工程地质基础知识之工程地质性质23

2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所1工程地质李子生二零一四年九月EngineeringGeology2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所2第6章岩土的工程地质性质一、土的工程地质特征土由岩石风化、剥蚀、搬运、沉积而成。土的组成、物理力学性质、分类等内容在《土力学》中讲授。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所31、砾石土特征1、砾石土特征：⑴颗粒大；⑵孔隙多；⑶透水性强；⑷压缩性低；⑸强度高；⑹承载力比较高，一般为良好的天然地基。问题：透水、涌水、渗漏等。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所42、砂土特征2、砂土特征：⑴颗粒比较大；⑵孔隙比较多；⑶透水性比较强；⑷压缩性低；⑸强度比较高；2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所52、砂土特征⑹承载力比较高。一般中粗砂为良好的天然地基，粉细砂较差。存在问题：⑴中粗砂的涌水、渗漏等问题。⑵粉细砂的流砂、管涌、液化等问题。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所63、粘性土特征3、粘性土特征：粘性土含有大量粘土矿物，颗粒很细，其性质与粘粒含量、含水量、孔隙比等有关。例如：粘粒含量↑，则变形↑，强度↓，透水性↓含水量↑，则变形↑，强度↓，2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所74、特殊土4、特殊土（1）淤泥类土：是典型的软弱地基土。其含水量(w＞50%)、孔隙比（e＞1）很高；压缩性高（α＞10kPa-1）；透水性差（k＜10-6～10-8cm/s）；强度很低。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所8（2）填土（2）填土：包括素填土、冲填土和杂填土三种。①素填土：由碎石、砂土、粉土或粘土中的一种几种组成，含有较少杂质。其性质与其密实度和均匀性有关。经过压实的素填土其性能比较好。自然压实粘土约经10年；粉土约经5年；砂土约经2年素填土可作一般的天然地基。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所9（2）填土②冲填土：水力冲填泥砂形成，其含水量高，透水性差，多呈软～流塑状态，其压缩性高，强度低。③杂填土：其成分复杂，含有垃圾、废料等，密实度极不均匀，承载力和变形差异大，是典型的不良地基。此外，还有膨胀土、残积土、盐渍土、冻土等特殊土。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所10二、岩石的工程地质特征二、岩石的工程地质特征包括岩石的物理性质、水理性质和力学性质三部分。（一）岩石物理性质:1、重力性质：①重力密度（或比重）：岩石中固体颗粒与4℃水的重力之比值。约为2.5～3.3。②重度：单位体积的岩石重力。约为22～30kN/m3。2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所112、孔隙性质质2、孔隙性质质：岩石含有有孔隙、裂裂隙的性质质，常用孔孔隙率（n）表示。岩石内孔隙隙、裂隙体体积与总体体积之比。。表示岩石石内孔隙、、裂隙的发发育程度。。2022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所12（二）岩石水水理性质（二）岩石水水理性质:岩石与水作用用的性质，如如透水、溶解解、软化等性性质。1、吸水性：表示岩石吸水水的性质，用用吸水率w1和饱水率w2表示。w1为常压下岩石石吸水的能力力，即岩石所所吸水分与风风干岩石的重重力之比。w2为高压或真空空条件下岩石石吸水的能力力。饱水系数=w1/w22022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所13（二）岩石水水理性质2、透水性：水通过岩石的的能力，与裂裂隙、孔隙的的大小及连通通程度有关。。用渗透系数数表示。3、溶解性：岩石的化学成成分溶于水的的性质。4、软化性：岩石受水作用用强度降低的的性质。与其其矿物成分、、结构、构造造特征有关，，如岩石中粘粘土矿物含量量高，孔隙率率大，则易受受软化。用饱 水、风风干岩石的强强度之比表示示软化系数。。2022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所14软化系数越小小，则岩石在在水作用下强强度和稳定性性越差。一般软化系数数小于0.75的岩石，则为为强软化岩石石，其工程性性质较差。2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所155、抗冻性5、抗冻性：岩石抵抗冰冰冻作用的的能力。因因孔隙、裂裂隙水结冰冰时产生膨膨胀压力，，使岩石的的强度和稳稳定性遭受受破坏而降降低。岩石的抗冻冻性用岩石石冻结前后后的抗压强强度降低率率表示。强强度降低率率小于25%，则为抗冻冻；反之为为不抗冻。。2022/11/26广东工业业大学岩岩土工程程研究所所16常见岩石石的物理理性质和和水理性性质指标标2022/11/26广东工工业大大学岩岩土工工程研研究所所17（三））岩石石力学学性质质岩石力力学性性质包包括岩岩石的的强度和和变形形性质质。1、岩石石的变变形性性质：⑴σ～ε关系的的非线线性。因岩石石内存存在孔孔隙、、裂隙隙，在在较小小荷载载作用用下孔孔隙、、裂隙隙即产产生闭闭合，，出现现不可可恢复复的塑塑性变变形。。因此此其σ～ε为非线线性。。且其其重复复加载载时，，σ～ε曲线的的滞回回环逐逐渐变变窄而而长。。如图图7－2所示。。2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所181、岩石的变变形性质2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所191、岩石的变变形性质⑵变形的各向向异性。因内部结构构弱面的影影响，变形形的各向异性表现为：E∥＞E⊥即：∥结构弱面面，E↑，变形小；；⊥结构弱面面，E↓，变形大。⑶三向状态态下岩石呈呈塑性。2022/11/26广东东工工业业大大学学岩岩土土工工程程研研究究所所202、岩岩石石的的强强度度性性质质⑴抗压压强强度度＞＞抗抗剪剪强强度度＞＞抗抗拉拉强强度度；；表表现现为为脆脆性性特特征征。。不不同同岩岩石石的的抗抗压压强强度度相相差差悬悬殊殊，，一一般般为为5～300MPa。常常见见岩岩石石的的抗抗压压强强度度和和抗抗拉拉强强度度见见表表7－3。⑵三三向向抗抗压压强强度度＞＞二二向向抗抗压压强强度度＞＞单单向向抗抗压压强强度度。。⑶强强度度的的各各向向异异性性。。因因内内部部结结构构弱弱面面的的影影响响，，强强度度的的各向向异异性性表现现为为：：R∥＜R⊥即：：∥结结构构弱弱面面，，R↓↓，强强度度小小；⊥结结构构弱弱面面，，R↑↑，强强度度大大。2022/11/26广东东工工业业大大学学岩岩土土工工程程研研究究所所212022/11/26广东东工工业业大大学学岩岩土土工工程程研研究究所所22（四四））