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岩土工程勘察基础知识一、 土的分类及工程地质描述（一）按地质成因可分为残积土（el）、坡积土(dl)、洪积土(pl)、冲击土（al）、淤积土（h）、冰积土（gl）和风积土(el)等。几种常见的第四系堆积物鉴别方法如下： 1、残积土：以物理、化学风化为主，其特征是粗大的角砾与极细砂、粘土等混杂。机械组分和岩矿成份的变化，主要取决于母岩的性质和风化的程度。在剖面上，从基岩到残积物呈渐变过度，上细下粗，碎屑呈棱角状，排列不规则，无层理，厚度因地而异，主要分布于山脊、平缓山坡、夷平面等处。2、坡积土：由坡面片流的长期搬运、堆积作用形成。堆积物以细颗粒为主，常混有碎石。分选性和磨圆度极差，碎石表面可见零乱擦痕。机械组分和碎屑物的岩性取决于山坡上段的基岩和残积层发育的程度。具体与坡面大致平行的不清晰层理。主要分布于山坡和坡麓，常形成坡积椎、坡积群地貌。3、洪积土：由间接性洪流的搬运、堆积作用形成。堆积物呈锥形或扇形。扇顶部与沟口相接，碎石粗大，磨圆度较差；扇中部往往堆积卵石、碎石、圆砾、角砾、砂和粉质粘土等碎屑物质；扇尾部颗粒变细，常由细砂、粉砂、粉质粘土、粘土组成。扇的边缘地带有时还有淤泥出现剖面上常见顺原始地形坡度倾斜的斜交层理。主要分布于山麓沟口及平原支流沟口。4、冲击土：由长期性地表流水沿河谷的搬运、堆积形成。主要由砂砾石组成。其磨圆度、分选性较好。可分为河床相和河漫滩相两种。河床相砾石多呈扁平状，其长轴与堆积时的流向一致，扁平面倾向上游;河漫滩相以细砂、粉土为主，层理呈韵律变化，偶夹细砾石透镜体和黑色粘土、泥炭层。主要分布于河沟地带，组成的地貌有阶地，河漫滩、各种冲击平面、三角洲。（二）土按堆积时代可划分为老堆积土（Q3及以前堆积的土层）、一般堆积土（文化期以前的Q41堆积的土层）、新近堆积土（文化期以来的Q42堆积的土层）。（三）根据土粒的形状、级配或塑性指数，一般土可划分为碎石类土、砂类土、粉土、和粘性土。1、粒径大于2mm的颗粒的质量超过总质量50%的土，定名为碎石土，并按下表进一步分类。（注意：定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定）铁路勘察中加上“土”字，工民建及公路勘察中可不加“土”字。碎石土分类土的名称颗粒形状颗粒级配漂石（土）浑圆或圆棱状为主粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50%块石（土）尖棱状为主卵石（土）浑圆或圆棱状为主粒径大于60mm的颗粒质量超过总质量的50%碎石（土）尖棱状为主粗圆砾石（土）浑圆或圆棱状为主粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%粗角砾石（土）尖棱状为主细圆砾石（土）浑圆或圆棱状为主粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%细 细角砾石（土）尖棱状为主注：粗、细圆砾土是按铁道部文件划分，适于铁路勘察，该分类的较岩土工程勘察圆砾土与卵石中增划出20-60mm范围的粗圆砾土。岩土工程勘察规范中20-200mm直径范围内均为卵石(碎石)。2、粒径大于2mm的颗粒的质量不超过总质量的50%，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为砂土，并按下表进一步分类：（注意:定名时，应根据颗据颗粒级配由大到小最先符合者确定）土的名称颗粒级配砾砂粒径大于2mm的颗粒质量占总质量25%50%粗砂粒径大于0.5mm的占总质量50%中砂粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50%细砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%粉砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%3、粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数等于或小于10的土，应定名为粉土。4塑性指数大于10的土应定名为粘性土。粘性土据塑性指数可进行下步细分：塑性指数大于10，且小于或等于17的土，应定名为粉质粘土；塑性指数大于17的土应定名为粘土。粘性土塑性状态按液性指数分类列于下表：公路及铁路规范工民建勘察规范塑性状态液性指数I1塑性状态液性指数I1坚硬I10坚硬I10硬塑0I10.5硬塑0I10.25软塑0.5I11.0可塑0.25I10.75软塑0.75I11.0流塑I11.00流塑I11.005、土的综合定名除按颗粒级配或塑性指数定名外，尚应符合下列规定：a、对于特殊成因和年代的土类应结合其成因和年代特征定名，如：人工填土，等；b、对特殊性土，应结合颗粒级配或塑性指数定名，如红粘土、淤泥等；c、对混合土，（由细粒土及粗粒土混杂且缺乏中间性土的），应冠以主要含土类定名。据铁路工程岩土分类标准TB10072001，当主要含有物的质量占总质量的5%25%时，应定名为“微含”，如微含粘土角砾土，微含碎石土；当主要含有物大于或等于25%时，应定名为“含”，如含粘土角砾土，含碎石粘土等。d、对于同一层中相间呈韵律沉积，当薄层与厚层的厚度大于1/3时宜定为“互层”，如粘土与粉砂互层；当薄层与厚层的厚度比小于1/3时宜定为“夹层”如粘土与粉砂夹层；厚度比小于1/10的土层且多次出现时宜定为“夹薄层”，如粉土夹薄层粉砂。（四）、特殊粘土根据土中特殊物质含量、结构特征和特殊的工程地质性质等因素，可将特殊土划分为黄土、红粘土、膨胀土、软土、盐渍土、多年冻土、填土、淤泥等。1、黄土，形成于第四系以来，在干旱半干旱气候条件下形成的，土颗粒成份以粉粒为主，含碳酸钙及少量易溶盐、并具有大孔隙和垂直节理、抗水性能差、易崩解和潜蚀、上部多具湿陷性等工程地质特征的土。按塑性指数可分为砂质黄土，IP10；粘质黄土，IP10。2、红粘土，颜色呈棕红、褐黄色，覆盖于碳酸盐系岩层之上，且液限等于或大于50%的高塑性粘土。红粘土经搬运、沉积后仍保留残积粘土的基本特征，且液限大于45%的为此生红粘土。红粘土具有遇水软化，失水收缩强烈、裂隙发育、易剥落等工程地质特征。3、膨胀土，土中粘粒成份主要由亲水矿物组成，具有吸水显著膨胀软化，失水急剧开裂，并能产生往复膨缩变化的粘性土。其详判指标：自由膨胀率Fs40%，蒙脱石含量M7，阳离子交换量CEC(NH4)170（mmol/kg）4、软土，天然孔隙比大于或等于1.0、且天然含水量大于液限的细粒土，它具有压缩性高（a1-20.5Mpa-1）、强度低（Cu30kpa）和具有灵敏结构性的土层。它包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。a、淤泥，在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性；当天然孔隙比大于或等于1.0但小于1.5的粘性土称淤泥质土。b、泥炭和泥炭质土，这类土是以有机质含量高而得名。一般呈深灰色或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的植物结构，浸水体膨，易崩解，植物残渣浮于水中，干缩现象明显，其有机质含量大于10%而小于或等于60%的称为泥炭质土；除有泥炭质土特征外，结构松散，土质很松，暗无光泽，干缩现象极为明显，且有机质含量大于60%的土称为泥炭。5、填土，是指人类活动在地表形成的任意的土层，它的组成成份复杂，堆填方法、时间和厚度都是随意的。填土主要分布在古老镇和工矿区的范围以及疏浚河道的排淤区。填土按照其物质组成和堆填方式可以分为素填土、杂填土、冲填土及填筑土四类:杂填土，土中含有较多的建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂质；素填土，由碎石类土、砂类土、粉土、粘性土等一种或几种组成，不含杂质或杂质很少；冲填土，有水力冲填泥、砂等而组成。填筑土，是指有计划、有质量控制的经人工按一定标准夯实、压密的土，如高速公路路堤。6、关于耕植土或种植土：工民建筑中称耕植土，铁路中称种植土，指地表具有一定肥力生长有植物的土，亦称土壤。二、各类土的工程地质性质描述（一）、碎石类土包括角砾、圆砾、卵石、块石、漂石。描述内容为颜色、湿度、密实度、颗粒级配、磨圆度、母岩成份、颗粒风化程度、充填物性质和充填程度等。颜色，按少前多后的原则，次要颜色写在前面，主要颜色写在后面，如黄褐色指以褐色为主，黄色次之。湿度，按湿度分为稍湿、潮湿、饱和三级，地下水位以下的碎石类土应描述为饱和。颗粒级配，描述时主要评价其主要粒径范围，如圆砾描述圆砾一级中2-20mm的含量约占全重的多少（大于50%），200mm以上占全重的多少（小于50%）。（颗粒级配可分为良好、一般、和差三级），级配好的分选性差、级配差的分选性好。如果卵石土中卵石所有粒径相差不大，则其分选性好，说明其搬运距离长，若其大小混杂，则说明其分选性差。磨圆度可分为浑圆形，次圆形、次棱角状、棱角状。磨圆度好的为浑圆形及次圆形；反之磨圆度差为次棱角状和棱角状。密实度的划分通常分为松散、稍密、中密、密实四级，公路规范中只分松散、中密、密实三级，但其松散一级中可细分为稍松和极松，与铁路和工民建基本相同。母岩成份，指组成碎石土的原岩，如卵石土中有石英砂岩、灰岩、板岩、砂岩、硅岩等坚硬的母岩成份。颗粒的风化程度和岩石风化程度一样，分为全风化、强风化、弱风化、微风化、未风化五级。一般全强风化的颗粒易被手捏、折碎，弱风化则不易被折碎充填物性质包括充填成份，是砂类土还是粘性土；比如对某地圆砾土描述如下：圆砾土，灰褐色，潮湿，密实。粒径一般2-30mm，其中2-20mm含量约占35%-40%，直径20-30mm约占15%-20%，浑圆状，圆砾成份为硅质岩、砂岩，砂岩颗粒为强风化，用手易折断。中粗砂充填，含5%的粘土，土芯取样为散状。碎石土的密实鉴别见下表。密实度骨架颗粒含量和排列可挖性可钻性动探击数工程等级松散骨架颗粒质量小于总质量的60%，排列混乱，大部分不接触。锹可以挖掘井壁易坍塌从井壁取出大颗粒后，立即塌落。钻进较易，钻杆稍有跳动，孔壁易坍塌。加重冲击锤冲击时钻杆可能不跳动N63.55时为松散，5N63.510为稍密稍密中密骨架颗粒质量等于总质量的60-70%，呈交错排列，大部分接触。锹可以挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出大颗粒处，能保持凹面形状钻进较困难，钻杆、冲击锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌现象。10N63.520密实骨架颗粒质量大于总质量的70%，呈交错排列，连续接触。锹镐挖掘困难，用撬棍方能松动。钻进困难，钻杆、冲击锤跳动剧烈，孔壁较稳定。N63.520（二）、砂土包括粗砂、中砂、细砂、粉砂。描述内容为颜色、湿度、密度、颗粒级配、颗粒形状、矿物成份、粘土含量等。1、砂类土按密实程度同样可分为松散、稍密、中密、密实、四级。其判别标准贯入锤击数位依据，见下表：砂类土密实程度划分密实程度标准贯入锤击数N工程等级密实N30中密15N30稍密10N15松散N102、砂土野外鉴别：粉砂：大部分颗粒与小米粉近似，干燥时颗粒少部分松散，大部分胶结（稍加压即能分散）湿润时用手拍后表面有显著翻浆现象。细砂：大部分颗粒与粗玉米粉（0.1mm近似），干燥时大部分颗粒松散，小量胶结，胶结部分稍加碰撞即散，湿润时用手拍后表面有水印，偶有轻微粘着感。中砂：有一半以上颗粒与砂糖或白菜籽(0.25mm)近似，干燥时颗粒基本分散，部分胶结，胶结部分一碰即散，湿润时用手拍后表面偶有水印，物粘着感。粗砂：有一半以上颗粒比小米粒（0.5mm）大，干燥时颗粒完全分散，个别胶结，湿润时用手拍后表面无变化，无粘着感。（三）、粉土应描述颜色、湿度、密实度，包含物、摇震反应、光泽反应、干强度、韧性等。（粉土密实度目前尚只能根据室内土工试验结果判定，在实际工作中以标准贯入锤击数进行判别时可参照砂类土进行，将上表锤击数适当降低3-5击。）粉土密实度分类 粉土湿度分类空隙比e密实度含水量w湿度e0.75密实w20稍湿0.75e0.90中密20w30潮湿e0.90稍密W30饱和摇震反应试验是指将软塑至流动的小土块捏成土球，放在手掌上反复摇晃，并以一手掌震击此手掌，土中自由水渗出，球面呈现光泽：用二手指捏土球放松后水又被吸入，光泽消失。根据上述渗水和吸水反应快慢，可区分为：立即渗水及吸水者为反应快;渗水及吸水中等者为反应中等；渗水及吸水慢或不渗不吸者为反应慢或无反应。干强度试验是指将一小块土捏成团，风干后用手指碎、掰断及捻碎。根据用力的大小区分为：很难或用力才能捏碎或掰断者为干强度高；稍用力即可捏碎或掰断者为干强度中等；易于捏碎和捻成粉末为干强度低。韧性试验是指将含水量略大于塑限的土块在手中揉捏均匀，然后在手掌中搓成直径为3mm的土条，在揉成土团，根据再次搓条的可能性，可区分为：可能揉成团，再搓成条，捏而不碎者为韧性高;可再揉成团，捏而不易碎者为韧性中等；勉强或不能再揉成团，稍捏或不捏即碎者，为韧性低。比如对某一种粉土的野外描述如下：粉土，黄褐色，稍湿、中密，含3%铁锰核颗粒，摇震反应中等，有光泽，干强度低，韧性低。粉土的野外鉴别方法：无光滑面，切面比较粗糙，手感有细颗粒，无粘滞感或有轻微粘滞感，湿土能搓成2-3mm的土条，有明显的摇震析水反应，干土用手很易捏碎，一般不粘着物体，干后一碰就掉。（四）、粘性土的描述粘性土包括粘土、粉质粘土等。应描述颜色，塑性状态、包含物、光泽反应、摇震反应、干强度、韧性、土层结构等。粘土的野外鉴别方法：湿润时用刀切，切面非常光滑，刀刃有粘腻阻力，用手捻摸土有滑腻感，当水分较大时，极易粘手，感觉不到颗粒存在，湿土极易粘着物体（包括金属与玻璃），干燥后不易剥去，用水反复洗才能去掉；能搓成小于0.50mm的土条（长度不短于手掌），手持一端不致断裂。干土坚硬，类似陶器碎片，用锤击才能打碎，不易成粉沫。粉质粘土的野外鉴别方法：湿润时用刀切稍有光滑面，切面规则，用手仔细捻摸感觉有少量细颗粒，稍有滑腻感，有粘滞感，湿土能粘着物体，干燥后容易剥掉，湿土能搓成0.5-2mm的土条，干土用锤击易碎，用手难捏碎。粘性土的状态分类工民建标准（GB50021-2001）液性指数状态液性指数状态I10坚硬0.75I10.1.00软塑0I10.25硬塑I11流塑0.25I10.75可塑铁路及公路分类标准液性指数状态液性指数状态I10坚硬0.50I11.00软塑0I10.50硬塑I11流塑工民建勘察中粘性土塑性状态野外判别方法：坚硬，冲钻困难，冲锤有反弹现象，钻杆跳动较强烈。取出土芯用手指按很难留下指纹，标准贯入锤击数一般大于35击；硬塑，冲钻较易，冲锤无反应反弹或有轻微反弹，钻杆一般不跳动，取出土芯用手指用力按可留下指痕；标准贯入锤击数一般等于18-35击/30cm;可塑，冲钻易，取出土芯易搓成团，标准贯入锤击数一般为7-18击/30cm;软塑，冲钻很易，土芯很易搓成团，可直接搓条，标准贯入锤击数一般为2-7击/30cm;(在公路或铁路勘察中，用标准贯入试验判定塑性状态目前尚缺少经验，一般可认为软塑状粘性土标准贯入锤击数一般为2-12/30cm击；硬塑状标准贯入锤击数一般为12-35/30cm击，本人认为公路或铁路勘察只划分坚硬、硬塑、和软塑、流塑四种状态，缺少“可塑”状态，可认为若其软塑亦按2-7击不当，应提高至12击为宜，这样做出的结果与室内试验结果更吻合)。三、岩石的分类及工程地质描述自然界的岩石多种多样，从地质成因上分岩浆岩（如：花岗岩、玄武岩）沉积岩（如：砂岩、砾岩、灰岩）和变质岩（如：板岩、大理岩）三大类，岩土工程勘察中一般先确定其地质名称，再按风化程度，强度等在进一步分级。（一）岩石分类1、按风化程度分类铁路按五级分类，分为未风化、微风化、弱风化、全风化、公民建行业按六级分类，分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化、残积土六级。实际施工中，由于孔深浅，很能钻到未风化，公路未列出未风化一级，分为微风化、弱风化、强风化和全风化四级。各级风化特征及工程性质见下表：风化等级名称风化特征坚硬程度钻探取样未风化组织结构基本未变，除泥质岩可及大锤击碎外，其余岩累不易击碎，放炮才能掘进。岩心段长一般大于100cm。微风化组织结构基本未变，沿节理面有铁锰质渲染，矿物质基本未变无疏松物质。要用大锤和楔子才能剖开，泥质岩可以用大锤可以击碎，放炮才能掘进。岩心段长一般50-100cm。弱风化组织结构部分破坏，裂隙风化较重，矿物质稍微变质，沿节理面出现矿物风化。可用大锤击碎，用手锤不易击碎大部分需放炮掘进。岩心段长一般10-50cm需岩芯钻方可钻进。强风化组织结构大部分破环，矿物成分已显著变化，长石、云母已风化成次生矿物，颜色变化，疏松物质与坚硬块体混杂。用手锤可击碎，用搞可以掘进，用锹则很难掘进。碎块手可掰碎。冲钻反弹强烈，干钻可钻进。水钻快，钻进速度不均匀。岩芯多呈碎块状，极少部分段长5-10cm动探基数大于20击。全风化组织结构已全部破坏，矿物成份除石英外已风化成土状，基本不含坚硬块体。用手可捏碎，用锹可以掘进，用锄头易挖。可以冲钻，土芯成柱状、标贯击数小于50击。备注：上表中的标贯、动探判断风化度仅供参考，并无规范说明。大致可以这样认为，硬质岩石的强风化动探的锤击数应很大，可能每10cm的锤击数会大于50击，而软岩石则不一定。如全风化中标贯值最小值很难定首先是从风化特征，再从坚硬程度综合定名，其标贯一般大于25击/30cm。花岗岩的风化程度判断判断则有规范规定：N30击时为残积土，30N50时为全风化，50N（200）时为强风化。岩石按坚硬程度划分1、铁路与公民建岩石坚硬程度划分为5级，铁路分为极硬岩、硬岩、较软岩、软岩和极软岩；工民建分为坚硬岩、较硬岩、软岩、和极软岩五级，可从定性与定量两方面划分，见下表：坚硬程度定性鉴定饱和单轴抗压强度(M