6-土的工程地质分类及各类土的工程地质特性

16.土的工程地质分类及各类土的工程地质特性226.1土的工程地质分类一、土的工程地质分类的基本类型土的工程地质分类，按其具体内容和适用范围,可以概括的分为三种基本类型：(1)一般性分类。对包括工程建筑常遇到的各类土，考虑土的主要工程地质特性进行划分。是最常见的土分类，又称通用分类。(2)局部性分类。仅根据一个或较少的几个专门指标，或仅对部分土进行分类。是一般性分类的补充和发展。(3)专门性分类。根据某些工程部门的具体需要而进行的分类。是一般性分类在实际运用中的补充和发展。3二、土的工程地质分类的一般原则和形式三类分级标准：第一级分类标准：即地质成因分类。第二类分类标准：即土质分类：粒度成分和塑性特征。第三级分类标准：即工程建筑分类。国外的土分类方案,有三种不同体系：按粒度成分；按塑性指数；综合考虑粒度成分和塑性指数的影响。目的：依据：建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法水利部SL237-001-1999分类法是将工程性质相近的土归为一类便于研究、交流及应用能反映土的物理力学性质－土的组成土的状态土的结构§6土的工程地质分类5三、我国主要的土质分类简介(1)《土的分类标准》（GBJ145-90）中土的分类:《土的分类标准》（GBJ145-90）是我国工程建设所涉及土类的通用分类标准，结束了无全国统一土分类的局面。(2)《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）中土的分类:《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）中规定的“土的工程分类”是目前工程建设中应用最广泛而有重大影响的一种专门分类标准。(3)《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中土的分类:《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中规定的“土的工程分类”适用于工业与民用建筑（包括构筑物）的一种专门分类标准。6《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）中土的分类:土按堆积年代：老堆积土、一般堆积土、新近堆积土。根据地质成因分为：残积土，坡积土，洪积土，冲积土，淤积土，冰积土，风积土和海积土。根据有机质含量分为：无机土，有机质土，泥炭质土和泥炭。按颗粒级配和塑性指数：碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量的50%。砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50%的土。粉土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%，且塑性指数小于或等于10的土。粘性土：塑性指数大于10的土。建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法土岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土§6.1土的工程地质分类建筑规范分类法碎石土土的名称颗粒形状粒组含量漂石块石圆形及亚圆形为主棱角形为主粒径大于200mm的颗粒超过全质量50%卵石碎石圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆砾角砾粒径大于20mm的颗粒超过全质量50%粒径大于2mm的颗粒超过全质量50%§6.1土的工程地质分类砂土土的名称粒组含量粒径大于2mm的颗粒占全质量25-50%砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大于0.5mm的颗粒超过全质量50%粒径大于0.25mm的颗粒超过全质量50%粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量85%粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量50%建筑规范分类法§6.1土的工程地质分类粉土粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%而塑性指数Ip≤10的土塑性指数Ip10的土粘性土10Ip≤17的土Ip17的土粘土粉质粘土A0.75A=075–1.5A1.5非活性粘土正常粘土活性粘土建筑规范分类法§6.1土的工程地质分类116.2土的一般性分类及一般土的工程地质特性土的一般性分类有以下基本内容：第一级分类是地质成因类型。按土的成因来划分，主要考虑自然地理，地质环境，地质营力和地质作用等因素。第二类分类是土质类型。按土的形成条件和内部连接。第三级分类是土的工程地质性质。主要考虑与水作用的特点，土的密实情况或压缩性进行划分。6.2.1砾类土定义：指粒径60-2mm的颗粒含量占50%的土，又称碎石土。特点：颗粒粗大，主要由岩石碎屑或石英，长石等原生矿物组成，呈单粒结构，孔隙大，透水性极强，压缩性很低，内摩擦角大，抗剪强度也大。是一般建筑物的良好地基。126.2.2砂类土定义：指粗粒（0.075mm）含量占50%以上，砾粒含量50%,粘粒含量极少，以砂粒为主的土。特点：塑性极低或无塑性,粘粒含量很少,呈单粒结构,透水性强,压缩性低，且压缩过程快，内摩擦角也较大承载力也较大。是一般建筑物的良好地基，也是良好的混凝土骨料。6.2.3细粒土（粘性土）定义：指粗粒（0.075mm）含量不到50%的土。粘粒含量较多，含较多亲水性的粘土矿物，具结合水连接和团聚结构，有时有胶结连接，孔隙较细而多，随着含水率的不同，土表现出固态，塑态，流态等不同稠度状态。粘性土的性质主要取决于连结和密实度，即与粘粒含量、稠度、孔隙比有关。136.3特殊土的工程地质特性特殊土：是指具有某些特殊物质成分和结构，而工程地质性质也较特殊的土。6.3.1淤泥类土(1)形成条件和成分，结构特点定义：是指在水流缓慢的沉积环境中和由微生物参与作用的条件下沉积形成的含较多有机质，疏松软弱（天然孔隙比大于1，天然含水率大于液限）的含较多粉粒的粘性土。淤泥类土是在水流不通畅，缺氧，饱水条件下的静水盆地中形成的近代沉积物。结构形式常为蜂窝状或海绵状，疏松多孔；被扰动后，结构极易被破坏，强度降低。定向排列明显，层理较发育，常具薄层状构造。14(2)工程地质性质的基本特点l高孔隙比，饱水，天然含水率大于液限。l透水性极弱。l高压缩性，且随天然含水率的增大而增大。l抗剪强度低，且与加何速度和排水固结条件有关。l有较显著的触变性和蠕变性，强震下易震陷。淤泥：孔隙比大于1.5的淤泥类土，压缩性很高、强度低、灵敏度较大；淤泥质土：孔隙比为1.0~1.5的淤泥类土；影响淤泥类土性质的因素：成分：有机质含量和粘粒含量结构：孔隙比6.3.2膨胀土(1)分部和成因类型定义：具有明显膨胀性和收缩性的土。(2)成分和结构特征膨胀土一般呈红、黄、褐、灰白等不同颜色,具斑状结构,常含有铁锰质或钙质结核。天然状态下，膨胀土一般致密坚硬，孔隙比一般0.8，物质成分在水平方向比较均一，但裂隙，微层理或隐层理却比较发育。(3)一般工程地质特性膨胀土的液限，塑限和塑性指数都较大，液限为40%-68%，塑限为17%-35%，塑性指数为18-33。饱和度一般比较大，但天然含水率较小。土常处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性一般中度偏低，故常被简单认为是很好的地基。16(4)膨胀土的判别和胀缩性分级判别：l裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白，灰绿色粘土，在自然条件下呈坚硬或硬塑状态;l多出露与二级或一级阶地及山前和盆地边缘丘陵地带；l常见浅层塑性滑坡，地裂，新开挖坑壁易发生坍塌等；l建筑物裂隙岁气候变化而张开和闭合,且自由膨胀率大于或等于40%。分类：l湖相沉积及其风化层，l冲积，冲洪积，破积物等l碳酸盐类岩石的残积。176.3.3红土定义：是在湿热气候条件下经历了一定红土化作用而形成的一种含较多粘粒，富含铁，铝氧化物胶结的红色粘土。红土的基本特性：液限较大，含水较多，饱和度常大于80%；孔隙比一般较大，变化范围也大，09~2.0；强度变化范围大，一般较高，膨胀性极弱，但某些土具有一定的收缩性；浸水后强度一般降低；6.3.4黄土类土(1)分布和标志黄土是一种特殊的第四纪大陆松散堆积物；分布在西北、华北和东北地区；按地层时代及其基本特征，可分为三类：l老黄土：一般没有湿陷性，土的承载力较高。l新黄土：广泛分布在老黄土之上，在北方各地分布较广,与工程建筑关系密切，一般都具有湿陷性。19l新近堆积黄土：分布在局部地区，是第四纪最新沉积物，土质松软，压缩性高，湿陷性不一，土的承载力较低。l黄土类土：颜色主要呈黄色或褐黄色，以粉粒为主，富含碳酸钙,有肉眼可见的大孔，垂直解理发育，侵湿后土体显著沉降。l黄土状土：与黄土类土相类似，但有的特征不明显的土。(2)成分和结构特征黄土的成分和结构的基本特点是：以石英和长石组成的粉粒为主，矿物亲水性较弱，粒度细而均一，连结虽较强但不抗水；未经很好压实,结构疏松多孔，大孔性明显。具有明显的遇水连接减弱,结构趋于紧密的倾向。(3)工程地质性质的基本特点l塑性较弱。l含水较少，常处半固态或硬塑状态。20l压实程度很差。孔隙较大，孔隙率较大。l抗水性弱。遇水强烈崩解,膨胀量较小,但失水收缩较明显,遇水湿陷较明显。l强度较高。压缩性属中等，抗剪强度较高。(4)湿陷性的本质和湿陷系数l湿陷性：黄土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能。l湿陷性：黄土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能。l湿陷系数：用天然黄土样在某压力作用下压缩稳定后的高度与不增加荷重而将土样浸水饱和，土样产生附加变形候的高度之差与土样原始高度之比来衡量黄土的湿陷程度的指标。21值越大，说明黄土湿陷性越强：0.015时，为湿陷性黄土为0.015-0.03时，湿陷性轻微为0.03-0.07时，湿陷性中等大于0.07时，湿陷性强烈黄土产生湿陷得根本原因：具有明显的遇水连结减弱，结构趋于紧密的有利于湿陷的特殊成分和结构。影响湿陷性的因素：压力的大小，水的数量和质量，水流方向和速度等。(5)黄土的自重湿陷和非自重湿陷l自重湿陷性黄土：指受水侵湿后，在上部土层的饱和自重压力作用下而发生湿陷的黄土。22l非自重湿陷性黄土：指受水侵湿后，在上部土层的饱和自重压力作用下不发生湿陷黄土。l自重湿陷系数：公式：0.015时，为非自重湿陷性黄土；0.015时，为自重湿陷性黄土。(6)我国某些地区黄土特性和湿陷性黄土湿陷性一般是自地表向下逐渐减弱，埋深七八米以上的黄土湿陷性较强。6.3.5盐渍土定义：地表土层易溶盐含量大于0.5%的土。分为滨海盐渍土：海水浸入到沿岸地区，经过蒸发，盐分残留地面而形成；冲积平原盐渍土：河床淤积抬高或水库渠道渗漏使沿岸地下水位升高，地下水通过毛细上升作用不断将盐分输送到地表土层，经过蒸发，盐分集聚形成；内陆盐渍土：内陆洼地矿化潜水蒸发残留盐分或封闭盆地中水分蒸发盐分沉积而成；特点：干旱时具有较高强度，潮湿时，强度减弱、压缩性增强，具有溶陷性，而且与所含盐的成分和数量有关；盐渍土性质的影响因素：盐的成分：氯盐、碳酸盐、硫酸盐含盐量：小于0.5%，对土的性质影响较小，超过0.5%，盐分对土的性质影响明显；246.3.6人工填土定义：指由于人类活动而堆填的土。(1)素填土：主要由粘性土，砂或碎石组成，夹有少量碎砖，瓦片等杂物，有机质含量不超过10%。(2)杂填土：主要为建筑垃圾，生活垃圾或工业废料等。(3)冲填土：用水力充填法将水底泥沙等沉积堆积而成。基本特点：不均匀性，低密实度，高压缩性和低强度，有时具有湿陷性。6.3.7冻土l冻土：寒冷地区。当气温低于0℃时，土中液态水冻结为固态冰，冰胶结了土粒形成了一种特殊连接的土。l融土：当气温升高，土中的冰融化为液态水，这种融化了的土称为融土。冻土的强度较高，压缩性很低；而融土的强度剧烈变低，压缩性大大增强。冻结时，土中水分结冰膨胀，土体积随之增大，地基被隆起；融化时，土体积缩小，地基沉降。土的冻结和融化，土体膨胀和缩小，常给建筑物带来不利影响,导致破坏。季节性冻土多年冻土26l土的冻胀是冻土区各种建筑物破坏的主要原因。冻胀使地基隆起，融化使地基沉降。土的冻胀程度是评价冻土地基的主要标准之一。根据冻胀率η将土分为：不冻胀土η＜1.0%弱冻胀土1.0%＜η≤3.5%冻胀土3.5%＜η≤6.0%强冻胀土6.0%＜η≤12.0%特强冻胀土η＞12.0%土的冻胀程度的影响因素：气温条件、土的粒度成分、冻前土的含水率、地下水位的关系；