单元工程地质与勘察

1工程地质与勘察同济大学出版社1目录1.1工程地质常识1.2土的特性1.3工程地质勘察21.1工程地质常识3

地质构造在层状岩体中表现最显著，主要有褶皱构造和断裂构造两种基本类型。１．地质年代基本概念把地史划分为5个代，代以下再分纪、世等；与地质时代单位相应的地层单位称界、系、统等。地质时代单位有代、纪、世、期、时。42.第四纪沉积物“沉积土”基本上是在离我们最近的新生代第四纪（Q）形成的（距今约160万年），因此把土称为“第四纪沉积物”。由于沉积历史不长，尚未胶结岩化，通常是松散软弱的多孔体，与岩石的性质有较大的差别。残积土el岩石风化后残留在原地形成的土。

洪积土pl由暂时性洪流，将山区高地的碎屑物质携带至沟口或平缓地带堆积形成的土。

坡积土dl位于山坡上方的碎屑物质，在流水或重力作用下运移到斜坡下方或坡麓处堆积形成的土。冲积土al碎屑物质经水流搬运，在谷地、平原及河口地带堆积形成的土。淤积土在静水或缓慢流水中堆积而形成的土。冰积土碎屑物质或块石在冰川作用的搬运下，在谷地或沟口堆积所形成的土。风积土岩石风化碎屑物质经风力搬运作用至异地降落，堆积所形成的土。海积土mQ碎石、卵石土、砂土分布于沿岸滨海地带。粘性土在沿海河口，岸滩广泛分布51.地质构造

轴面Pivot枢纽翼部翼部向斜背斜轴面轴轴倾没角6

褶曲要素:为了正确描述和表示褶曲在空间的形态特征，对褶曲的各个组成部分给予了一定的名称，称为褶曲要素，褶曲要素主要有：7

断裂构造1）按与岩层产状的关系分类①走向节理与所在岩层走向大致平行；②倾向节理与所在岩层走向大致垂直；③斜交节理与所在岩层走向斜交。④岩层走向

分为二大类，一类是没有或只有微小断裂变位的节理；另一类是沿着断裂面有明显的相对位移的断层。断裂构造是地壳上发育最广泛的地质构造。8断层

断层是指岩石在构造应力作用下发生断裂，沿断裂面两侧的岩块发生明显的相对位移的断裂构造。断层倾角下盘断层走向断层面上盘相对移动方向9断层的组合类型10一般将水水在空隙隙中存在在的形式式分为五五种，即即：气态态水、结结合水、、毛细水水、重力力水、固固态水。。图1-10包气带 基本概念念11岩土按其其透水性性的强弱弱分为透透水的、、半透水水的和不不透水的的三类。。表1-3给出出常见岩岩土在常常压下按按透水程程度的分分类。表1-3岩岩土按透透水程度度的分类类透水程度渗透系数k（m/d）岩土名称良透水的>10砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石透水的10～1.0粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石弱透水的1.0～0.01粘质粉土、细裂隙岩石微透水的0.01～0.001粉砂、粉质黏土、微裂隙岩石不透水的<0.001黏土、页岩2水文地地质12地下水分类及其其特征按地下水水的埋藏藏条件，，可将地地下水分分为包气气带水、、潜水和和承压水水三类；；土壤水包气带表表层土壤壤中的气气态水、、结合水水、毛细细水和下下渗的重重力水统统称为土土壤水。。上层滞水水贮存于包包气带中中局部隔隔水层之之上的重重力水称称为上层层滞水。。潜水埋藏在地地面以下下第一个个稳定隔隔水层之之上具有有自由水水面的重重力水叫叫潜水。。13承压水充满于两两个稳定定的隔水水层之间间的含水水层中的的重力水水称为承承压水。。其上部部的隔水水层称作作隔水顶顶板，下下部的隔隔水层称称作隔水水底板。。14地下水对对土木工工程的影影响（1）地面沉降降（2）地地面塌陷陷15（3）流流砂16（4）管管涌17（5）浮浮托作用用当当建筑物物基础底底面位于于地下水水位以下下时，地地下水对对基础底底面产生生静水压压力，即即产生浮浮托力。。地下水水不仅对对建筑物物基础产产生浮托托力，同同样对其其水位以以下的岩岩石、土土体也产产生浮托托力。（6）基基坑突涌涌当当基坑下下伏有承承压含水水层时，，开挖基基坑减小小了隔水水层顶板板的厚度度。当隔隔水层较较薄经受受不住承承压水头头压力作作用时，，承压水水的水头头压力会会冲破基基坑底板板，这种种工程地地质现象象称为基基坑突涌涌。（7）地地下水对对混凝土土的侵蚀蚀181.2土的特特性性19物理风化化产物，石石英、长长石、云云母等。。颗粒粗，为砂、砾组组主要成分分。（1）原原生矿物物化学风化化产物，颗粒细，为粘粒组的的主要成分分。（2）次次生矿物物化学性质质稳定，，水稳性性强。颗粒细，，比表面面积大，，活性大大，亲水水性强。。1.土的的三相组组成土的固体体颗粒———土的矿物物成分20a.粘粘土矿物物复合的铝铝－硅酸酸盐晶体体，片状状。高岭石：：伊利石：：蒙脱石：：亲水性：蒙脱石>伊利石石>高岭岭石b.倍倍半氧化化物及次次生二氧氧化硅c.可可溶性次次生矿物物（3）有有机质蒙脱石21粉粒的矿矿物成分分是多样样性的，，主要是是石英和和MgCO3、、CaCO3等等难溶盐盐的颗粒粒；土颗粒的的大小和和形状在自然界界中存在在的土,都是由由大小不不同的土土粒组成成的，土土的粒径径由粗到到细逐渐渐变化时时,土的的性质相相应地发发生变化化。因此此可将大大小相近近，性质质相似的的颗粒划划归为一一组，称称为粒组组，划分分粒组的的分界尺尺寸称为为界限粒粒径。常常用200、、20、、2、0.075、0.005mm把土粒分分为六大大粒组:漂石(块块石)颗颗粒、卵石(碎碎石)颗颗粒、圆砾（角角砾）颗颗粒、砂粒、粉粒及粘粘粒。见下表。。粘土的矿矿物成分分主要有有粘土矿矿物、氧氧化物、、氢氧化化物和各各种难溶溶盐类，，它们都都是次生生矿物。。2220200.075~0.010.1~0.07523土的颗粒粒级配（（粒径级级配）土粒大小小及其组组成情况况，通常常以土中中各个粒粒组的相相对含量量（各粒粒组占土土粒总量量的百分分数）来来表示，，称为土土的颗粒级配配。用途：这是决定定无粘性性土工程程性质的的主要因因素。用用它作为为确定土土的名称称和选用用建筑材材料的重重要依据据。粒径径分分析析方方法法颗分分试试验验：：（（1））筛筛分分法法：：粒粒径径>0.075mm。。（2））比比重重计计法法或或移移液液管管法法：：粒粒径径<0.075mm。。颗分分曲曲线线：：根根据据颗颗分分试试验验成成果果，，可可以以绘绘制制颗粒粒级级配配曲曲线线。如如下下图图。。2425级配配良良好好的的判判别别：：由曲曲线线的的坡坡度度大大致致可可判判别别土土的的均均匀匀程程度度，，如如曲曲线线较较陡陡，，则则表表示示粒粒径径大大小小相相差差不不多多，，土土粒粒较较均均匀匀；；反反之之，，曲曲线线平平缓缓，，则则表表示示粒粒径径大大小小相相差差悬悬殊殊，，土土粒粒不均匀匀，，即即级级配配良良好好。。利用用不不均均匀匀系系数数Cu和曲曲率率系系数数Cc定量量判判别别：：Cu<5级配不良；Cu>5级配良好。

Cc反应曲线的整体形状，过大或过小都表示缺乏中间粒径。对砂类土，当同时满足3~15=cuCC和时，级配良好。>60102301060/dddCddCcu==.26土中中的的水水固态自由水气态液态结合水重力水毛细水强结合水弱结合水土的的三三相相组组成成———土中中的的水水和和气气体体粘性土的性质基本本概概念念：：27（一一））土土中中水水：：1.结晶水

存在于矿物结晶中的水，只有在高温（>105C）下，才能从矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。2.结合水

受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛细水重力水自由水弱结合水强结合水与土粒表面结合的水结合水土粒矿物内部的水-结晶水土中水28105oO-2H+H+粘土土颗颗粒粒水分分子子极性性2.土土中中的的气气体体29强结合水弱结合水自由水（1）强结合水：没有溶解盐类的能力，不能传递静水压力，牢固地吸附于土粒表面，其性质接近于固体，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。（2）弱结合水：厚度较强结合水大，具有较高的粘滞度、抗剪强度，仍不能传递静水压力。当含量较多时，使土具有一定的可塑性。3.自由水（1）重力水：在土中流动的水，受重力作用。（2）毛细水：由于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用，土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升，形成毛细水。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。30（二二））土土中中气气1.开敞敞气气体体：：对对土土无无影影响响；；2.封闭闭气气体体：：使使土土的的渗渗透透性性减减小小，，弹弹性性增增大大和和拖拖延延了了土土的的压压缩缩和和膨膨胀胀变变形形随随时时间间的的发发展展。。2.土的结构和构造（如下图）土的结构：单粒结构；蜂窝结构（粒径0.075~0.005mm）；絮状结构（粒径<0.005）。31单粒粒结结构构蜂窝窝结结构构絮状状结结构构32土的的结结构构变变化化（1））砂砂土土的的振振动动密密实实和和液液化化1964年6月16日日本新瀉7.5级地震

33分散构造裂隙构造土的的构构造造土的的构构造造分分为为层层理理构构造造、、分分散散构构造造和和裂裂隙隙构构造造。。34表示示土土的的三三相相组组成成比比例例关关系系的的指指标标,称称为为土土的的物物理理性性质质指指标标。。一、、指指标标定定义义为了了便便于于说说明明和和计计算算，，用用三三相相组组成成示示意意图图来来表表示示各各部部分分之之间间的的数数量量关关系系。。气水土

粒3.土的的物物理理性性质质指指标标35（一一））土土粒粒比比重重（（土土粒粒相相对对密密度度））dsds可用用比重重瓶瓶法法测定,但但由于变变化幅度度不大（（2.6~2.8),通常可可按经验验数值选选用，如如下表。。粘性土土的名称称砂土粉土粉质粘土土粘土土粒比重重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76土粒比重重参考值值36（二）土土的含水水量%sWmm=w含水量是是标志土土的湿度度的一个个重要物物理指标标，一般般用烘箱法测定。（三）土土的密度度土的密度度用环刀法测定。37（四）干干密度d、饱和密密度sat、和有效效密度´mVVmVVmVWssWVssatsdrrrrr-=´.+==计算自重重应力时时，须采采用土的的重力密密度，简简称重度度。土的的湿重度度、干重度度d、饱和重重度sat、有效重重度´分别按下下式计算算：单位：38土的干重重度γd(1)表达式：dγ=固体重力总体积=wsv(2)物理意义义：单位位体积的的土在水水分烘干干后的重重力，即即干土的的重力密密度。(3)常见值：：13~18KN/m3(4)工程应用用：常用用做填方方工程中中土体压压实质量量控制的的标准。。(5)换算公式式：γd=1+ωγ392.土的的饱和重重度γsat(1)表达式：satγ=孔隙全部部充满水水的总重重力总体积=wsv(2)物理意义义：孔隙隙中全部部充满水水时单位位体积的的重力，，即饱和和度为100%时的重重力密度度。(3)常见值：：18~23KN/m3+Vvγw(1)表达式：=wsv(2)物理意义义：地下下水位以以下土体体受水的的浮力作作用时单单位体积积的重力力。(3)常见值：：8~13KN/m3+Vvγw3.土的有效重度γ′γ′-vVγw=γsatγw-40（五）孔隙比e和孔隙率n（六）土的饱和度Sr土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态。Sr50为稍湿；50<Sr80很湿;Sr>80饱和。41令w1=

w,Vs=1因所以VV=e,V=1+e二、指标的换算42基本概念念土的物理理状态指指标，即即要研究土的的松密和和软硬。。一、无粘粘性土的的密实度度⑴密实实度：单单位体积积土中固固体颗粒粒的含量量。⑵密实实度指标标：a.孔隙隙比e《规范》》以孔隙隙比e作作为砂土密实度的的划分标标准，分分为：密密实、中中密、稍稍密、松松散四状状态。b.标准准贯入试试验用标准贯贯入试验验锤击数数划分砂土密实度。。4.土的的物理状状态指标标43c.野外鉴鉴别方法法对碎石土，通过观观察，根根据骨架架颗粒含含量和排排列、可可挖性、、可钻性性将其密密实度划划分为密密实、中中密、稍稍密。d.相对密密度DrDr=(emax-e)/(emax-emin),考考虑虑颗粒级级配的影影响。44(3)砂砂土土的密实实度砂土的密密实度可可用天然然孔隙比比衡量。。一般e小于0.6，，属密实实的砂土土，是良良好的天天然地基基，当e大于0.95时，为为松散状状态，不不宜作天天然地基基。但未未考虑土土颗粒级级配的影影响。若若考虑级级配因素素，可采采用相对对密实度度Dr来来表示砂砂土的密密实度：：按Dr值可将砂砂土的密密实状态态划分如如下三类类：1Dr>0.67密实的0.67Dr>0.33中中密的0.33Dr>0松松散散的无粘性土土的密实实度45标准贯入入试验（StandardPenetrationTest）标准贯入入数N63.5锤重：：63.5kg落距：：760mm打入深度度：300mm无粘性土土的密实实度46虽然相对对密实度度从理论论上能反反映颗粒粒级配、、颗粒形形状等因因素。但但由于对对砂土很很难采取取原状土土样，故故天然孔孔隙比不不宜测准准。《规规范》用用标准贯贯入试验验的锤击击数来划划分砂土土的密实实度。砂土的密实度表中N=N´，N´为实测值。47（4）碎碎石土的的密实度度碎石土更更不宜取取得原状状土样，，也难于于将贯入入器击入入其中。。对这类类土可在在现场进进行观察察,根据据其骨架架颗粒含含量、排排列、可可挖性及及可钻性性鉴别。。将碎石石土分为为密实、、中密和和稍密三三种。(5)碎碎石石土密实实度野外外鉴别方方法（见见下表））：48粘性土最最主要的的性质是是土粒与与水相互互作用产产生的稠稠度。它它反映土土粒之间间连接强度度随含水量量高低而而变化的的性质。。A、稠度度：是指土的的软硬状状态或土土对受外外力作用用所引起起变形或或破坏的的抵抗能能力。B、稠度度界限：：粘性土由由某一种种状态过过渡到另另一状态态的分界界含水量量。粘性土的的物理特特征49一、粘性性土的界界限含水水量同一种粘粘性土随随其含水水量的不不同，而而分别处处于固态态、半固固态、可可塑状态态及流动动状态。。由一种种状态转转变到另另一种状状态的分分界含水水量，叫叫界限含水水量。界限含水量的测定方法：塑限：搓条法（滚搓法）；液限：锥式液限仪（如下图）。粘性土的的物理特特征50粘粒强结合水弱结合水自由水液态态可塑态固态或半半固态51IP表表示土土处于于可塑塑状态态的含含水量量范围围大小小。它与与颗粒粒粗细细、矿矿物成成分和和水中中离子子成分分的浓浓度有有关。。土颗粒粒越细且且含量量越多多，则比比表面面越大大，土土的结结合水水含量量越高高，IP越越大。当水水中高价阳阳离子子浓度度增加加时，土土粒表表面吸吸附的的反离离子层层厚度度变薄薄结合合水含含量相相应减减少，，IP也也小；反之之，IP变大大。1）.塑性性指数数IP：PLpIww-=（省去%）二、粘粘性土土的塑塑性指指数和和液性性指数数522）.液性指数ILIL是反映粘性土软硬状态的指标。流动状态;可塑状态;固态。粘性土软硬状态的划分粘性土土的物物理特特征53液性指指数反映粘粘性土土软硬硬程度度（稠稠度，，潮湿湿程度度）。。固态或或半固固态可塑态态液态态重塑土土和原原状土土54天然状状态的的粘性性土当当受扰扰动后后，其其强度度降低低、压压缩性性增大大。土土的结结构性性对强强度的的这种种影响响，可可用灵灵敏度度衡衡量量：根据灵灵敏度度将饱饱和粘粘性土土分为为：低灵敏敏中灵敏敏和高灵敏敏三类。。触变性性：饱和和粘性性土当当受扰扰动后后，其其强度度降低低，但但当扰扰动停停止后后，强强度又又随时时间增增大，，这种种特性性称为为触变性性。qu,q’u—原状、、重塑塑试样样的无无侧限限抗压压强度度三、粘粘性土土的灵灵敏度度和触触变性性55地基土土（岩岩）分分类的的任务务是根根据分分类用用途和和土（（岩））的各各种性性质的的差异异将其其划分分为一一定的的类别别。下下面介介绍（（岩））土的的工程程分类类：本节的的分类类方法法为《《地基基规范范》分分类法法。一、岩岩石1、定定义：：颗粒间间牢固固联结结，呈呈整体体或具具有节节理裂裂隙的的岩体体。⑴按按坚固性性分为：：硬质质岩石石、软软质岩岩石。。⑵按按岩石石风化程程度分为：：微风风化、、中等等风化化、强强风化化。⑶按按成因分为：：岩浆浆岩、、沉积积岩、、变质质岩。。5.地地基土土（岩岩）的的工程程分类类56二、碎碎石土土1、定定义：：粒径径d>2mm的的颗粒粒含量量超过过全重重50%的的土。。2、分类类依据：：土的粒组含量量及颗粒形状状。3、定名名：漂石石或块石石、卵石石或碎石石、圆砾砾或角砾砾。4、工程程性质：：根据骨骨架颗粒粒含量占占总重的的百分比比，颗粒粒的排列列，可挖挖性与可可钻性分分为密实实、中密密、稍密密三等。。常见碎石石土强度度大、压压缩性小小、渗透透性大，，为良好好地基。。57三、砂土土1、定义义：粒径d>2mm的颗粒粒含量不不超过全全重的50%，，且粒径径d>0.075mm的颗粒粒超过全全重50%的土土。2、分类类依据：：粒组含量量。3、定名：砾砂、粗粗砂、中中砂、细细砂、粉粉砂。4、密实度：密实、、中密、、稍密、、松散四四状态。。5、工程性质质：砾砂、、粗砂、、中砂一一般为良好地基基；细砂、、粉砂具具体分析析。581、定义义：粒径径d>0.075mm的颗粒粒含量不不超过全全重50%，且且Ip≤10的土。2、组成成：一般为砂砂粒、粉粉粒、粘粘粒的混混合体。3、分类类：根据据粒径d<0.005mm的的颗粒含含量是否否超过全全重10%，分分为粘质质粉土、、砂质粉粉土。4、密实实度：根根据e大大小分为为密实(e<0.65)、中中密(0.65≤e<0.85)、、稍密(e≥0.85)。5、湿度度:由Sr分为为稍湿、、很湿、、饱和。。或由含含水量分分为稍湿湿、湿、、很湿。。6、工工程性质质：密实粉土土为良好好的天然然地基；；e>1为松散散状态，，属软弱弱地基；；饱和稍稍密粉土土，地震震时易产产生液化化，为不不良地基基。四、粉土土59五、粘性性土1、定义义：Ip>10的土。2、分类类依据：：Ip3、定名名：Ip>17为粘土；；10<Ip≤17为粉质粘粘土。六、人工工填土1、定义义：由于于人类活活动而形形成的堆堆积物。。2、、分分类类依依据据：：组组成成物物质质；；堆堆积积年年代代。。3、、定定名名：：⑴⑴按按组组成成物物质质分分为为：：素素填填土土、、杂杂填填土土、、冲冲填填土土。。60七、、特特殊殊土土淤泥泥，，淤淤泥泥质质土土是是在在静静水水或或缓缓慢慢流流水水环环境境中中沉沉积积并并经经生生物物化化学学作作用用后后形形成成的的，，天天然然含含水水量量大大于于液液限限，，天天然然孔孔隙隙比比大大于于1.0的的粘粘性性土土。。当当e>1.5为为淤淤泥泥，，1.0<e<1.5时时为为淤淤泥泥质质土土。。⑵按按堆堆积积年年代代分分为为：：老老填填土土（（粘粘性性土土填填筑筑年年代代超超过过10年年，，粉粉土土超超过过5年年））；；新新填填土土（（粘粘性性土土填填筑筑代代小小于于10年年，，粉粉土土小小于于5年年））。。616.土土的的基基本本物物理理性性质质实实验验————密度度试试验验1））试验验目目的的测定定天天然然土土体体的的密密度度；；密度度定定义义：：土土体体单单位位体体积积的的质质量量，，是是土土的的基基本本物物理理性性质质指指标标之之一一。。在在天天然然状状态态下下的的密密度度称称为为天天然然密密度度，，其其单单位位以以g/cm3表表示示；；说明明：：密密度度是是土土体体的的基基本本物物理理性性质质指指标标之之一一，，由由试试验验直直接接测测定定。。土土的的密密度一一般般是是指指土土的的湿湿密密度度。。此此外外，，还还有有土土的的干干密密度度、、土土的的饱饱和和密密度度和和土土的的有有效密密度度；；密密度度是是了了解解土土体体结结构构密密实实程程度度的的重重要要指指标标；；一一般般土土的的天天然然密密度度在在1.6～～2.2g／／cm3，，换换算算为为重重度度即即16～～22。。62试验用用仪器器及材材料主要仪仪器：：环刀刀、感感量为为0.1g的天天平。。其它：：切土土刀、、推土土器、、白瓷瓷盘、、游标标卡尺尺、凡凡士林林等。。12/6/202263试验方方法环刀法法——常常用于于细粒粒土，，本试试验采采用环环刀法法；灌砂法法———常用用于现现场粗粗立土土；蜡封法法———常用用于易易碎裂裂、难难以切切削或或不规规则的的土体体；其它方方法：：电动动取土土器法法、水水银排排开法法、密密度湿湿度计计、法法灌水水法等等。12/6/202264试验步步骤（1））用卡卡尺测测出环环刀的的高和和内径径，并并计算算出环环刀的的体积积V（（cm3）；（2））称环环刀的的质量量m1，准确确至0.1g；；（3））在环环刀内内壁涂涂一层层薄薄薄的凡凡士林林油，，并将将其刃刃口向向下放放在试试样上上；（4））用切切土刀刀沿环环刀外外缘将将土样样削成成略大大于环环刀直直径的的土柱柱，然然后慢慢慢将将环刀刀垂直直下压压，边边压边边削，，到土土样伸伸出环环刀上上部为为止，，削去去环刀刀两端端余土土，使使与环环刀口口面齐齐平。。把削削下的的土样样做含含水量量试验验；（5））擦净净环刀刀外壁壁，称称量环环刀加加土的的质量量m2，准确确至0.1g；；（6））用推推土器器将试试样从从环刀刀中推推出；；（7））本试试验需需进行行二次次平试试验，，其平平行差差值不不大于于0.03g／／cm3，满足足要求求取其其算术术平均均值。。12/6/202265（1））按下下式计计算土土的湿湿密度度：式中：：ρ——土土的湿湿密度度（g／／cm3）；m1——环环刀的的质量量（g）；；m2——环环刀加加土的的质量量（g）。。成果整整理12/6/202266成果整整理（2））按下下式计计算土土的干干密度度：式中：：ρρd——土土的干干密度度（g／cm3）；ρ———土的的湿密密度（（g／cm3）；w———土的的含水水量（（%））。12/6/202267注意意事事项项（1））操操作作要要快快，，动动作作要要细细心心，，以以避避免免土土样样被被扰扰动动破破坏坏结结构构及及水水份份蒸蒸发发；；（2））环环刀刀一一定定要要垂垂直直，，加加以以适适当当，，方方向向要要正正；；（3））边边压压边边削削的的时时候候，，切切土土刀刀要要向向外外倾倾斜斜，，以以免免把把环环刀刀下下面面的的土土样样削削孔孔。。12/6/202268试验验目目的的测定定天天然然土土体体的的含含水水率率；；含水水率率定定义义：：天天然然土土体体的的质质量量在在温温度度105~110℃℃下下烘烘至至恒恒重重时时所所失失去去的的水分分质质量量与达达到到恒恒重重后后的的干土土质质量量的比比值值，，以以百分分数数表示示；；说明明：：含含水水率率是是土土的的三三个个基基本本物物理理性性质质指指标标之之一一，，由由试试验验直直接接测测定定。。它它反反映映了了土土的的状状态态，，是是了了解解粘粘性性土土稠稠度度和和砂砂土土湿湿度度的的重重要要指指标标，，又又是是计计算算土土的的干干密密度度、、孔孔隙隙比比、、饱饱和和度度、、液液性性指指数数等等的的必必要要指指标标。。不不同同种种类类土土体体的的含含水水率率变变化化幅幅度度较较大大，，砂砂土土大大致致在在0~40%，，粘粘土土在在20%~200%之之间间变变化化。。6.土土的的基基本本物物理理性性质质实实验验————含水水率率试试验验12/6/202269试验验用用仪仪器器和和材材料料主要要仪仪器器：：温温度度能能够够保保持持在在105~110℃℃的的自自动动控控制制的的电电热热恒恒温温烘烘箱箱；；感感量量为为0.0lg的的电电子子分分析析天天平平。。其它它：：铝铝制制称称量量盒盒、、干干燥燥器器、、削削土土刀刀等等。。12/6/202270试验验方方法法烘干干法法：：土工工室室内内试试验验的的标标准准方方法法，，本本试试验验采采用用烘烘干干法法。。其它方法法：酒精精燃烧法法、炒干干法、比比重法等等。适用范围围：粘质质土、粉粉质土、、砂类土土和有机机质土类类。对有有机质含含量超过过5%的的土体，，应将温温度控制制在65~70℃的恒恒温下烘烘至恒重重。烘干干时间对对细粒土土体不得得少于8h。12/6/202271试验步骤骤(1)先先称称量量盒的质质量（m1），准确确至0.0lg；(2)取取具有代代表性试试样，细细粒土不不小于为为15g，沙类类土、有有机质土土不小于于50g，放入入已称好好的称量量盒内，，立即盖盖上盒盖盖，称湿湿土加盒盒总质量量（m2），精确确至0.01g；(3)打打开盒盖盖，将试试样和盒盒放入烘烘箱内，，在温度度105~110℃的的恒温下下烘干。。烘干时时间与土土的类别别及取土土数量有有关。细细粒土不不少于8小时；；砂类土土不得少少于6小小时；对对含有机机质超过过5%的的土，应应将温度度控制在在65~70℃℃的恒恒温下烘烘干；(4)将将烘干后后的试样样和盒取取出，放放入干燥燥器内冷冷却至室室温。冷冷却后盖盖好盒盖盖，称盒盒和土质质量（m3），精确确至0.01g；(5)本本项试验验要求进进行二次次平行测测定，其其平行差差值需要要满足以以下要求求：当含含水量小小于5%时，允允许平行行差值不不大于0.3%；当含含水量大大于5%小于40%时时，允许许平行差差值不大大于1%；当含含水量大大于等于于40%时，允允许平行行差值不不大于2%。当当满足上上述要求求时，含含水量取取两次测测值的平平均值。。12/6/202272成果整理（1）按下下式计算含含水量：式中：w——含水水量（%））；m1——称量盒盒的质量（（g）；m2——盒加湿湿土质量（（g）；m3——盒加干干土质量（（g）。（2）记录录表格见实实验报告。。12/6/202273注意事项（1）测定定含水量时时动作要快快，以避免免土样的水水分蒸发；；（2）应取取具有代表表性的土样样进行试验验；（3）称量量盒要保持持干燥，注注意称量盒盒的盒体盒盒盒盖上下下对号；（4）烘干干、冷却由由于时间较较长，由实实验室完成成，同学另另找时间来来称盒加干干土质量。。12/6/2022746.土的基基本物理性性质实验———液限和塑限限试验测定细粒土土在液限与与塑限时的的含水量；；界限含水率率定义：粘粘性土的状状态随着土土中含水量量的变化而而变化，各各种粘性土土有一个处处于塑性状状态的含水水率范围，，界限含水水率就是这这个范围的的度量值；；说明：细粒粒土由于含含水率不同同，分别处处于流动状状态，可塑塑状态、半半固体状态态和固体状状态。液限限是细粒土土呈可塑状状态的上限限含水率，，塑限是细细粒土呈可可塑状态的的下限含水水率。本试试验是测定定细粒土的的液限和塑塑限含水量量，用作计计算土的塑塑性指标和和液性指数数，按塑性性指数或塑塑性图对粘粘性土进行行分类，并并可结合土土体的原始始孔隙比来来评价粘性性土地基的的承载能力力。试验目的75试验用仪器器及材料主要设备：：液塑限联联合测定仪仪限、天平平、称量盒盒、烘箱；；其它：电吹吹风、干燥燥器、调土土碗、调土土刀、凡士士林、蒸馏馏水、滴管管、研钵、、带橡皮头头的研棒及及0.5mm筛等。。12/6/202276试验方法本试验采用用液、塑限限联合测定定法，所用用土样应过过0.5mm的筛；；说明：根据据《土工试试验方法标标准》（GB/T50123－1999），界界限含水率率中的液限可可以采用圆圆锥仪或碟碟式仪法，，塑限可以以采用滚搓搓法。联合合测定法是为改进碟碟式仪液限限和滚搓法法塑限而提提出的一种种试验方法法，就是根根据土样在可塑状态态范围内，，用质量76g，锥锥角300的圆锥仪，，以瞬时落落锥方法，，测得圆锥入土深深度h与含含水率w两两个参数，，然后绘制制在双对数数坐标纸上上，得到深深度h与含水水率w之间间的直线关关系，取等等效碟式仪仪法强度相相应的入土土深度h=17mm（水利利部取法，，建工取h=10mm）时时的含水率率为液限，，取等效滚滚搓法强度相应应的入土深深度h=2mm时的的含水率为为塑限。12/6/202277试验步骤（1）选取取具有代表表性的天然然含水量或或风干土样样，若土中中含有较多多大0.5mm的顺顺粒或夹有有大量的杂杂物时，应应将土样风风干后用带带橡皮头的的研材研碎碎或用木棒棒在橡皮板板上压碎，，然后再过过0.5mm的筛；；（2）取过过筛的土样样不少于200g分分别放入三三个调土碗碗里，加不不同数量的的蒸馏水，，土样的含含水量分别别控制在液液限、略大大于塑限和和二者的中中间状态。。用调土刀刀调匀，然然后用玻璃璃片或湿布布覆盖，静静置24h备用；（3）将制制备好的土土样用调土土刀调拌均均匀，分层层密实地填填入试样杯杯中，使空空气逸出。。试杯装满满后，刮成成与杯边齐齐平；（4）调平平机身，提提起锥杆，，锥尖涂少少许凡士林林；12/6/202278试验步骤（5）将装装好的土样样的试杯放放在升降座座上，转动动升降旋钮钮，使试杯杯徐徐上升升，土样表表面和锥体体尖好接触触，蜂鸣器器报警，停停止升降，，按检测键键，同时锥锥体立刻自自行下沉，，5S时液液晶显示器器上显示锥锥入深度h1，试验毕，，手拿锥体体向上，锥锥体复位；；（6）改变变锥尖与土土体接触位位置（锥尖尖两次锥入入位置距离离不小于1cm），，重复5条条步骤，测测得锥深入入试样深度度值h2，h1、h2允许误差为为0.5mm，否则则，应重做做；（7）去掉掉锥尖入土土处的凡士士林，取10g以上上的土样两两个，分别别放入称量量盒内，称称质量，测测定其含水水量；（8）重复复（3）至至（7）的的步骤，对对其它两个个含水量土土样进行试试验，测其其锥入深度度和含水量量。12/6/202279成果整理（1）绘制制锥入深度度h与含水水量w的关关系曲线。。以含水量w为横坐标标，锥入深深度h为纵纵坐标，在在双对数坐坐标纸上绘绘制h~w的关系曲曲线。①连此三点点，应呈一一条直线；；②当三点不不在一直线线上，通过过高含水量量的一点分分别与其余余两点连成成两条直线线，在圆锥锥下沉深度度为2mm处查得相相应的含水水量，当两两个含水量量的差值小小于2%，，应以该两两点含水量量的平均值值与高含水水量的点连连成一直线线；③当两个含含水量的差差值大于2%时，应应重做试验验。12/6/202280成果整理（2）确定定液限、塑塑限在锥入深度度h与含水水量w关系系图上，查查得下沉深深度为20mm所对对应的含水水量为液限限wL；查得下沉沉深度为2mm所对对应的含水水量为塑限限wP，以百分数数表示。81成果整理（3）按下下式计算塑塑性指数：：Ip=wL－wp式中：Ip——塑性性指数；wp——塑限限含水量（（％）；wL——液限限含水量（（％）。12/6/202282成果整理（4）按下下式计算液液性指数：：IL=(w－－wp)／／Ip式中中：：IL———液液性性指指数数；；wp———塑塑限限含含水水量量（（％％））；；w————天天然然含含水水量量（（％％））。。（5））记记录录表表格格见见实实验验报报告告12/6/2022831.3工程地质勘勘察84一、工程地地质勘察的的目的：在于以各种种勘察手段段和方法，，调查研究究和分析评评价建筑场场地和地基基的工程地地质条件，，为设计和和施工提供供所需的工工程地质资资料。地基勘察必必须遵守《岩土工程程勘察规范范》（GB50021—94））的有关规规定。地基勘察和和评价的任任务：认识场地地的地质条条件，分析析它与建筑筑物之间的的相互影响响。地质条条件包括（（岩土的类型型及其工程程性质、地地质构造、、地形地貌貌、水文地地质条件、、不良地质质现象和可可以利用的的天然建筑筑材料等。。）1.工程地地质勘察的的目的和要要求85二、决定勘勘察任务的的因素：勘察任务工工作内容、、工作量、、工作方法法应按下列列四个因素素确定：1、建筑场场地的复杂杂程度。（（场地、地地基等级））2、建筑规规模及建筑筑物等级（（安全等级级）。3、对建筑筑场地地质质条件的研研究程度及及当地建筑筑经验。4、地基基基础设计、、施工的特特殊要求。。三、工程地地质勘察三三阶段：对应于工程程设计中场址选择、、初步设计计和施工图图三阶段，为为了提供各各设计阶段段所需的工工程地质资资料，勘察察工作也相相应分为选址勘察、、初步勘察察和详细勘察三阶段。对对于地质条条件复杂或或有特殊施施工要求的的重大建筑筑物地基，，尚应进行行施工勘察。86（一）可行行性研究勘勘察基本要要求选址勘察的的目的是为为了取得几几个场址方方案的主要要工程地质质资料，对对拟选场地地的稳定性和适宜性作出工程地地质评价和和方案比较较。选择场址时时，应进行行技术经济济分析，避避开不利地地段。可行性研究究阶段的勘勘察工作，，主要侧重重于收集和和分析区域域地质、地地形地貌、、地震、矿矿产和附近近地区的工工程地质资资料及当地地的建筑经经验。87（二）初步步勘察基本本要求初步勘察的的任务是查查明地层构构造、岩土土性质、地地下水埋藏藏条件、冻冻结深度、、不良地质质现象的成成因、分布布及对场地地稳定性的的影响以及及地基土的的地震效应应等，对场场地内建筑地段的的稳定性作出岩土工工程评价，，为确定建建筑总平面面布置，选选择主要建建筑物地基基基础设计计方案和不不良地质现现象的防治治对策提供供工程地质质资料。88表1-27初步勘勘察勘探线线、勘探点点的间距(m)地基复杂程度等级勘探线间距勘探点间距一级(复杂)50~10030~50二级(中等复杂)75~15040~100三级(简单)150~30075~200注:1表中中间距不适适用于地球球物理勘探探2控制性性勘探点宜宜占勘探点点总数的1/5~1/3,且且每个地貌貌单元均应有控制性性勘探点。。表1-28初步步勘察勘探探孔深度(m)工程重要性等级一般性勘探孔控制性勘探孔一级(重要工程)1530二级(一般工程)10~1515~30三级(次要工程)6~1010~20注:1勘勘探孔包包括钻孔、、探井和原原位测试孔孔等；2特殊用用途的钻孔孔除外。89（三）详细细勘察详细勘察的的任务在于于针对具体体建筑物地地基或具体体的地质问问题，为进进行施工图图设计提供供可靠的依依据或设计计计算参数数。因此必必须查明建建筑物范围围内的地层层结构、岩岩土的物理理力学性质质，对地基基的稳定性性及承载力力作出评价价，并提供供不良地质质现象防治治工作所需需的计算指指标及资料料，此外，，还要查明明有关地下下水的埋藏藏条件和腐腐蚀性、地地层的透水水性和水位位变化规律律等情况。。详勘的手段主要以勘探探、原位测测试和室内内土工试验验为主，必必要时可补补充一些物物探和工程程地质测绘绘和调查工工作。勘探探点的布置置应按岩土土工程等级级确定：对对一二级建建筑物，宜宜按主要柱柱列线或建建筑物周边边线布置。。90详勘勘探孔孔深度以能能控制地基基主要受力力层为原则则。对须进进行变形验验算的地基基，控制性勘探探孔深度应超过过地基沉降降计算深度度。一般情情况下按《《勘察规范范》选定。。取试样和进进行原位测测试的井、、孔数量，，应按地基基土层的均匀性、代代表性和设计要求求确定，一一般占勘探探孔总数的的1/2~2/3，对一级建建筑物每栋栋不得少于于3个。试样或或进行原位位测试部位位的竖向间间距为1~2米，每一主要要土层的试试样不少于于6个，原位测测试数据不不少于6组。对于地基基主要受力力层内厚度度大于0.5m的夹夹层或透镜镜体，一般般均需采取试样或进行原位测试。91在实际工程程地质勘察察中，可采采取测绘与与调查、勘勘探、原位位测试与室室内试验等等勘察方法法。测绘与调查查的目的是是通过对场场地的地形形地貌、地地层岩性、、地质构造造、地下水水与地表水水、不良地地质现象进进行调查研研究与必要要的测绘工工作，为评评价场地工工程条件及及合理确定定勘探工作作提供依据据。对建筑筑场地的稳稳定性进行行研究是工工程地质调调查和测绘绘的重点问问题。2、测绘与与调查一、测绘与与调查92勘探勘探是地基基勘察过程程中查明地地质情况的的一种必要要手段在测测绘和调查查的基础上上，进一步步对场地的的工程地质质条件进行行定量的评评价。常用用的勘探方方法有坑探探、钻探、、触探和地地球物理勘勘探等。（1）坑探探坑探是在建建筑场地挖挖深井（槽槽）以取得得直观资料料和原状土土样，这是是一种不必必使用专门门机具的一一种常用的的勘探方法法。当场地地的地址条条件比较复复杂时，利利用坑探能能直接观察察地层的结结构变化，，但坑探可可达的深度度较浅。探探井的平面面形状为矩矩形或圆形形，深度为为2~3米米。较深时时应支护坑坑壁以策安安全。3.勘探探工作93坑探示意图94（2）钻探探钻探是用钻钻机在地层层中钻孔，，以鉴别和和划分地层层，并可沿沿孔深取样样，用以测测定岩石和和土层的物物理力学性性质，此外外，土的某某些性质也也可直接在在孔内进行行原位测试试。钻机一般分分回转式与与冲击式两两种。回转转式转机是是利用钻机机的回钻器器带动钻具具旋转，磨削孔底地地层而钻进进，通常使使用管状钻钻具，能取取柱状岩芯芯标本。冲冲击式钻机机则是利用卷扬机机借纲丝绳绳带动有一一定重量的的钻具上下下反复冲击击，使钻头头击碎孔底底地层形成钻孔后后以抽筒提提取岩石碎碎块或扰动动土样。95969798（3）地球球物理勘探探地球物物理勘勘探（（简称称物探探）也也是一一种兼兼有勘勘探和和测试试双重重功能能的技技术。。物探探之所所以能能够用用来研研究和和解决决各种种地质质问题题，主主要是是因为为不同同的岩岩石、、土层层和地地质构构造往往往具具有不不同的的物理理性质质，利利用其其导电电性、、磁性性、弹弹性、、湿度度、密密度、、天然然放射射性等等差异异，通通过专专门的的物探探仪器器的量量测，，就可可区别别和推推断有有关地地址问问题。。常用的的物探探方法法主要要有：：电阻阻率法法、电电位法法、地地震、、声波波、电电视测测井等等。99（1））触探探触探是是通过过探杆杆用静静力或或动力力将金金属探探头贯贯入土土中，，并量量测能能表征征土对对触探探头贯贯入的的阻抗抗能力力的指指标，，从而而间接接地判判断土土层及及其性性质的的一类类勘探探方法法和原原位测测试技技术。。作为为勘探探手段段，触触探可可用于于划分分土层层，了了解地地层的的均匀匀性；；作为为测试试技术术，则则可估估计地地基承承载力力和土土的变变形指指标。。触探可可分为为静力力触探探和动动力触触探。4原位位测试试1001）.静力力触探探静力触触探试试验借借静压压力将将触探探头压压入土土中，，利用用电测测技术术测得得贯入入阻力力来判判定土土的力力学性性质。。静力力触探探仪可可分为为机械械式和和油压压式（（如下下图））两类类。101静力触触探设设备中中核心心部分分是触触探头头。触触探杆杆将探探头匀匀速贯贯如土土层时时，触触探头头可以以测得得土层层作用用于探探头的的锥尖尖阻力力和侧侧壁阻阻力。。探头头按结结构分分为单单桥和和双桥桥两类类。单桥探探头所所测到到的是是包括括锥尖阻阻力和侧壁阻阻力在内的的总贯入入阻力力Q（kN））。通通常用用比贯贯入阻阻力PS（kPa））表示示，即即Ps=Q/A102双桥探探头可可测出出锥尖尖总阻阻力Qp（（kN）和和侧壁壁总摩摩阻力力QS（kN）。。通常常以锥锥尖阻阻力qc（（kPa））和侧侧壁阻阻力qs（（kPa））表示示：qc=QP/Aqs=Qs/S还可计计算同同一深深度处处的摩阻比比Rs=qS/qC·100%在现场场实测测以后后进行行触探探资料料整理理，绘绘制有有关的的曲线线(如如下图图）。。从而而划分土土层，，间接接地估估算土土的承承载力力、压压缩性性指标标和单单桩承承载力力等。1031042）.动力力触探探动力触触探是是将一一定质质量的的穿心心锤，，以一一定高高度自自由下下落，，将探探头贯贯入土土中，，然后后记录录贯入入一定定深度度的锤锤击次次数，，以此此判别别土的的性质质。下下面介介绍标标准贯贯入试试验和和轻便便触探探两种种动力力触探探方法法。a.标标准贯贯入试试验标准贯贯入试试验应应与钻钻探工工作相相配合合。其其设备备是在在钻机机的钻钻杆下下端联联结标标准贯贯入器器，将将质量量为63.5kg的的穿心心锤套套在钻钻杆上上端。。试验验时，，穿心心锤以以76cm的落落距自自由下下落，，将贯贯入器器垂直直打入入土层层中15cm（（此时时不计计锤击击数）），随随后打打入土土层30cm的的锤击击数，，即为为实测测的锤锤击数数。。105圆锥动动力触触探106当钻杆杆长度度大于于3m时，，锤击击数应应按下下式校校正：：按N的的大小小,确确定土土的承承载力力、估估计土土的抗抗剪强强度和和粘性性土的的变形形指标标、判判别粘粘性土土的稠稠度和和砂土土的密密实度度以及及估计计砂土土液化化的可可能性性。穿心锤锤贯入器器1072）轻轻便触触探轻便触触探设设备组组成（（如右右图））。试验时时，先先用轻轻便钻钻具开开孔至至被试试土层层，然然后以以手提提高质质量为为10kg的穿穿心锥锥，使使其以以50cm的落落距自自由下下落，，将触触探杆杆垂直直打入入土中中，记记录每每打入入30cm的锤锤击数数称为为N10。应用轻