第二章 土的性质及工程分类

1、第二章,土的性质及工程分类,土是由颗粒、水和气组成的三相分散体系。土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系，反映出土的不同物理性质。土的物理性质又与力学性质有着密切的联系。 本章需了解土的三相组成，要牢固掌握土的物理性质指标的定义、有关指标的换算、试验和应用，掌握无粘性土和粘性土的工程特性，熟练使用地基土的分类方法。,2.1 土的概念 土是由岩石经过物理风化和化学风化后的产物，是由各种大小不同的土粒按各种比例组成的集合体，土粒之间的空隙中包含着水和气体，是一种三相体系。,岩石,物理风化,化学风化,土,原生矿物,次生矿物,颗粒通常是由一种或几种原生矿物所组成，它的成分与母岩的相同，颗粒一般较粗，

2、吸附水的能力弱，性质比较稳定，无塑性。,化学风化仅使岩 石产生质的变化,物理风化仅使岩 石产生量的变化,原生矿物经化学风化生成的新矿物，它的成分与母岩的完全不同。颗粒极细，性质活泼，有较强的吸附水能力，具塑性。,土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应地发生变化,土粒的大小及其组成,粘土颗粒性质,土的三相体系,土是由固体颗粒、水和气体三部分组成，常称为土的三相组成。随着三相物质的质量和体积的比例不同，土的性质也将不同。,2.2 土的三相组成及结构构造,原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成。如：石英、长石。,次生矿物：原生矿物经过化学风化作用后形成的矿物， 如粘土矿物、碳酸盐等。,土的固体颗粒物质包

3、括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质。,无机矿物,1、土的固相,次生矿物的水溶性对土的工程特性有很大的影响。 粘土矿物：矿物发生分解，形成新的物质。某些矿物分解为次生的粘土矿物。粘土矿物具有很强的亲水性，对土的工程性质影响很大。,难溶的,易溶的,不溶的,次生矿物按与水的作用可分为：,风化过程中，由于微生物的作用，土中产生复杂的腐殖质矿物，此外还会产生动植物残体等有机物，如泥炭等。,2、土的液相 土的液相指存在于孔隙中的水。,重力水,自由水,弱结合水,强结合水,结合水,土中液态水,毛细水,自由水是指不受土粒表面电荷电场影响的水，其性质和普通水一样，能传递静水压力，在水压差作用下流动

4、，冰点0，有溶解能力。,重力水在重力或压力差作用下能在土中渗流，对于土颗粒和结构物都有浮力作用，在土力学计算中应当考虑这种渗流及浮力的作用力。 毛细水不仅受到重力的作用，还受到表面张力的支配，能沿着土的细孔隙从潜水面上升到一定的高度。,土的冻胀 土的冻胀现象和融陷现象是季节性冻土的特性，亦即土的冻胀性。 在持续负温作用下，地下水位较高处的粉砂、粉土、粉质粘土等土层常具有较大的冻胀危害。防治冻胀的工程主要措施措施是，要将构筑物基础底面置于当地冻结深度(可查有关规范)以下，以防止冻害的影响。,毛细水不仅受到重力的作用，还受到表面张力的支配，能沿着土的细孔隙从潜水面上升到一定的高度。,3、土中气 在

5、粗颗粒的沉积物中常见到与大气相连通的空气，它对土的工程性质影响不大。在细颗粒中则存在与大气隔绝的封闭气泡，封闭气体对土的工程性质影响较大。,土的结构和构造 土的结构是指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。,蜂窝结构,单粒结构,土的结构,絮凝结构,1、单粒结构 单粒结构是碎石土和砂土的结构特征。 紧密状单粒结构的土，强度较大，压缩性较小，是较为良好的天然地基； 而具有疏松单粒结构的土，其骨架不稳定，当受到振动或其他外力作用时，引起土体较大的变形，这种土层如未经处理一般不宜作为建筑物的地基。,2、蜂窝结构 蜂窝状结构是以粉粒(0.0750.005mm)为主的土的结构特征

6、。可承担一般的水平静荷载。但当其承受较高水平荷载或动力荷载时，其结构将破坏，导致严重的地基沉降。 3、絮状结构 絮状结构是粘土颗粒特有的结构特征。土的结构形成以后，当外界条件变化时，土的结构会发生变化。在取土试验或施工过程中都必须尽量减少对土的扰动，避免破坏土的原状结构。,土的构造是指在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。 土的构造最主要特征就是成层性，即层理构造。它是在土的形成过程中，由不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色的不同，而沿竖向呈现的成层特征。 土的构造的另一特征是土的裂隙性，如黄土的柱状裂隙。裂隙的存在大大降低土体的强度和稳定性，增大透水性，对工

7、程不利。,1、土的粒度成分 (1) 粒度：土粒的大小称为粒度。 (2) 粒组：工程上把大小、性质相近的土粒合并为组。 (3) 界限粒径：划分粒组的分界尺寸。,2.3 土的颗粒特征,2、土的颗粒级配 土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重的百分数表示，称为土的颗粒级配。,限定粒径,中值粒径,有效粒径,工程中常用不均匀系数Cu和曲率系数Cc来反映土颗粒级配的不均匀程度。,可见，不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态。,工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断： 对于级配连续的土：Cu5，级配良好；反之，Cu5和Cc13两个条件时，才为级配良好，反之级配不

8、良。,4、颗粒分析试验 对于粒径大于0.075mm的粗粒土，可用筛分法。对于粒径小于0.075mm的细粒土，则可用沉降分析法(水分法)。通常需上述两种方法联合使用。,(1)筛分法,标准分析筛的孔径(mm)分别为：20、10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.1、0.075。 用最小孔径的筛作筛分试验时应当采用水筛方法。,(2)沉降分析法,式中：s 、w 、i 土粒的密度、水的密度、经过 ti时间在液面下某一深度Li 测得的悬液的密度。 di、msiLi处最大粒径、及小于等于此粒径的土粒质量。 ms干土质量。,悬液中粒径小于等于di(mm)的土粒质量msi占土粒总质量ms的累计百分含量 pi

9、为：,2.4 粘性土的物理化学性质,粘土矿物的特点 1、粒径0.002mm，比表面积大； 2、具有独特的结晶结构特征。 比表面积单位体积内颗粒表面积的总和。颗粒越细，比表面积越大，表面能越大。 如边长为1cm的立方体，其体积为v=1cm3，总表面积s=6cm2，则比表面积A=s/v=6cm-1。 若将1cm3立方体颗粒分割成棱边为0.001mm的许多立方体颗粒，其总表面积s=6x104cm2，比表面积A=s/v=6x104cm-1。,粘土矿物大都属于复合的铝硅酸盐晶体，晶体的原子排列与矿物颗粒的物理、化学、光学性质密切相关。颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶格所组叠而成。,粘土矿物颗粒的结晶结

10、构,结晶结构基本结构单元,氢氧化铝八面体,硅氧四面体,三种主要的粘土矿物,蒙脱石,伊利石,高岭石,氢氧化铝八面体结晶单元,硅氧四面体结晶单元,高岭石： 结构单元层间为氢氧氢氧或氧氢氧联结，联结力强。晶格间的距离不易改变，在水中层间不易分散，水分子不能进入晶格，晶格的活动性小。故高岭石的亲水性、膨胀性和压缩性都比较小。,蒙脱石： 结构单元层间为氧氧联结，联结力弱。易被具有氢键的强极化水分子契入分开。此外，八面体中的 Al3+常被其它低价离子(如 Mg2+)置换，在晶格之间出现多余的负电荷，吸附其它阳离子(如Na+、Ca2+)来补偿。这种阳离子吸引极性水分子成为水化阳离子，充填于晶格单元层之间，从

11、而改变晶格的距离，使层间距增大。故蒙脱石的晶格活动性大，表现出亲水性、膨胀性和压缩性都大。 粘土中蒙脱石含量较大时，则该土的可塑性和压缩性高，强度低，渗透性小，具有较大的吸水膨胀和脱水收缩的特性。,伊利石： 伊利石在构成时，部分硅片中的Si4+被低价的Al3+、Fe3+所取代，因此，在相邻的晶格间出现若干 K+以补偿晶格中正电荷的不足。嵌入的 K+增强了伊利石晶格间的联结作用，故其结构优于蒙脱石。伊利石的层间联结介于高岭石和蒙脱石之间，表现出的压缩性和膨胀性也介于二者之间。 可见，土的矿物结晶结构的差异，从本质上决定了其工程性质不同。,粘土颗粒的胶体化学性质,1、粘土颗粒带电现象,电泳：在直流

12、电场作用下，带负电荷的粘土颗粒向阳极移动，这种电动现象称为电泳。 电渗：在直流电场作用下，水分子及水化阳离子向阴极移动，这种电动现象称为电渗。,电渗电泳现象：,粘土矿物颗粒粒径微小(0.002mm)，具有明显的胶体化学特征，这源于粘土颗粒表面的带电性。,如将 2根电极直接插入粘土块中，通电后发现阳极周围土逐渐变干，阴极周围土更湿。,电渗电泳现象试验：,列依斯(Reuss)于1807年进行了一个有名的实验，其装置如图所示。,1、阳极管中，水自下而上浑浊起来，同时，水位下降。 2、阴极管中，水仍清澈，水位上升。,粘性土的性质与水的绝对含量密切相关，土中水与固体颗粒间的作用并不是机械地混合，而是有机

13、地参与到土的结构中，是一种复杂的物理化学作用。 粘土颗粒表面通常带负电荷，故水在带电颗粒之间受到表面电荷电场的作用，水分子和水化阳离子就会向土粒周围集聚。,2、土颗粒与水的相互作用,根据颗粒表面静电引力作用的强弱，土中水可划分成三种：,自由水,弱结合水,强结合水,水膜厚度对土质的影响：水膜厚，土的塑性高，颗粒间的距离大，因而土的膨胀性和收缩性大，土的压缩性也大，而强度相对降低。,粘性土特性的利用和改良,电渗排水 在渗透系数k10-6cm/s的饱和软粘土地层中开挖基坑，可采用电渗排水降低地下水位。 电化学加固,填充孔隙,提高颗粒间胶结力,常见离子的交换能力顺序： Fe3+Al3+H+Ba2+Ca

14、2+Mg2+KLiNa 离子交换结果会改变土粒周围扩散层水膜的厚度，实践中利用这一机理来改良土质，增加土的稳定性。,利用离子交换改良粘土的工程性质,土的三相比例指标：指土的三相物质在体积、质量上的比例关系。它反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘察报告中不可缺少的基本内容。 土的三相图,2.5 土的三相比例指标,三相比例指标可分为试验指标和换算指标两种。,土的三项基本物理性质指标（也称试验指标）,1、土的密度（）和重度()： 单位体积的土的质量称为土的密度。单位体积的土的重力称为土的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体积。,（g/cm3

15、）,测试方法：粘性土一般采用环刀法。,(kN/m3),土的体积,土的质量,土粒相对密度变化不大，可按经验值选取。 测试方法：用比重瓶法测定。 一般的土粒相对密度为：,土的固体颗粒质量与同体积4时的纯水质量之比。,单位：g/m3,2、土粒相对密度,含水量常用烘干法测定，它是描述土的干湿程度的重要指标。土的天然含水量变化范围很大，从干砂的含水量接近于零到蒙脱土的含水量可达百分之几百。,土中水的质量 mw 与固体（土粒）质量 ms 之比。,3、土的含水量,1、干密度 是指土的固相质量ms与土的总体积V之比。,干重度： d d g (kN/m3),（g/cm3）,干密度d 越大，土越密实，强度就越高，

16、水稳定性越好。d 常作为填土密实度的施工控制指标。,常见值： d （1.32.0） (g/cm3),换算指标,土的孔隙中全部为水所充满时土的密度。,饱和重度：,常见值： sat （1.82.3） (g/cm3),（g/cm3）,(kN /m3),2、饱和密度,水位以下土体受到浮力作用时，单位体积的质量。,有效重度(浮重度)：指扣除浮力以后的固相重力与土的总体积之比。, sat w （g/cm3）,3、有效密度,孔隙的体积VV与土粒的体积VS之比。,e 是评价土的紧密程度的指标。 常见值： 砂土：e = 0.51.0，当e 1.0 时为软弱土。,4、土的孔隙比e,孔隙的体积VV与土的总体积之比。

17、,常见值：n = (3050)%,5、土的孔隙率n,6、土的饱和度sr,孔隙中水的体积VW与孔隙体积VV之比。,Sr和含水量w是反映土中含水程度的指标。 常见值： sr01 饱和土： sr1 干 土： sr0,利用换算公式求得全部计算指标。 利用三相草图计算物理指标的方法： （1）首先绘制三相草图； （2）根据已知的三个试验指标计算其余的指标。 技巧：令V=1或VS=1，可使计算大为简化。,三相比例指标的相互换算,【解】 1、绘三相草图；,【例题】已知土的试验指标为：土的重度=17 kN/m3，土粒重度s=27.2kN/m3和含水量w=10，求其余6个物理指标。,2、设土的体积等于1，即 V

18、= 1 则土的质量：,3、已知含水量,而,4、土粒密度,而：,5、孔隙体积：,6、水的体积：,7、气体的体积：,8、根据土的物理性质指标表达式可求出：,（1）孔隙比：,（2）孔隙率：,（3）饱和度：,（4）干密度：,（5）饱和密度：,（6）有效密度： sat w1.9810.98 (g/m3),(g/m3),(g/m3),【解】 直接利用表2.7的换算公式计算：,孔隙比e：,饱和度Sr :,干重度 gd ：,【例题2】已知土的试验指标为：土的重度=18kN/m3，土粒密度s= 2.7g/cm3和含水量w=12，求e，Sr 和d 。,无粘性土密实度的工程意义 砂、卵石等无粘性土的密实度对其工程性

19、质具有重要的影响。 密实的无粘性土具有较高的强度和较低的压缩性，是良好的建筑物地基； 松散的无粘性土，尤其是饱和的松散砂土，强度低，且水稳定性很差，容易产生流砂、液化等工程事故。 对无粘性土评价的主要问题是正确地划分其密实度。,2.6 无粘性土的密实度,工程中划分密实度的标准 1、以孔隙比e为标准,砂土密实度划分标准,砂土的相对密实度Dr：砂土处于最密实状态时，其孔隙比emin称为最小孔隙比；处于最疏松状态时的孔隙比则称为最大孔隙比emax，e为土的天然孔隙比。,2、以相对密实度Dr为标准,岩土工程勘察规范（GB 50021-2001) 按标准贯入锤击数N确定砂土密实度,标准贯入试验：是用规定

20、的锤重(63.5kg)和落距(76cm)把标准贯入器(带有刃口的对开管，外径50mm，内径35mm)打入土中，记录贯入一定深度(30cm)所需的锤击数N的原位测试方法。N反映了土层的松密和软硬程度，是一种简便的测试手段。,3、以标准贯入试验锤击数N为标准,粘性土的状态与界限含水量 1、土的状态 含水量大时，土呈流动状态； 含水量减小时，土由流动状态过渡到可塑状态； 含水量继续减小，土由可塑状态过渡到半固体状态； 含水量低时，土由半固体状态转为固体状态。,2.7 粘性土的物理特性,2、土的可塑性： 指土可塑成任何形状而不发生裂缝，并在外力解除后能保持已有的形状而不恢复原状的性质。,3、界限含水量

21、： 土从一种状态变到另一种状态时，含水量分界点称为界限含水量。,液限WL： 流动状态与可塑状态的分界含水量。 测定方法：采用锥式液限仪或碟式液限仪测定。,塑限WP： 可塑状态与半固体状态的分界含水量。 测定方法：搓条法。当搓的土条直径为3mm时断裂为若干段，此时测得的土条含水量即为该土的塑限。 缩限WS： 半固态到固态的分界含水量。,液、塑限联合测定法,可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。可塑性大小用土处于塑性状态的含水量的变化范围来衡量，该范围即为塑性指数。,工程应用：用IP作为粘性土和粉土的定名标准。,IP 越大，土的可塑性越好，吸水能力越强。习惯上，IP 用不带的数值表示。,塑性指数,I

22、L 反映土的软硬程度和干湿状态。 工程应用：根据IL 确定粘性土的状态。,粘性土的液性指数为天然含水量w与塑限wP的差值和液限wL与塑限wP差值之比。,液性指数IL,工程应用：基础工程施工中必须注意保护基槽，尽量减少对土的扰动。,灵敏度：原状土和重塑土试样无侧限抗压强度的比值,饱和粘性土灵敏度的分类,触变性：粘性土结构遭破坏，强度降低，但随时间发展土体强度恢复的胶体化学性质。,灵敏度和触变性,土的分类是建筑、道路、桥梁工程勘察与设计的前提，是工程勘测评价的基本内容。 土的工程分类原则：土的工程分类是把不同的土分别安排到各个具有相近性质的组合中去，其目的是为了人们有可能根据同类土已知的性质去评价

23、其工程特性，或为工程师提供一个可供采用的描述与评价土的方法。 土的分类标准，各行业的分类标准有差异。如建筑物地基基础基础设计规范是把土分成岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。,2.8 土的工程分类,土的分类依据：影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、土的物理状态和土的结构。起主要作用的是三相组成，三相组成中最重要的又是固体颗粒。 工程上以土中颗粒直径大于0.075mm的质量占全部土粒质量的50作为第一个分类的界限。大于50的称为粗粒土，小于50的称为细粒土。 粗粒土的工程性质，很大程度上取决于土的粒径级配，按其级配累积曲线再分为细类。 细粒土的工程性质不仅与级配有关，还与土粒的

24、矿物成分和形状均有密切关系，因此，多用塑性指数或者液限加塑性指数作为分类指标。,土的分类建筑地基基础基础设计规范,土,岩石,粗粒土,细粒土,碎石土,砂土,粉土,粘性土,人工填土,漂石、块石,卵石、碎石,园砾、角砾,砾砂,粗砂,中砂,细砂,粉砂,粘土,粉质粘土,碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量50的土。,碎石土的分类,碎石土的密实度,1、碎石土的分类,砂土分类,砂土：指粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50的土。,2、砂土分类,细粒土的分类,细粒土：是指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50的土。,3、细粒土的分类,人工

25、填土：由于人类活动而堆积的土，其物质成分杂乱，均匀性较差。 （1）素填土：由碎石、砂土、粉土、粘性土等组成的填土。 （2）杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等杂物的填土。 （3）冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土。,4、人工填土,5、特殊土,具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土。大体可分为软土、红粘土、黄土、膨胀土、多年冻土和盐渍土等。,公路土工试验规程（JTJ05193）的土的分类标准,对渗流作出假设 1、不考虑渗流路径迂回曲折，只分析其主要流向。,2.9 土的渗透性,土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象，称为土的渗透性。,一、渗流模型,2、不考虑土体颗

26、粒间的影响，认为孔隙和土粒所占空间均被渗流所充满。,为了使渗流模型在渗流特性上与真实的渗流一致，模型还应符合以下要求： （1）在同一过水断面，渗流模型的流量等于真实渗流的流量； （2）在任一界面上，渗流模型的压力与真实渗流的压力相等； （3）在相同体积内，渗流模型所受到的阻力与真实渗流所受到的阻力相等。,渗流模型的平均流速V：,单位时间内流过截面积A的水量(m3/s),过水断面面积(m2),真实渗流的流速V0为：,相应于断面A中所包含的孔隙面积,孔隙率,则：,达西定律：土中水的渗透速度v与水头梯度i成正比。,v = k i q /A 或 q = kiA,式中： v渗流速度（m/s); k渗透系

27、数（m/s); i水头梯度，即沿水流方向单位长度上的水头差。,二、土的层流渗透定律（达西定律）,层流渗透定律一般只适用于中砂、细砂、粉沙。粗砂、砾石的孔隙大，渗流速度较大，水流不是层流而是紊流了。粘土中的渗流不完全符合达西定律，因此需要修正。 v= k( i - i0) 式中：i0 为粘土的起始水头梯度。,三、土的渗透系数的测定,渗透系数测定,室内试验测定,现场抽水试验,常水头渗透试验,变水头渗透试验,无压完整井,无压非完整井,通过上式得：,室内试验测定,1、常水头渗透试验：在整个试验过程中，土样的压力水头维持不变。,土样截面积为A，高为l,储水管截面积为a，在试验过程中水头不断减小。试验开始

28、时，储水管水头为h1，经过时间t后，降为h2。 令在dt内水头降低-dh，则dt内流过土样的流量为：,积分后得：,得：,2、变水头渗透试验,完整井与非完整井：井底钻至不透水层时称为完整井，井底未钻至透水层时称为非完整井。 1、无压完整井,若不设观测井，需测定抽水井的水深h0 ，并确定降水影响半径R，k 为：,现场抽水试验,式中： H 不受降水影响的地下水面至不透水层层面的距离(m)； h0 抽水井的水深（m）； h井底至不透水层层面的距离（m）； r0 抽水井的半径（m）； R 降水影响半径，可采用经验值计算。,2、无压非完整井,四、土渗透性的影响因素,1、土的粒度成分及矿物成分 土的颗粒大小

29、、形状及配比，影响土孔隙大小及形状，因而影响土的渗透性。土颗粒越粗、越浑圆、越均匀时，渗透性就越大。 土的矿物成分对于卵石、砂土和粉土的渗透性影响不大，但对于粘土的渗透性影响大。粘土的渗透性低。 2、 结合水膜的厚度 粘性土中若结合水膜的厚度较大时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。,5、土中气体 密闭气泡会降低水的渗透性。,3、土的结构构造 天然土层的结构构造通常不是各向同性的，因而其渗透性也具有方向性。 4、水的粘滞度 水在土中的渗流速度与水的密度和粘滞度有关，而水的密度和粘滞度又与温度有关。目前常以水温为100C时的渗透系数k10作为标准值，在其它温度测定的渗透系数可按下式进行修正：,渗流

30、力的计算公式 j=wi (kN/m3) 式中： i水头梯度； w水的重度(kN/m3)。 动水力的方向与水流方向一致。,渗流力(动水力)：水流作用在单位土体中土粒上的力。,五、渗流力及渗流破坏,公式推导：以土柱体ab内的水作为脱离体，考虑作用在水上的力系。,1、w h1 F a点水压力，与水流方向一致()； 2、w h2 F b点水压力，与水流方向相反()； 3、w n l F cos 土体中水的重力在ab方向的分力（） ； n 为孔隙率。 4、w （1n）l F cos 土柱体内土颗粒作用于水的力在ab方向的分力（即 水对土颗粒作用的浮力的反力）（）；,5 、l F j 水渗流时，土柱中土颗

31、粒对水的阻力() 由平衡条件得：,w h1Fw h2 F wn l F cosw（1n）l F cos l F j 0 即： w h1w h2wl cos l j 0 而 cos（z1z2) / l 代入上式： j =w(h1+z1)-(h2+z2)/l = w(H1-H2)/l = w i j = j = wi,1、流砂现象及临界水头梯度icr,若水的渗流方向自下而上，在土体表面的颗粒所受到的向上的动水力与土的有效重度相等时，土粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象称为流砂现象。这时的水头梯度称为临界水头梯度。,流砂、管涌现象及临界水头梯度icr,临界水头梯度icr j

32、= icrw = icr= /w =（sat-w）/w = (sat/w)- 1,工程中，容许水头梯度为i,k为安全系数，设计时渗流逸出处的水头梯度应满足： i= icr/ k,一般 k = 2.0 2.5,2、管涌： 水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水力作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走，这种现象称为管涌现象。,发生管涌的临界水头梯度与土的颗粒大小及其级配情况有关。不均匀系数越大，管涌现象越易发生。,一般Cu大于10的土才会发生管涌。,3、流砂与管涌的异同： 流砂现象发生在土体表面渗流逸出处，不发生于土体内部，而管涌现象可发生在渗流逸出处，也可发生于土体内部。 流砂现象主要发生

33、在细砂、粉砂及粉土等土层中。对饱和的低塑性粘性土，当受到扰动时，也会发生流砂；管涌多发生在砂性土中，且土体颗粒大小差别较大，往往缺少某种粒径。 管涌可发生于局部范围，也可逐步扩大，最后导致土体失稳破坏。,1、流砂防治：关键在于控制逸出处的水力坡降。,（1）上游做防渗围幕； （2）上游做水平防渗铺盖； （3）下游挖减压沟或打减压井； （4）下游加透水盖重； （5）土层加固处理。,渗透破坏（变形）的防治措施,2、管涌防治： （1）改变水力条件，降低土层内部和渗流逸出处的渗透坡降； （2）改变几何条件，在渗流逸出部位铺设反虑层。,土的冻胀 土的冻胀现象和融陷现象是季节性冻土的特性，亦即土的冻胀性。 在持续负温作用下，地下水位较高处的粉砂、粉土、粉质粘土等土层常具有较大的冻胀危害。防治冻胀的工程主要措施是，要将构筑物基础底面置于当地冻结深度(可查有关规范)以下