孔压 2. 固结快剪施加正应力-充分固结在3-5分钟内剪切破坏 3. 快剪施加正应力后立即剪切3-5分钟内剪切破坏二、学习任务土的直剪实验与分析室内试验1. 直剪试验PSTAl 设备简单，操作方
11、便l 结果便于整理l 测试时间短优点 l 试样应力状态复杂l 应变不均匀l 不能控制排水条件l 剪切面固定缺点分析PSTA类似试验：环剪试验单剪试验实验步骤 切取试样 安装试样： 移动传动装置每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。在教学上，可取四个垂直压力分别为100、200、300、400kPa。 施加垂直压力 变形稳定 拔出固定销钉 拆卸试样 学习情境二：地基勘察报告分析一、地基承载力的概念二、工程地质勘查方法三、报告识读1. 三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积1.2.1 土的物理性质指标认识V土的总体积；Va土中气体所占的体积 Vw土
12、中水所占的体积；Vs土中颗粒所占的体积； VV土中孔隙所占的体积；VV = Vw + Va m 土的总质量 mW 土中水的质量；ms土中颗粒的质量。 符号含义2 土的物性与分类三相草图WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数: V Vv Vs Va V / ms m ma m剩下三个独立变量 三相草图法物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量实验室测定其它指标是一种简单而实用的方法Soil Mechanics2 土粒比重（相对密度）Soil Mechanics2 土的物性与分类3 土的其他物理指标:土
13、的含水量w、密度和土粒的相对密度ds可 直接用试验方法测定（试验方法见有关土工 试验操作规程），它们是每种土必须测定的 基本指标，根据这三个指标，又可导出如下 几个物理性质指标。n土的干密度和干重度n土的饱和密度和饱和重度n土的有效重度n土的空隙逼和孔隙率n饱和度2 土的物性与分类n单位体积土体中土颗粒的质量称为干土密度d，即：n 单位体积土颗粒所受到的重力称为干土重度，又称为于土重力密 度，其值等于干土密度乘以重力加速度。即：n饱和土密度是指土孔隙充满水时，单位体积土的质量。 n单位体积饱和土所受到的重力称为饱和土重度。 1 干土密度与干土重度2 饱和土密度饱和土重度2 土的物性与分类n在地
14、下水位以下，土受到水的浮力作用，单位体积土中，土颗粒 所受的重力扣除浮力后的重度称为浮重度，又称有效重度。n土的孔隙率是指土中孔隙体积与土总体积之比的百分率n土中孔隙体积与土颗粒体积之比值称为孔隙比3 土的有效重度4 土的空隙比和空隙率n土的孔隙率和孔隙比是反映土体密实程度的重要物理性质指标。在一般 情况，n或e愈大，土愈疏松。反之土愈密实，一般粘性土e在0.41.2 之间，砂土e在0309之间，淤泥孔隙比大于1.52 土的物性与分类n 土中水的体积与孔隙体积之比值称为土的饱和度，即n 土的饱和度是反映水填充土孔隙的程度，即反映土潮湿 程度的物理性质指标。当St小于0.5时为稍湿的，在0.5
15、0.8之间时为很湿的，大于0.8时为饱和的，如St= 1.0时， 则土处于完全饱和状态。 5 土的饱和度2 土的物性与分类Soil Mechanics3 基本指标和其他指标的关系2 土的物性与分类Soil Mechanics2 土的物性与分类建筑地基基础设计规范(GB 500072002)规定：地基承载力特征值可 由载荷试验或其他原位测试、公式计算、并结合实践经验等方法综合确 定。通常地基承载力特征值由勘察单位提供。fa=fak+b(b-3)+ dm(d-0.5) fa修正后的地基承载力特征值(kPa)；fak地基承载力特征值，按前述原则确定，一般由勘察单位提供(kPa)； b, d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表 基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度(kNm3)；b基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； m基底底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(kNm3)d基础埋置深度(m)1 地基承载力的概念岩土工程勘察是根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的 活动。建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行，一般划分为： 可行性研究勘察(或称选择
