岩土工程地质分级与分类

关于岩土工程地质分级与分类第1页，共85页，2023年，2月20日，星期三27.1工程岩体分级分级的目的从工程的实际进行分级，并根据其特性，进行试验，得出相应的设计计算指标或参数，以便使工程建设达到经济、合理、安全的目的。分级的种类根据用途的不同，岩体工程分级有通用的分级和专用的分级两种。第2页，共85页，2023年，2月20日，星期三37.1工程岩体分级影响岩体工程性质的主要因素岩石强度和质量强度(软、硬)变形性(结构上的致密、疏松)岩体的完整性软弱面、软弱带和其间充填的原生或次生物质的性质水的影响岩石的物理力学性质恶化沿裂隙形成渗流影响岩体的稳定性。

强度削弱第3页，共85页，2023年，2月20日，星期三47.1工程岩体分级工程岩体分级的代表性方案

1986年国家计委批准编制了《工程岩体分级标准》，并于1994年经国家建设部批准为强制性国家标准，于1995年7月1日起施行。该标准属于国家标准第二层次的通用标准，适用于各部门、各行业的岩石工程。第4页，共85页，2023年，2月20日，星期三5第5页，共85页，2023年，2月20日，星期三6第6页，共85页，2023年，2月20日，星期三77.1工程岩体分级工程岩体分级标准（GB50218—2014）工程岩体质量的初步分级岩体坚硬程度岩体完整程度定性划分定量确定定性划分定量确定岩体基本质量分级工程岩体质量的详细分级第7页，共85页，2023年，2月20日，星期三8第8页，共85页，2023年，2月20日，星期三9定量指标采用岩石单轴饱和抗压强度(Rc)的实测值。当无条件取得实测值时，也可采用实测的岩石点荷载强度指数(Is（50）)的换算值。第9页，共85页，2023年，2月20日，星期三10第10页，共85页，2023年，2月20日，星期三11定量指标采用岩体完整性指数(Kv)的实测值。当无条件取得实测值时，也可采用岩体体积节理数(Jv)查表确定。

第11页，共85页，2023年，2月20日，星期三12第12页，共85页，2023年，2月20日，星期三137.1工程岩体分级

当遇有地下水、岩体稳定性受软弱结构面影响且由一组起控制作用或存在高初始应力现象时，应用岩体基本质量指标修正值([BQ])，对岩体质量进行详细定级。第13页，共85页，2023年，2月20日，星期三14第14页，共85页，2023年，2月20日，星期三15第15页，共85页，2023年，2月20日，星期三

例题第16页，共85页，2023年，2月20日，星期三

练习第17页，共85页，2023年，2月20日，星期三187.2土的工程分类概述任务是将用于工程建设目的的各种自然土，按其工程地质性质的差异划分为类或组。方法普通分类专门分类包括工程建设中常所遇到的各种土类，适用于各类工程建设，适用性广，一般多用于分析、对比和综合研究各类土的形成和变化规律，同时也是制订专门分类和高等学校进行教学的基础。专门分类是以某一种特定的建筑工程为对象，按某一个或某几个单项指标所提出来的分类，它密切结合建筑类型，直接为某设计或解决某一具体问题服务。第18页，共85页，2023年，2月20日，星期三197.2土的工程分类土的工程分类方案简介土的分类标准(GBJl45—90)通用分类土颗粒组成及其特征土的塑性指标土中有机质地基土的分类专门分类一般规定一般土分类第19页，共85页，2023年，2月20日，星期三207.2土的工程分类0固态半固态可塑状态流动状态缩限ws塑限wp液限wlw塑性指数第20页，共85页，2023年，2月20日，星期三217.2土的工程分类小于某粒径的土颗粒质量累积百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d10；与之类似可以得到d30（中值粒径）和d60（限定粒径）。粒组划分级配指标：不均匀系数(Cu)和曲率系数(Cc)一般规定第21页，共85页，2023年，2月20日，星期三22细粒土根据塑性图分类第22页，共85页，2023年，2月20日，星期三237.2土的工程分类

塑性图的横坐标为土的液限，纵坐标为塑性指数。当取质量为76g、锥角为30°的液限仪锥尖入士深度为17mm对应的含水量为液限时，按塑性图1分类。当取质量为76g、锥角为20°的液限仪锥尖入土深度为10mm对应的含水量为液限时，按塑性图2分类。第23页，共85页，2023年，2月20日，星期三24第24页，共85页，2023年，2月20日，星期三25第25页，共85页，2023年，2月20日，星期三267.2土的工程分类一般土的分类

一般土按其不同粒组的相对含量划分为巨粒土和含巨粒土、粗粒土、细粒土。

第26页，共85页，2023年，2月20日，星期三27第27页，共85页，2023年，2月20日，星期三287.2土的工程分类

细粒土是指土样中细粒组质量多于或等于总质量50％的土。其中，粗粒组质量占总质量的25％一50％者称含粗粒的细粒土；含部分有机质者称有机质土。

B—漂石（块石）CB—卵石（碎石）S—砂C—粘土G—砾M—粉土W—级配良好D—级配不良H—高液限L—低液限第28页，共85页，2023年，2月20日，星期三297.2土的工程分类地基土的分类碎石土砂土粉土粘性土人工填土第29页，共85页，2023年，2月20日，星期三30

碎石土是指粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％的土。根据粒组含量和颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。第30页，共85页，2023年，2月20日，星期三31

砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50％、粒径大于0.0075mm的颗粒超过全重50％的土。据粒组含量分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。第31页，共85页，2023年，2月20日，星期三327.2土的工程分类

粉土是指粒径大于0.0075mm的颗粒含量不超过全重的50％、塑性指数小于或等于10的土。据粒组含量可分为砂质粉土(粒径小于0.005mm的颗粒不超过全重的10％)和粘质粉土(粒径小于0.005mm的颗粒超过全重的10％)。第32页，共85页，2023年，2月20日，星期三337.2土的工程分类

粘性土是指塑性指数大于10的土。不同成因和年代的粘性土，尽管其某些物理性质指标值可能很接近，但其工程性质可能相差很悬殊。沉积年代塑性指数老粘土一般粘性土新近沉积的粘性土粉质粘土粘土第33页，共85页，2023年，2月20日，星期三347.2.4我国主要特殊土的基本特性我国主要特殊土的基本特性黄土红粘土软土膨胀土冻土盐渍土第34页，共85页，2023年，2月20日，星期三357.2土的工程分类气候条件：第四纪干旱和半干旱气候颜色：多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色成因分类原生黄土：不具层理次生黄土具有层理，并含有砂砾和细砾。

1、黄土的成因天然状态下土质坚硬、压缩性小、强度较高浸水后结构破坏，强度降低，突然下沉（有些地区）第35页，共85页，2023年，2月20日，星期三367.2土的工程分类

我国黄土分布面积约64万km2。其中具有湿陷性的约27万km2。分布在北纬33°～47°之间。黄土的湿陷性在我国总体上呈现由西北向东南逐渐减弱的趋势。

黄土分布第36页，共85页，2023年，2月20日，星期三37第37页，共85页，2023年，2月20日，星期三38第38页，共85页，2023年，2月20日，星期三397.2土的工程分类黄土的堆积时代及代表地层

老黄土午城黄土离石黄土120万—70万70万—10万下更新世Q1中更新世Q2老黄土大孔结构已退化，一般仅在黄土的上部有轻微的湿陷性，或在大压力下有湿陷性；而离石黄土分布普遍，厚度为50—70m，在黄河中游最厚可达170m。第39页，共85页，2023年，2月20日，星期三407.2土的工程分类新近堆积的黄土Q42黄土多分布于河漫滩、低阶地、山间洼地的表层及洪坡积地带，生孔、大孔发育，结构松散，承载力较低，具有高压缩性和湿陷性。马兰黄土Q41黄土土质相近，均匀、疏松，大孔和虫孔发育，具垂直节理，有较强烈的湿陷性，与工程建设关系最为密切。马兰黄土10万—0.5万晚更新世Q3新黄土5000年以内全新世早期Q4Q41黄土第40页，共85页，2023年，2月20日，星期三417.2土的工程分类以粗粉土(0.05—0.1mm)为主，平均含量达50％以上

黄土的颗粒组成黄土的矿物成分以石英、长石、碳酸盐等为主，并含部分粘土矿物黄土的化学成分与矿物成分和风化有关，主要有SiO2、Al2O3、CaO。易溶盐类碳酸盐为主，氯化物和硫酸盐次之，含量呈区域性变化且与成因有关。黄土的成分第41页，共85页，2023年，2月20日，星期三427.2土的工程分类黄土的结构结构残积、坡积黄土不等粒“斑状”结构，大孔隙多，形状复杂，孔隙边缘明显冲积黄土细粒“等粒”结构，大孔隙少，多为长形或圆形粒间小孔，轮廓不甚清楚孔隙率粒间小孔特有的大孔隙虫孔、植物根孔、裂欧、封闭空洞和巨大的潜蚀空洞等一般地层越老，孔隙率越低；坡积、残积黄土的孔隙率比冲积黄土高。第42页，共85页，2023年，2月20日，星期三437.2土的工程分类＞0.07强湿陷性0.015～0.03弱湿陷性0.03～0.07中等湿陷性黄土的基本工程地质特征压实程度差，孔隙大、孔隙率高，含水少、透水性强和强度高黄土湿陷性判别湿陷系数δs第43页，共85页，2023年，2月20日，星期三447.2土的工程分类黄土的自重湿陷和非自重湿陷黄土的湿陷是在包括上覆土自重压力和附加压力下产生的，发生湿陷现象的界限压力称为湿陷起始压力，其随黄土胶结物含量、湿度、密度以及土的埋深增大而增高。当上覆土层饱和自重力大于该土层湿陷起始压力时发生自重湿陷；当上覆土层饱和自重力小于该土层湿陷起始压力，只有在与附加应力共同作用下才能大于该土层的湿陷起始压力时发生非自重湿陷。第44页，共85页，2023年，2月20日，星期三457.2土的工程分类

碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土称为红粘土。其液限一般大于50，上硬下软，具明显的收缩性，裂隙发育。经再搬运后仍保留红粘土基本特征，液限大于45小于50的土称为次生红粘土。

2、红粘土的定义第45页，共85页，2023年，2月20日，星期三467.2土的工程分类气候特点：气候变化大，年降水量大于蒸发量，潮湿的气候有利于岩石的机械风化和化学风化，岩性特点：主要为碳酿盐类岩石，当岩层稻皱发育、岩石破碎时，更易形成红粘土。红粘土的形成条件第46页，共85页，2023年，2月20日，星期三47第47页，共85页，2023年，2月20日，星期三48第48页，共85页，2023年，2月20日，星期三497.2土的工程分类盆地或洼地边缘较薄，向中间逐渐增厚基岩面或风化面取决于基岩起伏和风化层深度当下伏基岩的溶沟、溶槽、石芽厚度变化极大红粘土的分布规律

红粘土主要为残积、坡积类型，也有洪积类型，其分布多在山区或丘陵地带以及山坡、山麓、盆地或洼地中。第49页，共85页，2023年，2月20日，星期三507.2土的工程分类

红粘土的粒度成分中，小于0.005mm的粘粒含量为60％一80％，其中小于0.002mm的胶粒占40％一70％，使红粘土具有高分散性。红粘土的矿物成分主要为高岭石、伊利石和绿泥石。化学成分以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主。红粘土的成分特点第50页，共85页，2023年，2月20日，星期三517.2土的工程分类红粘土的基本工程地质特征红粘土的物理力学性质一是天然含水量高、密度小、孔隙比高、高塑性(液限和塑限都很高)以及较高的力学强度和较低的压缩性；二是各种指标的变化幅度很大。第51页，共85页，2023年，2月20日，星期三527.2土的工程分类红粘土的基本工程地质特征红粘土的裂隙性处于坚硬和硬塑状态的红粘土层，由于胀缩作用形成了大量裂隙红粘土的胀缩性天然状态下膨胀量微小，收缩量较大，经收缩后的土试样浸水时，可产生较大的膨胀量第52页，共85页，2023年，2月20日，星期三537.2土的工程分类红粘土中的地下水特征

红粘土的透水性微弱，其中的地下水多为裂隙性潜水和上层滞水，它的补给来源主要是大气降水、基岩岩溶裂隙水和地表水体，水量一般均很小。在地势低洼地段的土层裂隙中或软塑、流塑状态土层中可见土中水，水量不大，且不具统一水位。红粘土层中的地下水水质属重碳酸钙型水，对混凝土一般不具腐蚀性。第53页，共85页，2023年，2月20日，星期三547.2土的工程分类3、软土的定义和分类

软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承裁力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。淤泥：孔隙比大于1.5淤泥质土：孔隙比小于1.5而大于1.0有机质土：烧失量大于5％泥炭：烧失量大于60％时其它高压缩性的粘性土、粉土第54页，共85页，2023年，2月20日，星期三557.2土的工程分类软土的成因类型滨海沉积滨海相泻湖相按沉积环境分湖泊沉积河滩沉积沼泽沉积溺谷相三角洲相第55页，共85页，2023年，2月20日，星期三567.2土的工程分类A.滨海相常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极疏松，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。B.泻湖相颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约0.3—2.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。第56页，共85页，2023年，2月20日，星期三577.2土的工程分类C.溺谷相孔隙比大、结构疏松、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围赂窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。D.三角洲相由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松，颗粒细小。

第57页，共85页，2023年，2月20日，星期三587.2土的工程分类湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中央有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软、呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，最厚者可达25m。河滩沉积主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于lom。第58页，共85页，2023年，2月20日，星期三597.2土的工程分类

沼泽沉积

分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。第59页，共85页，2023年，2月20日，星期三607.2土的工程分类

我国东海、黄海、渤海、南海等沿海地区，例如滨海相沉积的天津塘沽、浙江温州、宁波等地，以及溺谷相沉积的闽江口平原，河滩相沉积的长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区。内陆(山区)软土主要位于湖相沉积的洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周和古云梦泽地区边缘地带，以及昆明的滇池地区，贵州六盘水地区的洪积扇等。软土的分布第60页，共85页，2023年，2月20日，星期三617.2土的工程分类软土的工程性质触变性流变性高压缩性低强度低透水性不均匀性第61页，共85页，2023年，2月20日，星期三627.2土的工程分类触变性当原状土受到振动以后，破坏了结构连接，降低了土的强度或很快地使土变成稀释状态。流变性软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体还会发生缓慢而长期的剪切变形。第62页，共85页，2023年，2月20日，星期三637.2土的工程分类高压缩性软土是属于高压缩性的土，压缩系数大，反映在建筑物的沉降方面为沉降量大。低强度由于软士具有上述特性，地基强度很低。其不排水抗剪强度一般均在20KPa以下。第63页，共85页，2023年，2月20日，星期三647.2土的工程分类低透水性软土透水性能弱，对地基排水固结不利，反映在建筑物沉降延续时间长。同时，在加载初期，地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度。不均匀性由于沉积环境的变化，粘性土层中常局部夹有厚薄不等的粉土，建筑物地基则易产生差异沉降。

第64页，共85页，2023年，2月20日，星期三657.2土的工程分类4、膨胀土的定义

膨胀土是一种对环境变化，特别是对于湿热变化非常敏感的土。其反映是体积随水量增加发生膨胀和随水量减小而收缩，产生膨胀压力。影响土的膨胀性的主要矿物是蒙脱石。

第65页，共85页，2023年，2月20日，星期三667.2土的工程分类膨胀土的分布

膨胀土在我国有着广泛的分布，至今先后发现膨胀土的省区达20多个，尤其在北京—西安—成都一线东南、杭州—广西一线西北这一北东—南西向的广大区域内，分布最为普通。第66页，共85页，2023年，2月20日，星期三677.2土的工程分类多以残—坡积、冲积、洪积、湖积为主。湖相沉积及风化层粘土矿物中以蒙脱石为主，自由膨胀率、液限、塑性指数都较大，土的膨胀、收缩性最显著冲积、冲洪积及坡积物粘土矿物中以伊利石为主，自由膨胀率和液限较大。土的膨胀、收缩性也显著碳酸盐类岩石的残积、坡积及洪积的红粘土自由膨胀率常小于40％，故常被定为非膨胀土，但其收缩性很显著。膨胀土的成因第67页，共85页，2023年，2月20日，星期三68第68页，共85页，2023年，2月20日，星期三697.2土的工程分类

膨胀土一般呈红、黄、褐、灰白等色，具斑状结构，常含铁、锰或钙质结核，具网纹开裂，有蜡状光泽的挤压面，类似劈理。土层表层常因失水收缩出现纵横交错的裂隙和龟裂现象，使土体的完整性破坏，强度降低。膨胀土中粘粒常达35％以上。矿物成分以蒙脱石和伊利石为主，高岭石和多水高岭石较少。化学成分以SiO2和Al2O3、Fe2O3为主。膨胀土的工程地质特性第69页，共85页，2023年，2月20日，星期三707.2土的工程分类膨胀土的工程地质特性

膨胀土液限和塑性指数都较大，饱和度较大，一般都在80％以上。但天然含水量较小，多为l7％一36%，一般为20％左右。所以，膨胀土常处于硬塑或坚硬状态。膨胀土强度较高，压缩性中等偏低，故常被误认为是较好的天然地基。当含水量增加和结构扰动后，力学性质减弱明显。膨胀土的膨胀和收缩特性会导致建筑物开裂和损坏；导致斜坡建筑场地崩塌、滑坡、地裂。第70页，共85页，2023年，2月20日，星期三717.2土的工程分类5、冻土的定义温度等于或低于摄氏零度且含有冰的各类土冻土的分类季节性冻土冬季冻结，夏季全部融化多年冻土冻结状态持续多年(一般是3年以上)不融的冻土，第71页，共85页，2023年，2月20日，星期三727.2土的工程分类冻土的力学性质冻土的融化压缩冻土融化过程中在无外荷作用的情况下，所产生的沉降称为融化下沉（简称融陷）冻土融化后，在外荷作用下所产生的压缩变形称为融化压缩冻胀量冻结过程中土体积增大，以冻胀率（冻胀变形量与冻结深度之比）来衡量第72页，共85页，2023年，2月20日，星期三737.2土的工程分类

冻胀力

法向冻胀力

切向冻胀力作用于基础底面上的抬起力平行向上作用于基础侧表面的抬起力冻结力通过冰晶使冻土与基础表面胶结在一起的胶结力，又称冻结强度

冻土的抗剪强度冻土在外力作用下，抵抗剪切滑动的极限强度土温荷载第73页，共85页，2023年，2月20日，星期三747.2土的工程分类冻土的工程性质季节性冻土

作为建筑物地基，在冻结状态时，具有较高的强度和较低的压缩性。但冻土融化后则承载力大为降低，压缩性急剧增高，使地基产生融陷；相反，在冻结过程中又产生冻胀，对地基均为不利。第74页，共85页，2023年，2月20日，星期三757.2土的工程分类多年冻土

根据土的类别、总含水量和融化后的潮湿程度进行融陷性分级及评价不融陷土弱融陷土中融陷土强融陷土极融陷土第75页，共85页，2023年，2月20日，星期三767.2土的工程分类A．不融陷土除基岩之外为最好的地基土，一般建筑物可不考虑冻融问题；B．弱融陷土为多年冻土较良好的地基土，融化下沉量不大，一般当基底最大融深控制在3.0m之内时，建筑物均未遭受明显的破坏；C.中融陷土作为建筑物地基时，一般基底融深不得大于1.0m，冬天回冻时，应采取专门措施，如深基、保温、防止基底融化等；第76页，共85页，2023年，2月20日，星期三777.2土的工程分类D.强融陷土往往会造成建筑物的破坏，因此原则上不容许地基土发生融化，宜采用保持冻土的原则设计或采用桩基等；E.极融陷土因含有大量的冰，所以不但不容许基底融化，还应考虑它的长期流变作用，需进行专门处理，如采用砂垫层等。第77页，共85页，2023年，2月20日，星期三787.2土的工程分类6、盐渍土的定义含有较多(大于0.5％)易溶盐类的土盐渍