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1、单元一单元一 工程地质及勘察报告工程地质及勘察报告项目一项目一 岩石的物理性质及工程分类岩石的物理性质及工程分类项目二项目二 工程地质常识工程地质常识项目三项目三 地质勘查地质勘查项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类一一 应知部分应知部分1 1 土的成因及组成土的成因及组成1.1 1.1 土的成因土的成因n土是地表的岩石在风化作用下形成大小不同的颗粒，在经过剥蚀、搬运、沉积等过程，在复杂的自然环境中所生成的各类沉积物。n岩石风化分为物理风化和化学风化。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n物理风化：物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或岩
2、石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲击、地震等引起各种力的作用，温度受波浪的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。碎裂成岩块、岩屑的过程。n化学风化：化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各种气体、水和各种水溶液等物质相接触化碳等各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳化和水化作用，使这些岩石或岩屑，经氧化、碳化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为极细颗粒的过程。逐渐产生化学变化，分解为极细颗粒的过程。项目一项目一 岩土的
3、物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n1.2 1.2 土的组成土的组成n土土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称为是固体颗粒、水和空气的混合物，常称为三三相体系相体系。n固相固相：土的颗粒、粒间胶结物；：土的颗粒、粒间胶结物；n液相液相：土体孔隙中的水；：土体孔隙中的水；n气相气相：孔隙中的空气。：孔隙中的空气。n1.2.1 1.2.1 土中的固体颗粒土中的固体颗粒n固体颗粒的固体颗粒的大小、形状、矿物成分及粒组相对大小、形状、矿物成分及粒组相对含量含量是决定土的物理力学性质的主要因素。是决定土的物理力学性质的主要因素。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类na 粒
4、组的划分：粒组的划分：n土是由大小不同的土粒所组成，粒径由土是由大小不同的土粒所组成，粒径由粗到细的变化时，土的性质也发生相应粗到细的变化时，土的性质也发生相应的变化。的变化。n根据土的分类标准（根据土的分类标准（GBJ145-90）将）将土划分为六个粒组，见下表。土划分为六个粒组，见下表。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类岩土工程研究所岩土工程研究所粘土细砂粗砂碎石卵石碎石粘土项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类nb 土的颗粒级配土的颗粒级配n土的颗粒级配，是指大小不同的土粒搭土的颗粒级配，是指大小不同的土粒搭配在一起的比例情况，常以配在
5、一起的比例情况，常以土中各个粒土中各个粒组的相对含量组的相对含量来表示。来表示。n颗粒大小分析试验法：颗粒大小分析试验法：n筛分法（筛分法（0.07460mm0.07460mm）利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X（）。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类图图6 摆筛图摆筛图项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n密度计法（0.074mm）利用不同大
6、小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量的方法。n通过密度计测定土水悬浊液的密度来确定。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n级配曲线n用半对数纸表示颗粒级配曲线用半对数纸表示颗粒级配曲线横坐标横坐标( (按对数比例尺按对数比例尺) )：表示某一粒径（：表示某一粒径（d d）；）；纵坐标：表示小于某一粒径的土粒百分含量（纵坐标：表示小于某一粒径的土粒百分含量（% %）。）。由由颗颗粒粒级级配配曲曲线线可可知知道道某某一一粒粒径径范范围围的的百百分含量！分含量！问题：如何判断级配的好坏？问题：如何判断级配的好坏？项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的
7、物理性质及工程分类级配良好土：级配良好土：曲线光滑连续，不存在平台段，坡度平缓曲线光滑连续，不存在平台段，坡度平缓级配不良土：级配不良土：级配曲线坡度陡峭，粗细颗粒均匀；级配级配曲线坡度陡峭，粗细颗粒均匀；级配曲线存在平台段，即存在不连续粒径。曲线存在平台段，即存在不连续粒径。C C 土粒的矿物成分土粒的矿物成分土粒的矿物成分取决于母岩的矿物成分及所经受分化作土粒的矿物成分取决于母岩的矿物成分及所经受分化作用。用。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n1.2.2 土中的水和气土中的水和气n土中的水按其形态可分为固土中的水按其形态可分为固态水、液态水、气态水。态水、液态
8、水、气态水。n固态水：固态水：冰冰n气态水：气态水：水蒸气，对土的性水蒸气，对土的性质影响不大质影响不大n液态水：液态水：结合水和自由水结合水和自由水n结合水结合水n强结合水：强结合水：紧靠于颗粒表面、所受紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大、几乎完全固定电场的作用力很大、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固排列、丧失液体的特性而接近于固体体项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n弱结合水：弱结合水：紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所紧靠强结合水的外围形成的结合水膜，所受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱 项目一项目一 岩
9、土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n自由水自由水n离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水称为自由水（分为毛细管水和重力水）。1.1.毛细管水毛细管水土中存在许多大小不同的相互连通土中存在许多大小不同的相互连通的弯曲孔道，由于水分子与土粒分的弯曲孔道，由于水分子与土粒分子之间的附着力和水气界面上的表子之间的附着力和水气界面上的表面张力，于是，将引起迫使相邻土面张力，于是，将引起迫使相邻土粒相互积紧的压力，这个压力称为粒相互积紧的压力，这个压力称为毛管水压力毛管水压力。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n自由水自由水n在重力或水位差作
10、用下能在土中流动的自由水称微重力水。n具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮力作用。n当它在土孔隙中流动时，对所流经的土体施加渗流力（亦称动水压力、渗透力），计算中应考虑其影响。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n土中气体土中气体土中气体土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分，存在于土孔隙中未被水占据的部分，分为分为与大气连通的非封闭气体与大气连通的非封闭气体和和与大气不连与大气不连通的封闭气体通的封闭气体1.非封闭气体：非封闭气体：受外荷作用时被挤出土体外，对受外荷作用时被挤出土体外，对土的性质影响不大土的性质影响不大 2.封闭气体：封闭气体：受外荷作用
11、，不能逸出，被压缩或受外荷作用，不能逸出，被压缩或溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性溶解于水中，压力减小时能有所复原，对土的性质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大质有较大的影响，使土的渗透性减小，弹性增大和延长土体受力后变形达到稳定的历时和延长土体受力后变形达到稳定的历时 项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类1.3 1.3 土的结构土的结构 在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关分和沉积条件有关 a a 单粒结
12、构：单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，作用下沉落形成的单粒结构，其特点其特点是土粒间存是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态松状态和密实状态 项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类密实状态密实状态疏松状态疏松状态项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类b.蜂窝结构：蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位大于重力，接触后，不再继续下沉，形成
13、链环单位, ,很很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构 c.絮状结构絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构 项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类蜂窝结构蜂窝结构絮状结构絮状结构项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类
14、n土的结构性：土的结构性：指指土土的的物物质质组组成成( (主主要要指指土土粒粒，也也包包括括孔孔隙隙) )的的空间相互排列，以及土粒间的联结特征的综合。空间相互排列，以及土粒间的联结特征的综合。n土结构的影响：土结构的影响：对土的物理力学性质有重要的影响。对土的物理力学性质有重要的影响。n土结构的变化和意义：土结构的变化和意义：土土的的结结构构在在形形成成过过程程中中及及形形成成之之后后，当当外外界界条条件变化时都会使土的结构发生变化。件变化时都会使土的结构发生变化。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n2 土的物理性指标土的物理性指标n2.1 三项基本指标三项基本
15、指标na 土的重度土的重度n土的重度亦称为容重，定义为单位体积土的重量，用表示，单位为kN/m3。表达式如下： 式中：W土的重量，单位为kN； g重力加速度。nb b 土的含水率土的含水率w wn土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100105常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得nC 土粒比重dsn土粒比重定义为土粒的质量（或重量）与同体积4时纯水的质量（或重量）之比（无因次），其表达式为：项目一项目一 岩土的物
16、理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n2.2 粘性土的物理特征粘性土的物理特征na 粘土的可缩性和界限含水量n可缩性：指粘土在某含水量范围内时，可用外力塑成任何形状而不开裂，当外力移去后仍然保持原有的形状。n界限含水量：指粘性土由一种状态转变为另一种状态的分界含水量。n液限（WL）从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，也就是可塑状态的上限含水率；n塑限（Wp）从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率；n缩限（Ws）从半固体状态转变为固体状态的界限含水率，亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率
17、。nb b 塑性指数和液性指数塑性指数和液性指数n1.1.塑性指数塑性指数n塑性指数：液限和塑限之差值（计算时去掉百分号）塑性指数：液限和塑限之差值（计算时去掉百分号）n用用I Ip p表示，取整数，即：表示，取整数，即：项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类塑性指数越高，吸着水含量可能高，土的粘粒含量越高。n2.2.液性指数液性指数n粘性土天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比为液性指数。用IL表示。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类式中：IL液性指数，以小数表示； w 土的天然含水率。液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。当wwp时，IL0，土处于坚硬状态；wpwwL时，0IL1.0，土处于可塑状态；wLw时，IL1.0，土处于流动状态。项目一项目一 岩土的物理性质及工程分类岩土的物理性质及工程分类n3 3 土的工程分类及现场鉴别方法土的工程分类及现场鉴别方法( (见教见教材材) )
