第四章 上海交大 工程地质课件课件

1、第四章第四章 土的工程性质与分类土的工程性质与分类E4.1 4.1 土的组成与结构、构造土的组成与结构、构造E4.2 4.2 土的物理力学性质及其指标土的物理力学性质及其指标 E4 4. .3 3土的工程分类土的工程分类E4 4. .4 4 土的成因类型特征土的成因类型特征 E4.5 4.5 特殊土特殊土固体矿物颗粒固体矿物颗粒 （固相）（固相）土中气体土中气体（气相）（气相） 土中水土中水（液相）（液相）4.1 土的组成与结构、构造土的组成与结构、构造4.1.1 4.1.1 土的粒度成分土的粒度成分基本概念基本概念粒度、粒组粒度、粒组粘粒粘粒粉粒粉粒砂粒砂粒圆粒圆粒碎石碎石块石块石0.005

2、0.075260200巨粒巨粒粗粒粗粒细粒细粒土的粒径级配土的粒径级配（1）定义）定义 工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示，称为土的粒径级配。量的百分数来表示，称为土的粒径级配。（2）粒径分析方法）粒径分析方法 筛分法（筛分法（d0.075mm的土）的土） 密度计法（密度计法（d0.075mm的土）的土） 由级配曲线可以直观地判断土中各粒组的含量情况，如果曲线陡峻由级配曲线可以直观地判断土中各粒组的含量情况，如果曲线陡峻( (曲线曲线C)C)，表示土粒大小均匀，级配不好；反之，曲线平缓（曲线，表示土粒大小均匀，级配不好；反之，曲线平缓（

3、曲线B B），），则表示土粒大小不均匀，但级配良好。则表示土粒大小不均匀，但级配良好。 4.1.2 土的土的矿物成分矿物成分（1 1）原生矿物）原生矿物（2 2）次生矿物）次生矿物 （3 3）可溶性盐类及易分解矿物）可溶性盐类及易分解矿物（4 4）腐植质（有机质）腐植质（有机质）4.2.1 土的三相比例指标土的三相比例指标土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主也间接反映土的工程性质。土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。t 三相指标的定

4、义三相指标的定义4.2 土的物理力学性质及其指标土的物理力学性质及其指标固相固相液相液相气相气相土颗粒土颗粒土中水土中水土中气土中气土的三相指标中，土的三相指标中，土粒比重土粒比重Gs ，含水量含水量和和密度密度是通过试验测是通过试验测定的，可以根据三个基本指标换定的，可以根据三个基本指标换算出其余各指标算出其余各指标1)1 (1wsdwsGGeeeGVVmwswVssat1)(eGwssat1) 1(eGVmVVSsWVwVwrl无粘性土无粘性土密实度密实度l粘性土的物理特征粘性土的物理特征含水量含水量土的物理状态指标土的物理状态指标4.2.2 无粘性土的紧密状态无粘性土的紧密状态（1）孔隙

5、比）孔隙比e 优点：简单方便优点：简单方便 缺点：无法反映土的级配因素缺点：无法反映土的级配因素0.60.750.85松散松散中密中密密实密实稍密稍密（2）相对密度）相对密度Dr 定义：定义： 优点：计入土的级配因素，理论上比较优点：计入土的级配因素，理论上比较 完善。完善。 缺点：天然孔隙比难以获取，且缺点：天然孔隙比难以获取，且e emaxmax, ,e eminmin 的测定受人为的影响较大。的测定受人为的影响较大。minmaxmaxreeeeD4.2.3 粘性土的物理特征粘性土的物理特征 液限、塑限、缩限液限、塑限、缩限 塑性指数塑性指数 液性指数液性指数 灵敏度灵敏度v液限、塑限、缩

6、限液限、塑限、缩限 一、定义 液限液限WL、塑限塑限Wp、缩限缩限Ws 二、测定方法 液塑限联合测定法液塑限联合测定法wSWpWL液态液态固态固态塑态塑态半固态半固态04.4 土的成因类型特点4.4.1 残积土残积土Qel特征特征易溶物质被淋滤易溶物质被淋滤和母岩在成分上有直接的关系和母岩在成分上有直接的关系颗粒大小不一，棱角明显颗粒大小不一，棱角明显厚度变化较大厚度变化较大母岩母岩残积土残积土4.4.2 坡积物坡积物 Qdl特征 经过松散 成分和基岩无关系 颗粒小，有棱角 厚度小 ABC A 地下水深埋带 B 地下水溢出带C 周期性干湿循环带 4.4.3 洪积物（洪积物（Qpl）Cut er

7、osionV字型河谷（上游）Side erosion and sedimentation U字型河谷（中游）Sedimentation成形型河谷地上河 （下游）4.4.4 冲积土冲积土 (Qal)4.4.5. 湖积物湖积物(QL)4.4.6 海积物海积物(Qm) 4.4.7 风积物风积物(Qeol)风积砂风积黄土4.4.8 冰积物冰积物(Qgl) 4.5 特殊土的主要工程性质特殊土的主要工程性质 黄黄 土土 膨胀土膨胀土 软软 土土 冻冻 土土 红红 土土4.5.1 黄黄 土土2002 2002 春季沙尘暴春季沙尘暴中国沙尘暴路径中国沙尘暴路径4.5.2 膨胀土膨胀土 膨胀土是颗粒高度分散，成

8、分以粘土膨胀土是颗粒高度分散，成分以粘土矿物为主，对环境湿热变化敏感的高液限矿物为主，对环境湿热变化敏感的高液限粘土。其主要特征是：粘土。其主要特征是： 其主要特征是：其主要特征是： 粘粒粘粒(40%40%； 5 5）天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂）天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发育隙发育, ,稳定性差。浸水后或被扰动时稳定性差。浸水后或被扰动时, ,强度骤然降低。强度骤然降低。 4.5.3 软土软土初期含水比初期含水比( () )151151土粒子密度土粒子密度( (g/cm3)g/cm3)2.722.72液性限界液性限界( () )110110塑性限界塑性限界(

9、() )3636塑性指数塑性指数74740204060801000.0010.010.11粒径（mm） 天然孔隙比大于或等于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且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土，包括淤泥、土应判定为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。4.5.4 4.5.4 红粘土红粘土 碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成的棕红，褐黄等色，液限等于或大于的棕红，褐黄等色，液限等于或大于50%50%的高塑性的高塑性粘土称为红粘土。红黏土及次生红黏土广泛分布于粘土称为红粘土。红黏土及次生红黏土

10、广泛分布于我国的云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、我国的云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西等地区的低山、丘陵地带顶部和山间盆地、洼湘西等地区的低山、丘陵地带顶部和山间盆地、洼地、缓坡及坡脚地段。地、缓坡及坡脚地段。 红黏土的特点和性质红黏土的特点和性质 1)1)天然的含水量高，一般为天然的含水量高，一般为40406060，有的高达，有的高达9090。 2)2)孔隙比大，天然孔隙比一般为孔隙比大，天然孔隙比一般为1.41.41.71.7，最高，最高2.02.0，具有大孔性。具有大孔性。 3)3)高塑性。液限一般为高塑性。液限一般为60608080，高达，高达110110；塑；塑限一般

11、为限一般为40406060，高达，高达9090；塑性指数一般为；塑性指数一般为20205050。 4)4)由于塑限很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处由于塑限很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，液性指数一般小于于坚硬或硬可塑状态，液性指数一般小于0.250.25。但是其饱和。但是其饱和度一般在度一般在9090以上，因此，甚至坚硬黏土也处于饱水状态。以上，因此，甚至坚硬黏土也处于饱水状态。 5)5)一般呈现较高的强度和较低的压缩性。一般呈现较高的强度和较低的压缩性。 6)6)不具有湿陷性，原状土浸水后膨胀量很小，但失水不具有湿陷性，原状土浸水后膨胀量很小，但失水后收缩剧烈。后收缩剧烈。 7)7)各种指标的变化幅度很大，具有高分散性。各种指标的变化幅度很大，具有高分散性。 8)8)具有表面收缩、上硬下软、裂隙发育的特征。具有表面收缩、上硬下软、裂隙发育的特征。 9)9)透水性微弱，多为裂隙潜水和上层滞水。透水性微弱，多为裂隙潜水和上层滞水。 红粘土红粘土4.5.5 冻土冻土 冻土冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。 1.1.冻土工程性质冻土工程性质 冻结时，土体体积膨胀，地基隆起，但冻土的冻结时，土体体积膨胀，地基隆起，但冻土的强度高，压缩性很低。融化时，土体体积缩小，强强度高，压缩性很低。融化时，土体体积缩小，强度急剧降