工程地质(ch6岩土体性质).ppt

1、一、土的物理性质指标 1、比重Gs、密度、重度 干重度d 浮重度：地下水位以下土体受到水的浮力作用时的有效重度 2、含水量、饱和度Sr 3、孔隙比e、孔隙度n,第六章 岩土体的工程性质 第一节 土的成因类型及其工程特征,二、土的工程分类（土的分类标准） 一般土 巨粒土和含巨粒土： 60mm颗粒含量 50% 巨粒土 混合巨粒土 巨粒混合土 粗粒土：600.075mm颗粒质量50% 砾类土：602mm颗粒质量50% 砂类土：602mm颗粒质量50% 细粒土：0.0750.005颗粒含量50% 细粒土 含粗粒的细粒土 有机土,漂石：200mm的巨粒50% 卵石：60200mm的巨粒50%,砾：细粒含

2、量5% 含细粒土砾：细粒含量5%15% 细粒土质砾：细粒含量15%50,砂：细粒含量5% 含细粒土砂：细粒含量5%15% 细粒土质砂：细粒含量15%50,特殊土 黄土（0.050.005mm): 午城黄土：形成于早更新世，只在某些塬区出现，如山西午城、陕北洛川 离石黄土：形成于中更新世，含有若干红色条带，即褐色型古土壤层，又称红色黄土，厚度很大，分布很广，覆盖在岩石山地之间的各种地形上，构成塬、梁、峁的物质主体。 马兰黄土：形成于晚更新世，颜色灰黄，质地松软，厚度不大，却罩盖在所有塬、梁、峁上面，并散布在一些石质山地的坡麓、甚至山顶上。 膨胀土: 岩土体中含有大量的亲水性粘土矿物成分，在环境湿

3、度变化影响下可产生强烈的涨缩变形。 红粘土: 碳酸盐岩系的岩石经红土化作用（气候变化大，年降雨量大于蒸发量，气候潮湿，物理、化学风化强烈）形成的高塑性粘土，其 L 50。 经搬运后仍保留红粘土的基本特征， L45的土为次生红粘土。 主要为残坡积，所以多分布在山区、丘陵地带，区域性强。 人工填土： 据组成和成因分： 素填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性土组成的填土； 杂填土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土； 冲填土：由水力冲填泥砂（或粉煤灰）形成的填土。,土的名称： 壤土(水电工程) 亚粘土(公路、铁路、港口工程) 粉质粘土(岩土工程)； 砂壤土(水电工程) 亚砂土、轻亚粘土(公路、

4、铁路、港口工程) 粉土(岩土工程)； 亚砂土（公路、铁路、港口工程） 砂质粉土（岩土工程）； 轻亚粘土（公路、铁路、港口工程） 粘质粉土（岩土工程）,区分岩石、岩块： 岩石是地壳中由地质作用所形成的固态物质。由一种或多种矿物或岩屑组成的天然集合体，具有一定的结构、构造和变化规律。 岩体则是有结构面和结构体组合而成，即包含不同的岩石材料和和各种不连续结构面。是多裂隙的非均质各向异性不连续介质。 结构面及其组合形式是决定岩体性质的主要因素。 根据荷载特征可分为地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩。,第二节 岩石及岩体工程地质特征,一、岩体结构特征,1、结构面成因类型（见下表）： 原生结构面：指岩体在成

5、岩过程中形成的结构面。原生结构面还可以进一步分为沉积、火成和变质结构面。 如沉积岩的层理面、火成岩的原生节理、变质岩的片理、片麻理等。 构造结构面：在构造应力作用下岩体中形成的各种结构面。 如断裂构造，规模较大，性质较差，是最不利的软弱结构面之一。 层间错动形成的软弱破碎带或泥化夹层等也是性质十分恶劣的构造结构面。 次生结构面：是岩体受风化、卸荷及地下水等作用所形成的结构面。 如风化裂隙、卸荷裂隙等等。,2、岩体结构类型 据岩土工程勘察规范,二、软弱夹层及泥化夹层,软弱夹层及泥化夹层是岩体结构面中性质较差，对岩体变形和稳定性影响较大的结构面。 软弱夹层是指坚硬岩层之间所夹的力学强度低、泥炭质含

6、量高、遇水易软化、厚度较薄、延伸较远的软弱岩层。 软弱夹层被泥化的部分为泥化夹层。泥化夹层一般发育在层间错面及断层面附近。是一种非常软弱的结构面。 实践证明，软弱夹层、泥化夹层是控制岩体稳定极端重要的因素，国内外很多工程失事皆与此有关。,泥化夹层的特征： 软弱夹层经过一系列地质作用变成塑泥的过程称为泥化 泥化的标志是其粘粒含量增加，天然含水量大于或等于塑限。 泥化夹层具有湿度高、密度小、强度低、变形大等特点。,泥化夹层的形成过程比较复杂，最常见的层间错动泥化夹层的形成条件为： 1物质基础：泥化夹层的粘土矿物与母岩的矿物组成具有明显的一致性。形成的物质基础是粘土矿物含量较高的软弱夹层。 如葛洲坝

7、工程的泥化夹层以蒙脱石为主，小浪底的粘土矿物以伊利石为主。 2构造作用：软硬相间的地层组合，在构造应力作用下易产生层间错动，错动面上的岩石被辗磨成细粒或粉末状，遇水产生泥化。 因此层间错动构造作用是泥化夹层形成的控制性条件。 3地下水的作用：岩体内地下水的作用，使层间错动带内被辗磨错碎的细粒物质进一步泥化形成泥化夹层。 泥化夹层与其母岩软夹层相比较，其主要特征是粘粒含量明显增多，结构松散，密度变小，含水量接近或超过塑限，力学强度极为软弱。为了比较合理的确定泥化夹层的抗剪指标，通常根据泥化夹层中碎屑物质含量对其进行结构分类。如全泥型、泥夹碎屑型、碎屑夹泥型等等，然后确定不同结构类型的抗剪参数。再

8、综合确定滑动面上的参数指标。,三 岩体工程分级,1、单指标分类法 (1) 岩石质量指标（RQD）：采用外径为75mm的双层岩芯管金刚石钻进，提取直径为54mm的岩芯，剔除破碎岩芯，取长度大于10cm的岩芯的累计长度与钻进回次进尺之百分比即为RQD值。 分5级： (2)岩体弹性波速Vp（m/s) 三峡坝址风化岩体声波速度分带 全风化岩体 10002000 强风化岩体 20003000 弱风化岩体 30004000 微风化岩体 40005000,岩体的完整性指数Kv 分级： 0.9 0.750.9 0.450.75 0.20.45 0.2,2、多指标分类法 岩体基本质量指标（BQ，Rock mas

9、s basic quality)： BQ=90+3Rc+250Kv BQ：岩体所固有的、影响工程岩体稳定的最基本属性，由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。,BQ的分级因素及其确定方法 （1） 分级因素 岩石坚硬程度 以饱和单轴抗压强度Rc表示。 岩体完整程度 以岩体完整性指数Kv表示。Kv=(Vpm/Vpr)2,Jv为岩体体积节理数（条/m3），按岩组统计，面积2m5m，Si、Ca、Fe质胶结的不统计。,(2) BQ的确定方法 BQ=90+3Rc+250Kv 限制条件： 当c 90Kv+30时，c取90Kv+30 当 Kv 0.04c+0.4时, Kv取0.04c+0.4 (3) BQ的修正 BQBQ-100(k1+k2+k3) k1：考虑地下水影响的修正系数，取01.0; k2：考虑软弱结构面产状影响的修正系数，取00.6; k3：考虑地应力状态影响的修正系数，取0.51.5,(4) 岩体基本质量分级,第三节 岩体中的地应力,1、初始地应力来源及组成 地应力来源：成岩作用、放射性元素衰变、地壳运动等 组成： 自重应力： ；h 构造应力：具方向性 地应力测试方法：钻孔地应力解除法、水压致裂法和声发射法等 2、地应力分布的一般规律 岩体中的初始应力场是三向不等的空间应力场 垂直向应力往往大于岩体自