土木地质 第1章[3].ppt

1、1,第六节 岩石的工程性质及工程分类,一、 岩石的工程性质,（一）物理性质,1、密度和重度： 密度：单位体积的质量（）。（g/cm3）,2,第六节 岩石的工程性质及工程分类,一、 岩石的工程性质,（一）物理性质,3,第六节 岩石的工程性质及工程分类,一、 岩石的工程性质,（二）水理性质,1、吸水性：指岩石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。,吸水率:（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比。 饱水率:(150个大气压下或真空)吸入水量与干燥岩石质量之比。 饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。,4,第六节 岩石的工程性质及工程分类,一、 岩石的工程性质,（二）水理性质,3、软化性：指岩石浸水后强

2、度降低的性质。用软化系数KR表示。,4、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。,5,第六节 岩石的工程性质及工程分类,一、 岩石的工程性质,（二）水理性质,5、可溶性：指岩石被水溶解的性能。,6、膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能。,7、崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能。,6,第六节 岩石的工程性质及工程分类,一、 岩石的工程性质,（三）力学性质,1、变形：岩石受力后发生形状改变的现象。主要变形模量和 泊松比表示。,变形,7,第六节 岩石的工程性质及工程分类,一、 岩石的工程性质,（三）力学性质,2、强度：指岩石受力破坏时承受的最大应力。,（1、抗压强度：（烘干、垂直结构面受

3、压、单轴）,(2、抗拉强度：（一般用劈裂法）,(4、点荷载强度：,(3、抗剪强度,8,第六节 岩石的工程性质及工程分类,二、 风化作用,（一） 风化作用类型,定义：地表及地下一定深度的岩石，在自然因素作用下， 发生机械破碎和成分改变的过程。,指: 地表成因（主要指温度、水等）使得岩石产生机械崩解的过程,现象：热胀冷缩、冰劈、晶胀等,结果：使得岩石块体越来越小,1） 热胀冷缩作用：主要发生在昼夜温差变化大的地区。 2） 冰劈作用：主要发生在雪线附近。 （水结冰时，体积增加111，对两壁岩石产生96Mpa的压力） 3） 盐类结晶作用：主要发生在强烈蒸发的干旱地区。 （明矾结晶，体积膨胀50，压力达

4、40kg/cm2）,9,二、 风化作用,（一） 风化作用类型,第六节 岩石的工程性质及工程分类, 化学风化,指：岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。,1）溶解作用： 2）水化作用： 3）氧化作用： 4）碳酸化作用：,10,二、 风化作用,（一） 风化作用类型,第六节 岩石的工程性质及工程分类, 生物风化：指由生物活动过程引起的岩石风化。,1）生物物理风化：根劈作用 2）生物化学风化：有机酸侵蚀,现 象,根劈：根劈压力可达1015Kgcm2,植物、细菌,有机酸、硝酸、碳酸、亚硝酸,生物死亡,人类的工程活动促成风化作用,11

5、,二、 风化作用,（二）风化作用的影响因素,第六节 岩石的工程性质及工程分类,成分越单一，抗风化能力越强,浅色矿物抗风化能力强于暗色矿物,含Fe、Mg多的矿物较含Al、Si多的矿物抗风化能力弱,低,构 造：具定向构造的抗风化能力弱,强,12,二、 风化作用,（二）风化作用的影响因素,第六节 岩石的工程性质及工程分类,风化强烈,地形高差很大的山区，风化的深度和强度一般大于平缓地区,地形坡度大的部位风化层的厚度薄于坡度较平缓的部位,湿热地区化学风化强烈，干燥地区物理风化强烈,13,二、 风化作用,（三） 岩石风化程度分级,第六节 岩石的工程性质及工程分类,1、分级依据：,2、分级：（共五级） 未风

6、化 微风化 弱风化 强风化 全风化,14,二、 风化作用,（四）风化防治措施,第六节 岩石的工程性质及工程分类,风化防治措施：,15,三、岩石的工程分类,1、 按坚硬程度划分,第六节 岩石的工程性质及工程分类,坚硬岩 较坚硬岩 较软岩 软岩 极软岩 Rc：60MPa 60-30MPa 30-15MPa 15-5MPa 5MPa,2、 岩土（围岩）按施工工程分级：（铁路部门）,16,（一） 土的分类,第六节 岩石的工程性质及工程分类,1、颗粒分组（又叫粒组）：,液限：土从流动状态变为可塑状态的界限含水量。WL 塑限：土从可塑状态变为半固体状态的界限含水量。（搓条法）。WP 塑性指数：是液限和塑限

7、的差值。表示土处在可塑状态的含水量变化范围。,四、 特殊土的工程性质,17,（一） 土的分类,第六节 岩石的工程性质及工程分类,2、按颗粒级配（不同粒级的含量）分类,18,第六节 岩石的工程性质及工程分类,3、土的成因分类：,4、特殊土分类：,特殊土：指按区域性分布的，具有某种特殊性质的土。,（一） 土的分类,19,四、 特殊土的工程性质,第六节 岩石的工程性质及工程分类,（二）黄土,1、定义：在干旱气候条件下形成的一种淡黄色或褐黄色的特殊土。 2、成因和分布：沙漠下风处，即秦岭以北11个省市，面积64万km2。 主要在甘肃中部和东部、宁夏南部、陕西北部、山西北部，共 41.2万km2，厚10

8、0200m。 3、特征： （1）颗粒粒度：以粉砂为主，占60-70，其次为粘土。 （2）易溶盐含量高，碳酸盐类占10-30，其次为氯化物和硫化物。 （3）质地均一，结构松散，孔隙大，孔隙度为33-64。 （4）垂直节理发育。 （5）具湿陷性。 （6）颜色为淡黄、褐色或灰黄色。,20,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（二）黄土,4、分类：,（2）按形成年代分类,（3）按湿陷性分类,（1）按成因分类,21,四、 特殊土的工程性质,第六节 岩石的工程性质及工程分类,（二）黄土,5、主要工程地质问题 （1）黄土的湿陷性：地表局部汇水溶解潜蚀碟形洼地 （2）黄土陷穴：地下水潜蚀

9、地下洞穴塌陷（形成于地 下水水力梯度大的地方）。,6、湿陷性黄土的土质改良,(1) 重锤表层夯实：一般采用2.53.0t的重锤，落距 4.04.5m，可消除地下1.21.75m黄土层的湿陷性。 (2) 强夯：一般采用840t的重锤（最重达200t），落距 1020（最大达40m)的高度自由下落，击实土层。,22,第六节 岩石的工程性质及工程分类,(3) 土垫层：先将处理范围内的黄土挖出，然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯实。可消除地表下13m的黄土层的湿陷性。 (4) 挤密桩：先在土内成孔，然后在孔中分层填入素土或灰土并夯实。在成孔和填土夯实过程中，桩周的土被挤压密实，从而消除湿陷性。 (5

10、) 化学灌浆加固：通过注浆管，将化学浆液注入土层中，使溶液本身起化学反应，或溶液与土体起化学反应，生成凝胶物质或结晶物质，将土胶结成整体，从而消除湿陷性。,四、 特殊土的工程性质,（二）黄土,23,四、 特殊土的工程性质,第六节 岩石的工程性质及工程分类,（三）膨胀土,1、定义：由强亲水粘土矿物组成的，具有膨胀结构，以及强胀缩性，多裂隙性，强度衰减性的高塑性粘土。,2、成因和分布：风化的粘土矿物被流水带到东南部河流中下游沉积。当为蒙脱石、伊犁石时为膨胀土。主要分布在太行山秦岭四川盆地西缘云南下关这一线的东南边。,24,3、特征： （1）颗粒粒度：以粘土矿物为主，占35-50以上，其次为粉砂。

11、（2）矿物成分：以蒙脱石、伊犁石为主。 （3）具膨胀结构： （4）强烈胀缩性：,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（三）膨胀土,25,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（三）膨胀土,4、主要工程地质问题 （1）边坡膨胀和滑塌吸水后粘聚力为O，内摩擦角只有几度。 （2）基床翻浆冒泥。 （3）地基不均匀沉降。,26,防止水进入,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（三）膨胀土,1） 地基防治,防止水流失:水平和垂直隔水层,合理绿化。,5、膨胀土防治,27,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（三）膨胀土,5

12、、膨胀土防治,地表防护：排水沟 坡面加固：植被护坡 骨架护坡：片石护坡、拱形护坡 支挡措施：抗滑桩、挡墙,3）加大基础埋深，增大基础侧面摩擦力，或增加附 加压力克服土的膨胀。,28,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（四） 软土,1、定义：天然含水量大、压缩性高、承载力低，抗剪强度差的软塑流塑状粘性土。（如淤泥、淤泥质土）。,2、成因和分布：河流入海口、湖沼洼地等静水或缓慢流水下沉积，并经生物化学作用而成。主要分布在长江三角洲、珠江三角洲、洞庭湖、洪泽湖、太湖、湖、滇池、牛轭湖、沼泽等地。,29,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（四） 软土,3

13、、特征： （1）颗粒粒度以粘土为主，可达6070，其次为粉砂。 （2）矿物成分以伊犁石为主，有机质可达89。 （3）具典型的蜂窝状结构，孔隙度在5065之间。 （4）具层理性。,4、主要工程地质问题 （1）承载力低：一般容许承载力为0.1MPa，有时甚致低于0.04MPa。 （2）压缩性高、沉降量大、固结慢。 （3）触变性。 （4）流变性。,30,1）排水砂井：=0.4-2.0m，灌入中、粗砂。 2）砂垫层； 3）抛石挤淤和爆破排淤。 4）生石灰桩 5）强夯：锤重10-20t，升高10-40m，自由下落，靠冲击力使 软土迅速排水，加固深度达11-12m。 6）旋喷桩： 7）换填土； 8）软沉井； 9）堆截顶压。,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（四） 软土,5、软土的防治,31,2、多年冻土 1）定义：冻结状态持续三年以上，甚致百年不化的冻土。 2）成因和分布：,1、季节性冻土 1）定义：冬季冻结，夏季全部融化的特殊土。 2）成因和分布：高纬度冻土。长江以北。 3）主要工程地质问题：冻胀融沉性。,定义：温度低于0，并含有冰的特殊土。,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（五） 冻土,32,第六节 岩石的工程性质及工程分类,四、 特殊土的工程性质,（五） 冻土,3、主要特征： （1