第八节 土的工程分类

第八节土的工程分类一、土的工程分类原则和体系土的工程分类是从事土的工程性质研究的重要基础理论课题。研究制定一个既反映我国土质条件和多年建筑经验，又尽可能靠近国际上较为通用的分类标准，并切实可行的土的工程分类，是十分重要的。土的工程分类的目的：1.根据土类，可以大致判断土的基本工程特性，并可结合其他因素评价地基土的承载力、抗渗流与抗冲刷稳定性，在振动作用下的可液化性以及作为建筑材料的适宜性等；2.根据土类，可以合理确定不同上的研究内容与方法；3.当土的性质不能满足工程要求时，也需根据土类（结合工程特点）确定相应的改良与处理方法。因此，综合性的上的工程分类应遵循以下原则：1.工程特性差异性的原则。即分类应综合考虑土的各种主要工程特性（强度与变形特性等），用影响土的工程特性的主要因素作为分类的依据，从而使所划分的不同土类之间，在其各主要的工程特性方面有一定的质的或显著的量的差别，为前提条件;2.以成因、地质年代为基础的原则。因为土是自然历史的产物，土的工程性质受土的成因（包括形成环境）与形成年代控制。在一定的形成条件，并经过某些变化过程的土，必然有与之相适应的物质成分和结构以及一定的空间分布规律和土层组合，因而决定了土的工程特性；形成年代不同，则使土的固结状态和结构强度有显著的差异。关于土的各不同成因类型和不同堆积年代的特征与划分标准，见本节“二”及第一章第三节;3.分类指标便于测定的原则，即采用的分类指标，要既能综合反映土的基本工程特性，又要测定方法简便。土的工程分类体系，目前国内外主要有两种1.建筑工程系统的分类体系——侧重于把土作为建筑地基和环境，故以原状土为基本对象。因此，对土的分类除考虑土的组成外，很注重土的天然结构性，即土的粒问连结性质和强度。例如我国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）和《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）的分类；原苏联建筑法规（СНИП-15-74）的分类；美国国家公路协会（AASHO）分类以及英国基础试验规程（CP2004，1972）分类等;2.材料系统的分类体系——侧重于把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基等工程，故以扰动土为基本对象，对土的分类以上的组成为主，不考虑土的天然结构性。例，我国国家标准《土的分类标准》（GBJ145-90）和美国材料协会的土质统一分类法（ASTM，1969）等。二、我国土的工程分类目前国内作为国家标准和应用较广的土的工程分类。主要有前述《建筑地基基础设计规范》和《岩土工程勘察规范》的分类及《上的分类标准》。（一）《建筑地基基础设计规范》和《岩土工程勘察规范》的分类该分类体系源于原苏联天然地基设计规范，结合我国上质条件和40多年实践经验，经改进补充而成。其主要特点是，在考虑划分标准时，注重土的天然结构连结的性质和强度，终与土的主要工程特性一～变形和强度特征紧密联系。因此，首先考虑了按堆积年代和地质成因的划分，同时将某些特殊形成条件和特殊工程性质的区域性特殊土与普通土区别开来。在以上基础上，总体再按颗粒级配或塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土四大类，并结合堆积年代、成因和某种特殊性质综合定名。这种分类方法简单明确，科学性和实用性强，多年来已被我国各工程界所熟悉和广泛应用。其划分原则与标准分述如下：1．土按堆积年代可划分老堆积土：第四纪晚更新世Q3及其以前堆积的上层，一般呈超固结状态，具有较高的结构强度；一般堆积土：第四纪全新世（文化期以前Q4）堆积的上层；新近堆积土：文化期以来新近堆积的上层Q4，一般呈欠压密状态，结构强度较低。2．土根据地质成因分可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、风积土和冰川沉积土，各成因类型沉积土的特征见第一章第三节。3．土根据有机质含量分可按表2-15分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。土按有机质含量分类表2-15分类名称有机质含量Wu（%）现场鉴别特征说明无机土Wu＜%5有机质土5%≤Wu≤10%灰、黑色，有光泽，味臭，除腐殖质外尚含少量未完全分解的动植物体，浸水后水面出现气泡，干燥体积收缩①如现场能鉴别有机质土或有地区经验时，可不做有机质含量测定；②当ω＞ωL，1.0≤e＜1.5时称淤泥质土；③当ω＞ωL，e≥1.5时称淤泥泥炭质土10%＜Wu≤60%深灰或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的植物结构，浸水体胀，易崩解，有植物残渣浮于水中，干缩现象明显根据地区特点和需要可按Wu细分为：弱泥炭质土（10%＜Wu≤25%）中泥炭质土（25%＜Wu≤40%）强泥炭质土（40%＜Wu≤60%）泥炭Wu＞60%除有泥炭质土特征外，结构松散，土质很轻，暗无光泽，干缩现象极为明显4．土按颗粒级配和塑性指数分（1）碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％的土。根据颗粒级配和颗粒形状按表2-16分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。碎石土分类表2-16土的名称颗粒形状颗粒级配漂石圆形及亚圆形为主粒径大于200mm的颗粒超过全重的50%块石棱角形为主卵石圆形及亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒超过全重的50%碎石棱角形为主圆砾圆形及亚圆形为主粒径大于2mm的颗粒超过全重的50%角砾棱角形为主（2）砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50％，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50％的土。根据颗粒级配按表2-17分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。土的名称颗粒级配砂砾粗砾中砾细砾粉砾粒径大于2mm的颗粒占全重的25%～50%粒径大于0.5mm的颗粒超过全重的50%粒径大于0.25mm的颗粒超过全重的50%粒径大于0.75mm的颗粒超过全重的85%粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的50%（3）粉土：粒径大于0.075mm的颗粒不超过全重50％，且塑性指数小于或等于10的土。根据颗粒级配（粘粒含量）按表2-18分为砂质粉土和粘质粉土。（4）粘性土：塑性指数大于10的土。根据塑性指数1按表2-19分为粉质粘土和粘土。粉土分类表2-18土的名称颗粒段配砂质粉土粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过全重10%粘质粉土粒径小于0.005mm的颗粒含量超过全重10%砂土分类表2-19土的名称塑性指数粉质粘土10＜IP≤17粘土IP＞17（5）．具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土称为特殊性土，规范分为湿陷性土、红粘土、软土（包括淤泥和淤泥质土）、混合土。填土、多年冻土、膨胀土、盐渍土、污染土。其中在我国分布较广的特殊性土的工程特性见第六章及《岩土工程勘察规范》第五章。（二）《土的分类标准》（GBJ145-90）该分类体系源于美国卡萨格兰特（A.Casagrande，1948）的分类，之后流行于欧美一些国家的材料工程系统。七八十年代我国一些学者进行了大量研究，并制订了本分类标准。其主要特点是首先将上粒划分为巨粒土、粗粒土和细粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土，并根据细粒含量和级配好坏细分；细粒土则根据其在塑性图上的位置细分。此外，根据我国国情，对一些特殊土的分类作了规定。对本分类标准的一般土料分类，分述如下：1.巨粒土和含巨粒土、砾类土和砂类土按粒组含量、级配指标（不均匀系数Cu和曲率系数Cc和所含细粒的塑性高低，划分为16种土类，见表2-20、表2-21、表2-22;巨粒土和含巨粒土的分类表2-20土类粒组含量土代号土名称巨粒土巨粒（d＞60mm）含量100%～75%漂石粒（d＞200mm）＞50%B漂石漂石粒≤50%Cb卵石混合巨粒土巨粒含量＜75%，＞50%漂石粒＞50%BSl混合土漂石漂石粒≤50%CbSl混合土卵石巨粒混合土巨粒含量50%～15%漂石＞卵石SlB漂石混合土漂石≤卵石SlCb卵石混合土砾类土的分类（砾粒组2mm＜d≤60mm＞50%）表2-21土类粒组含量土代号土名称砾细粒*含量＜5%级配Cu≥5，Cc=1～3GW级配良好砾级配不同时满足上述要求GP级配不良砾含细粒土砾细粒含量5%～15%GF含细粒土砾细粒土质砾细粒含量＞15%，≤50%细粒为粘土GC粘土质砾细粒为粉土GM粉土质砾*细粒粒组包括粉粒（0.005mm＜d≤0.075mm）和粘粒（d≤0.005mm）砂类土的分类（砾粒组≤50%）表2-22土类粒组含量土代号土名称砂细粒含量＜5%级配Cu≥5,Cc=1～3SW级配良好砂级配不同时满足上述要求SP级配不良砂含细粒土砂细粒含量5%～15%SF含细粒土砂细粒土质砂细粒含量＞15%，≤50%细粒为粘土SC粘土质砂细粒为粉土SM粉土质砂2.细粒土：粗粒组（0.075mm＜d＜60mm）含量少于25％的土，参照塑性图确定土名。当用76g、锥角30?液限仪锥尖人士17mm对应的含水量为液限（相当于碟式液限仪测定值）时，用图2-40塑性图（a）分类（表2-23）；当用76g、锥角30?液限仪入土10mm对应的含水量为液限时，用图2-41塑性图（b）分类（表2-24）.细粒土的分类（图2-40）表2-23土的塑性指标在塑性图中的位置土代号土名称塑性指数Ip液限ωL（%）Ip≥0.73(ωL-20)和Ip≥10≥50CH高液限粘土＜50CL低液限粘土Ip＜0.73(ωL-20)和Ip＜10≥50MH高液限粉土＜50ML低液限粉土细粒土的分类（图2-41）表2-24土的塑性指标在塑性图中的位置土代号土名称塑性指数Ip液限ωL（%）Ip≥0.63(ωL-20)和Ip≥10≥40CH高液限粘土＜40CL低液限粘土Ip＜0.63(ωL-20)和Ip＜10≥40MH高液限粉土＜40ML低液限粉土对含粗粒的细粒土，仍按塑性图（a）或塑性图（b）划分，并根据所含粗粒类型，进行分类：粗粒中砾粒占优势，称为含砾细粒土，在细粒土代号后缀以代号G；粗粒中砂粒占优势，称为含砂细粒土，在细粒土代号后缀以代号已对有机质土，则在细粒土后缀以代号O。