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1、1,第一章 土（体）的物理性质与工程分类,地质工程专业,第一节 土（体）的分布与成因 第二节 土的粒度成分与分析 第三节 土的物理性质指标及其换算 第四节 粘性土的界限含水量 第五节 土的工程分类,2,第一节 土（土体）的分布与成因,一、从工程地质成因演化论看我国松散层分布规律 二、土（土体）成因分类与特征,3,一、从工程地质成因演化论看我国松散层分布规律,什么是工程地质成因演化论 我国地貌轮廓的基本特征 气候分区及其形成因素 地壳表层沉积物的变化 松散层水文地质条件的区域性特征,4,工程地质成因演化论,成因演化论是地质学的基本理论 工程地质学在研究人类活动与地质环境的相互作用时，十分重视地质
2、体的成因演化，它是解决许多重大工程地质问题的钥匙 典型范例： 黄土、红土、膨胀土、冻土、软土、盐渍土因成因不同而工程地质性质迥异 斜坡变形破坏是斜坡与所处的环境条件相互作用、长期演变而造成的。,5,工程地质成因演化论的基本概念,工程地质条件是长期自然地质历史发展演化塑造而成的，自然地质历史发展演化区域性规律和自然地理环境的分带性规律控制着工程地质条件及其空间分布与组合规律性，促使工程地质条件的形成、发展演化的是内外动力地质作用;它们相互依存而又相互制约，基本控制着工程地质条件的形成。,6,工程地质成因演化论的要点,工程地质条件的形成是内外动力作用综合作用的结果，并随着内外动力地质作用的演化而演
3、变着。 大地构造环境控制着内动力地质作用的性质和强度，岩性与结构。 作用于岩石圈表层的风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和固结成岩作用等外动力地质作用受自然地理环境的制约。外动力地质作用造成了地形地貌分异、表层沉积与水文地质条件的差异以及物理地质现象和地质条件因素的组合。由此可见，外动力地质作用在工程地质中有着举足轻重的意义和作用。 综合内外动力地质作用的集成要素，它们控制着工程地质条件的复杂程度、优劣以及与其对应的关键工程地质问题。,7,【 现代地表运动矢量图（GPS结果）（Wang Q et al.，2001）】,8,新生代两大陆碰撞引发大规模地壳挤压缩短，岩石圈增厚和高原抬升,西部：
4、,东部：,出现地幔隆起，大规模陆内伸展，岩石圈减薄，地壳沉降，盆地充填,9,一、从工程地质成因演化论看我国松散层分布规律,什么是工程地质成因演化论 我国地貌轮廓的基本特征 气候分区及其形成因素 地壳表层沉积物的变化 松散层水文地质条件的区域性特征,10,我国地貌轮廓基本特征,西高东低，三级阶梯 一级阶梯：青藏高原，柴达木盆地，平均海拔4500m。 二级阶梯：青藏高原东缘至大兴安岭太行山巫山雪风山之间，高山、高原和大盆地，海拔一般10002000m。盆地部分低于500m。塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地、内蒙古 高原、黄土高原、云贵高原。 三级阶梯：大兴安岭太行山巫山雪风山以东至滨海之间宽广的平
5、原和丘陵。东北平原、华北平原、长江中下游平原、东南丘陵。海拔500m以下。,11,一、从工程地质成因演化论看我国松散层分布规律,什么是工程地质成因演化论 我国地貌轮廓的基本特征 气候分区及其形成因素 地壳表层沉积物的变化 松散层水文地质条件的区域性特征,12,气候分区及其形成因素,特点：类型多样 按温度分6个热量带:赤道带、热带、亚热带、暖温带、温带、寒带 按水分条件：湿润、半湿润、半干旱、干旱,13,一、从工程地质成因演化论看我国松散层分布规律,什么是工程地质成因演化论 我国地貌轮廓的基本特征 气候分区及其形成因素 地壳表层沉积物的变化 松散层水文地质条件的区域性特征,14,地壳表层沉积物的
6、变化,自北向南有规律变化： 沙漠 黄土 膨胀土 红土 淤泥质土,15,工程地质成因演化论看地壳表层沉积物的变化,在内外动力作用下，由于地貌、气候环境的分区特征，地壳表层的沉积物自北向南呈现有规律的变化：由沙漠、黄土、膨胀土、红土到东南沿海的淤泥质软土。,16,塔克拉玛干沙漠（占国土面积的13%）,17,黄土高原位于北纬3441、东经103114之间，北界长城，南抵渭河盆地北缘，东起吕梁山西麓，西迄陇西盆地西缘，包括陇西、宁南、陇东、陕北、晋西等地，呈近东西向展布，地势西北高、东南低，总面积约23万平方公里。,黄土高原一级地貌形态主要有塬、梁、峁,黄土高原地区黄土厚度分布不一，从西往东厚度变薄，
7、兰州九州台剖面黄土厚度达318m；陇东地区厚度170m左右；陕北130m左右。,中国黄土土壤地层对比 1红粘土；2砂砾石；3古土壤；4黄土；5湖相粘土、粉砂,20,工程地质成因演化论看地壳表层沉积物的变化,在内外动力作用下，由于地貌、气候环境的分区特征，地壳表层的沉积物自北向南呈现有规律的变化：由沙漠、黄土、膨胀土、红土到东南沿海的淤泥质软土。,21,松散层水文地质条件的区域性特征,东部冲积平原和沉降平原水文地质条件 西北部干旱半干旱区水文地质条件 多年冻土区的水文地质条件,22,二、土（土体）成因分类与特征,形成过程：无机土来自岩石的物理风化和化学风化,有机土中的有机物来自植物、小动物的骨骼
8、和外壳。 形成过程中仍残留原地的称为残积土。 由风、水、波浪、冰川或重力搬运而形成的沉积物称为运积土。,23,细砂岩的球形风化（湖北崇阳） 叶俊林摄,24,因寒冷风化破裂的岩石,25,森林火灾造成的岩石破裂,26,植物根劈作用（北京房山） 叶俊林摄,27,花岗岩风化形成的石蛋地貌 李英章摄,28,风化形成的倒石堆（吉林长白山天池）,29,30,戈壁（新疆吐鲁番火焰山）,31,风蚀穴（宁夏贺兰山）,32,风蚀蘑菇 （河北承德）,33,大连金石滩,34,连岛沙堤（辽宁锦县大笔架山）,35,海蚀蘑菇（广西北海）,36,砾滩（海南岛峨蔓）,37,珠穆朗玛峰（冰川作用形成的角峰）,38,U型谷,39,冰
9、蘑菇,西藏北部大陆性冰川表面消融区,40,冰川漂砾（四川甘孜海子山）,41,42,43,44,沙滩（河北北戴河）,45,黄河河漫滩及江心洲,46,泥石流造成的砾石堆积（西藏）,47,崩塌形成的倒石堆,48,二、土（土体）的成因分类与特征,风化残积：残积物 重力堆积：坠积物、崩塌堆积物、滑坡堆积物、土溜堆积物 大陆流水堆积：坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、沼泽沉积物、三角洲（河湖、河海）堆积物 海水堆积：滨海堆积物、浅海堆积物、深海堆积物 地下水堆积：泉水堆积物、洞穴堆积物 冰川堆积：冰积堆积物、冰水堆积物、冰积湖堆积物 风力堆积：风积物 火山堆积：火山岩及火山碎屑岩 其它：人工堆积,49,第一
10、章 土（体）的物理性质与工程分类,地质工程专业,第一节 土（体）的分布与成因 第二节 土的粒度成分与分析 第三节 土的物理性质指标及其换算 第四节 粘性土的界限含水量 第五节 土的工程分类,50,51,52,第二节 土的粒度成分与分析,一、土的粒组（复习） 二、土的粒度成分及其表示方法 三、土的粒度成分分析原理 四、粗粒土按粒度成分分类 （建筑地基基础设计规范GBJ7-89）,53,一、土的粒组（复习）,粒度（Granularity,grainess) 粒组（fraction）,54,巨大的砾石漂石,55,56,57,扫描电镜,58,描述土的粒度的方法粒组 粗粒组： 砾粒组、砂粒组 细粒组：
11、粉粒组、粘粒组,59,二、土的粒度成分及其表示方法（复习与练习）,粒度成分(grain size composition): 土中各种不同粒组的相对含量，亦称颗粒级配。以干土质量的百分比表示。,式中 x某粒组的质量百分数,% Wa干土中某粒组的质量,g Wb干土总质量,g,60,粒度成分的表示方法,1.表格法 2.累积(累计)曲线法 (grain size accumulation curve) 3.三角坐标法,61,62,63,64,累积曲线分析与应用,(1)判断各粒组的分布情况 曲线陡,粒度变化范围窄,颗粒均匀,级配不好 曲线缓,粒度变化范围宽,颗粒不均匀,级配良好 (2)求任一累积百分含
12、量Xd 对应的粒径 dX 有效粒径 d10 中间粒径 d30 平均粒径 d50 界限粒径 d60,65,特征粒径举例（土样1）,有效粒径 d10=0.10,0.10mm的颗粒占总质量的10% 中间粒径 d30=0.22,0.22mm的颗粒占总质量的30% 平均粒径 d50=0.33,0.33mm的颗粒占总质量的50% 界限粒径 d60=0.39,0.39mm的颗粒占总质量的60%,66,特征粒径的应用,(1)用d10估算非均质砂的渗透系数 k=d102 kcm/s d10mm (2)不均匀系数 Cu=d60/d10 曲率系数 Cc=d302/（d10d60）,67,用Cu和Cc表示土的级配,C
13、u5,Cc=1-3,同时满足,级配良好 不同时满足,级配不良,68,3.三角坐标法 (triangular chart),三角坐标为一等腰三角形，可以表示三种粒组的含量，一般为砂粒组、粉粒组、粘粒,69,三角坐标,70,三角坐标,71,三、土的粒度成分分析原理,1.筛分析法(粒度大于0.075mm的土) 2.沉降分析法(粒度小于0.075mm的土） 测量原理：首先制备悬液，体积为V，土与水充分混合，土中存在各种粒径的颗粒，假设（1）颗粒是球形的。任一颗粒的沉降不受其他颗粒的影响；（2）水在广度上是无限的；（3）颗粒比重均匀。同一颗粒作均匀下沉。悬液中土的质量为ms，水的质量为mw，土颗粒的比重
14、为Gs，颗粒体积为Vs=ms/Gs，水体积Vw，Vw=V-Vs,72,73,74,75,四、粗粒土按粒度成分的分类 中国国家标准建筑地基基础设计规范 （）,1.碎石土 碎石土应为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土。 2.砂土 砂土应为粒径大于2mm的颗粒不超过全重的50%、粒径大于0.075 的超过全重的 50%的土。,76,碎石土的分类（GBJ7-89）,77,砂土的分类（GBJ7-89）,注：1.定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。 2.当砂土中小于0.075mm的土的塑性指数大于10时，应冠以“含粘性土”定名，如含粘性土粗砂等。,78,分类规则:按粒径含量由大到小以最先符合者确定,
