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1、第7节 土的分类与特殊土,一、 岩土分类综述 岩土工程地质分类，按其内容、原则和适用范围，概括为一般分类、局部分类和专门分类。 一般分类：几乎包括了全部有关的岩土，并考虑了岩土的主要工程地质性质及其特征。这种全面的分类方法，有重大的理论和实践意义。一般分类适用于各类工程建设，适用性广，一般多用于分析、对比和综合研究各类土的形成和变化规律，同时也是制定专门分类的基础。,局部分类：常根据一个或几个工程指标，仅对部分岩土进行分类。 如按粒度成分、塑性指数、膨胀性、压缩性或砂土的相对密度进行分类等。这样的单一分类应用范围较窄，但划分具体明确，常作为一般分类的补充。 专门分类：是根据某些工程部门的具体要
2、求而进行的分类。它密切结合工程类型，直接为工程的设计、施工服务。 如水工建筑、工业与民用建筑、铁路建筑等部门都有相应的岩土分类，并以规范形式确定颁布，在本部门统一推行。,（一）.规范分类 根据建筑地基基础设计规范（GBJ 50007-2002）和岩土工程勘察规范（GB50021-2001），作为建筑地基的土，可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。,岩石 碎石土 砂土 粉土 黏性土 人工填土,1.碎石土：指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50的土；根据土的颗粒级配中各粒组的含量和颗粒形状可进一步分类定名。,2.砂土：指粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量50的土，且粒径大于0.0
3、75mm的颗粒质量超过总质量50的土；根据土的颗粒级配中各粒组的含量进一步分类，,5. 人工填土：由于人类活动堆填形成的各类土。人工填土与上述天然土的性质不同。 按其组成和成因可分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土；按其堆积年代的不同，可分为老填土和新填土。,4.黏性土：指IP10的土。黏性土按IP大小分为：粉质黏土（10IP17）和黏土（IP17）。,3.粉土：Ip 10且粒径0.075mm颗粒质量总质量50的土。粉土根据粒组含量分为砂质粉土（粒径总质量的10）。,残积土 坡积土 洪积土 冲积土 淤积土 冰积土 风积土 海积土等,（二）按地质成因的分类,老堆积土:第四纪晚更新世及以前堆积的土
4、层，一般呈超固结状态，具有较高的结构强度； 一般堆积土:指第四纪全新世（文化期以前）堆积的土层； 新近堆积土:文化期以来堆积的土层，一般呈欠固结状态，结构强度较低。,（三）按堆积年代的分类,二、 一般土的工程地质特征,1.砾石类土的工程地质特征 主要由颗粒较粗、性质较稳定矿物组成，具孔隙大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大特点。但与黏粒含量及孔隙中充填物性质和数量有关。 流水沉积砾石类土，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。 残积和坡积碎石类土，分选较差，孔隙中充填大量砂粒和粉黏粒等细小颗粒，透水性相对较弱，内摩擦角较小，抗剪强度较低，压缩性稍大。 总的来说，砾石
5、类土一般构成良好地基，但由于透水性强，常使基坑涌水大，坝基、渠道渗漏。,2.砂类土的工程地质特征 砂土的颗粒一般较大，主要由石英、长石、云母等原生矿物组成。一般呈单粒结构，并有透水性强，压缩性低，压缩速度快、内摩擦角较大、抗剪强度较高等特点，但均与砂粒的大小和密度有关。 通常，粗、中砂土的上述特性明显，且一般构成良好地基，为较好的建筑材料，但可能产生涌水或渗漏； 粉细砂土的工程地质性质相对差，特别是饱和粉细砂土经受振动后易发生液化。,3.黏性土的工程地质特性 黏性土中黏粒含量较高，常含亲水性较强的黏土矿物，具有水胶连接和团聚结构，有时有结晶连接，孔隙多而细小。其状态因含水量的变化而呈固态、流态
6、和可塑态等不同的稠度状态，压缩量大且固结速度慢，抗剪强度主要取决于黏聚力，其内摩擦角较小。,（一）黄土 （二）膨胀土 （三）软土 （四）冻土,三、特殊土的工程地质性质,特殊土是具有特殊的成分、状态、结构特征，而且具有特殊工程性质的土。,黄土是在干旱、半干旱气候条件下形成的第四纪的一种松散的特殊土。,（一）黄土,I. 颜色为淡黄、褐色或灰黄色； II. 粒度成分以粉土为主，约占有60%70%，一般不含0.25mm的颗粒； III. 含各种可溶盐，富含碳酸盐（CaCO3），可形成钙质结核（姜结石）； IV. 孔隙多且大，结构疏松； V. 无层理，但有垂直节理和柱状节理。天然条件下能保持近于垂直的边
7、坡； VI. 具有湿陷性。,1.黄土的特征,黄土在世界上的分布面积达1300万km2，我国黄土面积是世界上最大的，达64万km2，比法国和瑞士的面积总和还要大。黄土最厚处约410m左右，在兰州市七里河区西津村。在我国，西北、中原、华北、华东、东北等地均有分布，但主要集中在黄河的中游陕、甘、宁、青及山西、河南一带，其厚度各不相同。陕甘地区多厚100200m，薄处仅几公分。,2.黄土的分布,具有()项特征的为标准黄土，只有其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质土。 具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土。,黄土高原的自然景象,风成黄土地貌,3.黄土的分类 （1）按生成年代分类,下更新世 Q1 （午城黄土） 中
8、更新世 Q2 （离石黄土） 上更新世 Q3 （马兰黄土） 全 新 世 Q41,老黄土 新黄土 新近堆积的黄土：全新世 Q42,午城黄土、离石黄土因沉积年代久，大孔隙已退化，土质紧密，不具湿陷性；马兰黄土沉积年代较新，有强烈的湿陷性；新近堆积的黄土结构疏松，压缩性强，工程性质最差。,表 不同黄土的主要特征,（2）按成因分类 黄土按生成过程及特征分为风积、坡积、残积、洪积、冲积等成因类型。 （3）按塑性指数（IP =wLwP）分类 IP17 黄土质黏土 7IP17 黄土质砂黏土 1IP7 黄土质黏砂土 IP1 黄土质砂土,划分自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，对工程建设有明显的现实意义。 在自重湿
9、陷性黄土地区 修筑的渠道 与渠道平行的裂缝； 管道漏水后 管道断裂； 路基受水后 局部严重坍塌； 地 基 土 很大的裂缝或倾斜,（4）按湿陷性分类 可分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土两类。其中湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。,黄土的粒度成分 黄土的比重和密度 黄土的含水量 黄土的透水性 黄土的压缩性 黄土的抗剪强度 黄土的湿陷性,4.黄土的工程性质,粉粒约占6070%，其次是砂粒和粘粒。,（1）黄土的粒度成分,黄土结构疏松，密度较低，一般：,Gs ：2.542.84； r： 1.51.8g/cm3； rd： 1.31.6g/cm3，与e有关,一般认为： rd 1.5g/cm3时，
10、一般为非湿陷性黄土,（2）黄土的比重和密度,（3）黄土的含水量,黄土的天然含水量一般为138.6%，有的干燥地区则为112%。一般认为：天然含水量25%时，无湿陷性。,天然含水量低的黄土 湿陷性较强,黄土湿陷性的判定方法,黄土的相对湿陷系数 dsh=（h2h2）/h2 dsh 0.02， 非湿陷性黄土 0.02 dsh 0.03，轻微湿陷性黄土 0.03 dsh 0.07，中等湿陷性黄土 dsh 0.07， 强烈湿陷性黄土,天然黄土在一定压力的作用下，受水浸湿后土体结构受到破坏而发生的下沉现象，称为黄土湿陷。,（4）黄土湿陷性,自重湿陷性黄土的判定方法,室内试验法：室内普通固结仪中进行。 现
11、场 法：挖平底方形坑或圆坑，边长或直径大于等于黄土层的厚度且不应小于10m。深度一般为50cm，坑底铺厚510cm的砂或砾，坑内灌水，保持水深30cm。浸水至黄土全部饱和，湿陷达到稳定时为止。其稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于1mm。测出自重湿陷量Dzs。,当Dzs7cm时 非自重湿陷性黄土场地； 当Dzs7cm时 自重湿陷性黄土场地。 根据野外无载荷试坑浸水试验，得出 兰州地区黄土 明显或强烈的自重湿陷性； 西安、太原黄土 绝大多数为非自重湿陷性。,黄土的湿陷起始压力,湿陷起始压力对非自重湿陷性黄土，其湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现出来，这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的压力即为黄
12、土的湿陷起始压力。,密度越大 粘粒含量越高 土层的埋深越大,湿陷起始压力愈大,湿陷起始压力的确定,室内压缩试验 野外载荷试验（单双线法）,现场常用野外简化方法。,防治黄土湿陷的措施,采用物理、化学等方法，提高黄土强度，降低孔隙度，加强其内部联结； 强夯法； 挤密法 防排水。包括排除地表水和地下水。 换填法。在湿陷性黄土层不厚(13m)，下面又是硬土层或基岩。换填的土是砂夹卵石，回填厚度每层15cm，填后浇水再夯实。 预浸水法 深层浸水法,强夯法,黄土陷穴的防治措施有： 开挖回填、夯实、灌浆； 做好地表排水工程。 防止水流渗漏是保证建筑物稳定的措施之一。,天然洞穴 人工洞穴,这些洞穴使上覆土层陷
13、落,5.黄土陷穴,（二）膨胀土,膨胀土是一种粘性土，含有较多的亲水性粘土矿物，吸水膨胀，遇水崩解或软化，失水收缩，抗冲刷性能差，这种具有较明显的胀缩性的土称为膨胀土。,1.膨胀土的特征,（1）颜色有灰白、棕、红、黄、褐、及黑色； （2）粒度成分中粘土颗粒为主，一般在50%以上，最低也要大于30%，粉粒次之，砂粒最少； （3）矿物成分中粘土矿物占优势，多为伊利石、蒙脱石，高岭石含量很少； （4）胀缩强烈，膨胀时产生膨胀压力，收缩时形成收缩裂隙。长期反复胀缩使土体强度产生衰减； （5）各种成因的大小裂隙发育； （6）早期生成的膨胀土具有超固结性。,2.膨胀土的分布与危害,膨胀土分布很广，全世界都有
14、分布，在我国的分布也很广。,外界条件的改变 土中水份的变化 地基产生体积变形 基础破坏，建筑物、地坪开裂,膨胀土的季节性湿度变化常引起道路隆起、路轨移动，泵站、电站地基基础破坏等。,强亲水性 多裂隙性 强胀缩性 强度衰减性 快速崩解性 弱抗风化性等,4.膨胀土的工程性质,主要为残积、坡积、洪积、湖积及混合沉积类型。 生成年代：多在上新世N2更新世晚期的Q3之间。,3.膨胀土的成因类型及生成年代,5.膨胀土的工程地质问题及防治措施,（1）膨胀土地区的路基 主要的病害：边坡变形和基床变形,抗剪强度的衰减及承载力的降低,边坡溜坍、滑坡等失稳现象,路基长期均匀下沉、翻浆冒泥等病害,严重影响行车安全,（
15、2）膨胀土地区的地基 地基的问题：承载力的问题和建筑物变形的问题 特殊性：本身地基承载力较低还要考虑强度衰减，不仅有土的压缩变形还有湿胀干缩变形。,（3）防治措施： 防水保湿措施,含水量的变化 膨胀土胀缩变形,建筑物周围的排水条件： 加宽散水坡； 设隔水层； 加强防漏措施； 地下热力管道等应采取隔热层等。, 建筑物布置和基础设计措施 选择地形平坦地段，避免引起湿度变化； 增加基础附加荷载克服土的膨胀； 加大基础的埋深； 加强结构刚度及增设沉降缝等。, 地基处理措施,设置土垫层； 采用支墩板基础或桩基等； 石灰加固法,膨胀土的特性和建筑物的损坏特征,找出规律性和有效的处理措施,1.软土的特征,
16、颜色多为灰绿、灰黑色、有油腻感，能染指，有时有腐臭味； 粒度成分以粘粒为主，约占6070%，其次为粉粒； 矿物成分多为伊利石，高岭石次之，含有机质，有时可高达89%；,软土在静水或缓慢流水环境中沉积的，天然含水量大，压缩性高，承载力低，抗剪强度低的软塑流塑状态的粘性土，如淤泥等。,（三）软土,3.软土的分类,沿海沉积型: 内陆湖盆沉积型 河滩沉积型 沼泽沉积型,滨海相;泻湖相; 溺谷相;三角洲相,2.软土的分布,软土在我国分布很广，主要是在沿海地带及平原低地、沼泽地区，在高原山区的古代或内湖沼泽地区也常遇到软土。, 具海绵状结构，孔隙比大、含水量高、透水性小、压缩性高、强度很低； 具层理构造，垂直方向沉积有明显的分选性。,4.软土的工程性质,1. 软土的天然含水量较高，持水性强，透水性差（
