巖土工程地質(zhì)分級與分類

1、第七章 巖土工程地質(zhì)分級與分類主要內(nèi)容1. 工程巖體分級2. 土的工程分類7.1 工程巖體分級一、分級的目的一、分級的目的n 巖體巖體 rock mass rock mass 地質(zhì)時代相同或不同的地質(zhì)時代相同或不同的巖石巖石和經(jīng)成巖作用、和經(jīng)成巖作用、構造運動以及風化、地下水等次生作用而產(chǎn)生構造運動以及風化、地下水等次生作用而產(chǎn)生于巖石中的于巖石中的結構面結構面組合而成的整體。組合而成的整體。結構面：結構面：巖體中各種具有一定方向，延展較大，厚度較巖體中各種具有一定方向，延展較大，厚度較小的二維地質(zhì)界面均稱為結構面。小的二維地質(zhì)界面均稱為結構面。軟弱結構面：軟弱結構面：工程上把力學強度明顯低于

2、圍巖的結構面工程上把力學強度明顯低于圍巖的結構面稱為軟弱結構面。稱為軟弱結構面。7.1 工程巖體分級一、分級的目的一、分級的目的n 巖體巖體 rock mass rock mass 巖體賦存于一定地質(zhì)環(huán)境之中，地應力，地溫，地下水巖體賦存于一定地質(zhì)環(huán)境之中，地應力，地溫，地下水等因素對其物理力學性質(zhì)有很大影響，而巖石試件只是等因素對其物理力學性質(zhì)有很大影響，而巖石試件只是為實驗室實驗而加工的巖塊，已完全脫離了原有的地質(zhì)為實驗室實驗而加工的巖塊，已完全脫離了原有的地質(zhì)環(huán)境。環(huán)境。 巖體在自然狀態(tài)下經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用過程，其中存巖體在自然狀態(tài)下經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用過程，其中存在著各種地質(zhì)構造和弱

3、面，如不整合，褶皺，斷層，節(jié)在著各種地質(zhì)構造和弱面，如不整合，褶皺，斷層，節(jié)理，裂隙等等。理，裂隙等等。 一定數(shù)量的巖石組成巖體，且?guī)r體無特定的自然邊界，一定數(shù)量的巖石組成巖體，且?guī)r體無特定的自然邊界，只能根據(jù)解決問題的需要來圈定范圍。只能根據(jù)解決問題的需要來圈定范圍。7.1 工程巖體分級一、分級的目的一、分級的目的n 巖體巖體 rock mass rock mass 根據(jù)上述特征，根據(jù)上述特征，巖體巖體是地質(zhì)體的一部分，并且是由是地質(zhì)體的一部分，并且是由處于一定地質(zhì)環(huán)境中的處于一定地質(zhì)環(huán)境中的各種巖性和結構特征巖石所組成各種巖性和結構特征巖石所組成的集合體的集合體，也可以看成是由結構面所包圍

4、的結構體和結，也可以看成是由結構面所包圍的結構體和結構面共同組成的。構面共同組成的。 巖體強度遠遠低于巖石強度；巖體強度遠遠低于巖石強度；巖體變形遠遠大于巖石本身；巖體變形遠遠大于巖石本身；巖體的滲透性遠遠大于巖石的滲透性。巖體的滲透性遠遠大于巖石的滲透性。 （1 1）通過分類，概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞，）通過分類，概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞，預測可能出現(xiàn)的巖體力學問題。為工程設計、支護襯砌、預測可能出現(xiàn)的巖體力學問題。為工程設計、支護襯砌、建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。（2 2）為巖石工程建設的勘察、設計、施工和編制定額提）

5、為巖石工程建設的勘察、設計、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)。供必要的基本依據(jù)。（3 3）便于施工方法的總結）便于施工方法的總結, ,交流交流, ,推廣，為便于行業(yè)內(nèi)技推廣，為便于行業(yè)內(nèi)技術改革和管理。術改革和管理。一、分級的目的目的：評價工程巖體的穩(wěn)定性目的：評價工程巖體的穩(wěn)定性 巖石分級方法早在巖石分級方法早在17741774年歐洲人羅曼就提出來了。他年歐洲人羅曼就提出來了。他首先對石灰?guī)r作了系統(tǒng)分類。以后，首先對石灰?guī)r作了系統(tǒng)分類。以后，1818世紀末俄國人維爾世紀末俄國人維爾涅爾涅爾(Bepuep)(Bepuep)又將巖石定性地分成五類：松軟巖、軟巖、又將巖石定性地分成五類：松軟巖、軟

6、巖、裂隙破碎巖、次堅硬巖和堅硬巖。而真正把巖石分級同工裂隙破碎巖、次堅硬巖和堅硬巖。而真正把巖石分級同工程聯(lián)系起來還是從程聯(lián)系起來還是從1919世紀后期才開始。世紀后期才開始。2020世紀世紀5050年代以后，年代以后，巖體分級促進了工程建設的發(fā)展，越來越受到重視，從而巖體分級促進了工程建設的發(fā)展，越來越受到重視，從而加快了發(fā)展的步伐，取得了重大進展。據(jù)統(tǒng)計，迄今各種加快了發(fā)展的步伐，取得了重大進展。據(jù)統(tǒng)計，迄今各種各樣的巖體分級方法已有百余種之多。如何正確認識和選各樣的巖體分級方法已有百余種之多。如何正確認識和選取合理的分級方法，是人們普遍關注的問題。取合理的分級方法，是人們普遍關注的問題。

7、一、分級的目的 任何一種巖體分級方法都是為一定的目的服務的，因任何一種巖體分級方法都是為一定的目的服務的，因此它必然存在一定的局限性，而且由于巖體客觀存在的復此它必然存在一定的局限性，而且由于巖體客觀存在的復雜性，同樣一種巖體分級方法，在某一場合適用，在另外雜性，同樣一種巖體分級方法，在某一場合適用，在另外一個場合又未必適用，因為這些方法都是針對某種類型巖一個場合又未必適用，因為這些方法都是針對某種類型巖石工程或專門需要而制定的。例如用于錨桿支護的圍巖分石工程或專門需要而制定的。例如用于錨桿支護的圍巖分級；地鐵巖層分級；壩基巖體分級以及工程地質(zhì)的巖石分級；地鐵巖層分級；壩基巖體分級以及工程地質(zhì)

8、的巖石分級等等。級等等。一、分級的目的按用途：按用途：通用分級通用分級專用分級專用分級二、影響巖體工程性質(zhì)的主要因素n 巖石質(zhì)量巖石質(zhì)量 巖石的強度和變形巖石的強度和變形室內(nèi)單軸抗壓強度指標。室內(nèi)單軸抗壓強度指標。 單軸抗壓：巖石單向受壓時抵抗破壞的能力。n 巖體完整性巖體完整性 各種結構面的影響各種結構面的影響結構面的調(diào)查統(tǒng)計、試驗。結構面的調(diào)查統(tǒng)計、試驗。n水的影響水的影響 水對巖石的軟化；滲流的影響。水對巖石的軟化；滲流的影響。 軟化系數(shù)：巖石浸水飽和前后的單軸干、濕抗壓強度之比。n風化程度風化程度 分化的分級分類分化的分級分類2020世紀世紀7070年代至今，多種分級方案，反映巖體年代

9、至今，多種分級方案，反映巖體的結構特征、所處的環(huán)境特征、力學特征。的結構特征、所處的環(huán)境特征、力學特征。P99P99表表7.17.1 影響較大的：影響較大的：RMRRMR、RSRRSR、Q Q、Z Z系統(tǒng)等系統(tǒng)等 我國我國工程巖體分級標準工程巖體分級標準- -強制性標準強制性標準(1994)(1994) 三、工程巖體分級的代表性方案三、工程巖體分級的代表性方案7.2 土的工程分類n土是由固、液、氣三相組成的松散沉積物。n土是巖石經(jīng)過風化、剝蝕、搬運、沉積形成的堆積體， 不同成因的土的工程性質(zhì)不同。7.2 土的工程分類一、土的工程分類概述一、土的工程分類概述根據(jù)土類，可以大致判斷土的基本工程性質(zhì)

10、，并可結合根據(jù)土類，可以大致判斷土的基本工程性質(zhì)，并可結合其他因素評價地基的承載力、抗?jié)B流與抗沖刷穩(wěn)定性，在其他因素評價地基的承載力、抗?jié)B流與抗沖刷穩(wěn)定性，在振動作用下的可液化性以及作為建筑材料的適宜性等振動作用下的可液化性以及作為建筑材料的適宜性等根據(jù)土類，可以合理確定不同土的研究內(nèi)容與方法根據(jù)土類，可以合理確定不同土的研究內(nèi)容與方法當土的性質(zhì)不能滿足工程要求時，也需根據(jù)土類（結合當土的性質(zhì)不能滿足工程要求時，也需根據(jù)土類（結合工程特點）確定相應的改良與處理方法。工程特點）確定相應的改良與處理方法。n土的工程分類的目的土的工程分類的目的一、土的工程分類概述以成因、地質(zhì)年代為基礎的原則以成因、

11、地質(zhì)年代為基礎的原則 因為土是自然歷史的產(chǎn)物，土的性質(zhì)受土的成因（包括形成環(huán)因為土是自然歷史的產(chǎn)物，土的性質(zhì)受土的成因（包括形成環(huán)境）與形成年代控制。境）與形成年代控制。是工程特性差異的原則是工程特性差異的原則 土的分類體系采用的指標要在一定程度上反映不同類工程用土土的分類體系采用的指標要在一定程度上反映不同類工程用土得不同特性，即同類土的工程性質(zhì)最大程度相似，異類土的工程性質(zhì)得不同特性，即同類土的工程性質(zhì)最大程度相似，異類土的工程性質(zhì)顯著差異。顯著差異。是簡明的原則是簡明的原則 土的分類體系采用的指標，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，土的分類體系采用的指標，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又

12、要其測定方法簡單，且使用方便。又要其測定方法簡單，且使用方便。n土的分類原則土的分類原則一、土的工程分類概述普通分類普通分類 對粗粒土按粒度成分來分類；對細粒土按土的對粗粒土按粒度成分來分類；對細粒土按土的AtterbergAtterberg界限來界限來分類分類 土的成因分類土的成因分類專門分類專門分類 以某一種特定的建筑工程為對象，按某一個或幾個單項指標所以某一種特定的建筑工程為對象，按某一個或幾個單項指標所提出的分類。提出的分類。n土的分類體系土的分類體系國家標準國家標準土的工程分類標準土的工程分類標準（GB/T50145-2007 ）行業(yè)標準行業(yè)標準建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)

13、范 （GB 50007GB 500072011) 2011) 巖土工程勘察規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范 (GB 50021 (GB 500212001) 2001) （20092009版）版）二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）土的工程分類標準）土的工程分類標準1. 工程用土的類別應根據(jù)下列土的指標確定工程用土的類別應根據(jù)下列土的指標確定: 一土顆粒組成及其特征；二土的塑性指標：液限一土顆粒組成及其特征；二土的塑性指標：液限wL塑限塑限wP和塑和塑性指數(shù)性指數(shù)IP；三土中有機質(zhì)存在情況；三土中有機質(zhì)存在情況2. 土的粒組劃分標準：土顆粒粒徑范圍土的粒組劃分

14、標準：土顆粒粒徑范圍u 一般規(guī)定一般規(guī)定二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）3. 土顆粒組成特征應根據(jù)土的級配指標的不均勻系數(shù)Cu和曲率系Cc數(shù)確定并應符合下列規(guī)定二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）4. 細粒土應根據(jù)塑性圖分類塑性圖的橫坐標為土的液限縱坐標為塑性指數(shù)二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）u 一般土的分類巨粒土含巨粒的土粗粒土細粒土一般土按其不同粒組的相對含量可劃分二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90

15、）巨粒土和含巨粒的土、粗粒土按粒組級配所含細粒的塑性高低可劃分為16種土類（表7-14，7-15，7-16）；細粒土（試樣中細粒組質(zhì)量多于或等于總質(zhì)量的的土稱細粒土）按塑性圖所含粗粒類別以及有機質(zhì)多寡可劃分為16種土類。（表7-17）u 一般土的分類二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）表示土類的代號按下列規(guī)定構成：一個代號即表示土的名稱由兩個基本代號構成時第一個基本代號表示土的主成分，第二個基本代號表示副成分或土的級配或土的液限。a) 由三個基本代號構成時第一個基本代號表示土的主成分，第二個基本代號表示液限，第三個基本代號表示土中微含的成分。u 一

16、般土的分類CHG含礫高液限粘土含礫高液限粘土二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）u 地基土的分類碎石土砂土粉土粘性土人工填土建筑地基基礎設計規(guī)范 (GB50007 2011) 二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）（1）碎石土是典型的粗粒土，如果土中粒徑大于）碎石土是典型的粗粒土，如果土中粒徑大于 2mm 的含量高于的含量高于整個土體的重量的整個土體的重量的 50 ，該土就屬于碎石土。按粒粗和顆粒形，該土就屬于碎石土。按粒粗和顆粒形狀，碎石土又可以進一步細分，見下表。狀，碎石土又可以進一步細分，見下表。

17、u 地基土的分類地基土的分類二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）（2）砂土即細）砂土即細中粒土，無塑性，由細小巖石及礦物碎片組成。中粒土，無塑性，由細小巖石及礦物碎片組成。砂粒直徑變化在砂粒直徑變化在 0.75- 2mm 之間，且粒徑大于之間，且粒徑大于 0.075mm 的土粒的土粒含量超過含量超過 50 。按粒組含量，砂土又可以進一步分為礫砂、粗。按粒組含量，砂土又可以進一步分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂五類，如下表所示。砂、中砂、細砂和粉砂五類，如下表所示。 u 地基土的分類地基土的分類二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（

18、GBJ-90GBJ-90）（3）粒徑大于）粒徑大于0.075mm的顆粒不超過全重的顆粒不超過全重50，且塑性指數(shù)小于，且塑性指數(shù)小于或等于或等于10的土。根據(jù)顆粒級配（粘粒含量）按下表分為砂質(zhì)粉的土。根據(jù)顆粒級配（粘粒含量）按下表分為砂質(zhì)粉土和粘質(zhì)粉土。土和粘質(zhì)粉土。 u 地基土的分類地基土的分類二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）（4）粘性土粘性土：塑性指數(shù)大于10的土。根據(jù)塑性指數(shù)按下表分為粉質(zhì)粘土和粘土。 u 地基土的分類二、土的工程分類方案簡介n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）（4）粘性土粘性土：塑性指數(shù)大于10的土

19、。u 地基土的分類Q3及其以前沉積的粘性土；具較高強度和較低壓縮性。長江中下游下蜀粘土。Q4沉積的粘性土；分布面積廣，工程性質(zhì)變化大。文化期以來沉積的粘性土；強度低。河漫灘及山前沖洪積扇的表面。n 土的分類標準（土的分類標準（GBJ-90GBJ-90）（5）人工填土即人為作用形成的土。常見的人工填土有素填土、）人工填土即人為作用形成的土。常見的人工填土有素填土、壓實填土、雜填土和沖填土。素填土可含各種土。雜填土是各壓實填土、雜填土和沖填土。素填土可含各種土。雜填土是各種垃圾混雜形成的人工土，這些垃圾可能是工業(yè)廢料，也可能種垃圾混雜形成的人工土，這些垃圾可能是工業(yè)廢料，也可能是城市垃圾物。沖填土

20、是水力作用形成的，如河堤和江堤挖沙、是城市垃圾物。沖填土是水力作用形成的，如河堤和江堤挖沙、挖淤形成的土。挖淤形成的土。 u 地基土的分類三、我國主要特殊土的基本特性 特殊土是指某些具有特殊物質(zhì)成分和結特殊土是指某些具有特殊物質(zhì)成分和結構、工程性質(zhì)也較特殊的土。是在一定的條構、工程性質(zhì)也較特殊的土。是在一定的條件下形成的，其分布有明顯的區(qū)域性特征。件下形成的，其分布有明顯的區(qū)域性特征。三、我國主要特殊土的基本特性 在我國，具有一定分布區(qū)域和特殊工程意義的特殊在我國，具有一定分布區(qū)域和特殊工程意義的特殊土包括：土包括：n沿海及內(nèi)陸地區(qū)各種成因的沿海及內(nèi)陸地區(qū)各種成因的軟土軟土：n主要分布于西北、

21、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)的主要分布于西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)的黃土黃土；n西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)的西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)的紅粘土紅粘土；n主要分布于南方和中南地區(qū)的主要分布于南方和中南地區(qū)的膨脹土膨脹土；n高緯度、高海拔地區(qū)的高緯度、高海拔地區(qū)的多年凍土及鹽漬土、人工填土和多年凍土及鹽漬土、人工填土和污染土污染土等。等。（一）黃土（劉東生院士）黃土黃土是在干旱、半干旱氣候條件下形成的第四紀是在干旱、半干旱氣候條件下形成的第四紀的一種松散的特殊土。的一種松散的特殊土。（一）黃土n黃土的分布黃土的分布黃土在世界上的分布面積達黃土在世界上的分布面積達13001300萬萬kmkm2 2，我國的我國的

22、黃土面積是世界上最大的，達黃土面積是世界上最大的，達6464萬萬kmkm2 2，比法國和瑞比法國和瑞士的面積總和還要大。黃土士的面積總和還要大。黃土最厚最厚處約處約410410m m左右。在左右。在我國，西北、中原、華北、華東、東北等地均有分我國，西北、中原、華北、華東、東北等地均有分布，但主要集中在黃河的中游布，但主要集中在黃河的中游陜、甘、寧、青陜、甘、寧、青及山西、河南一帶，其厚度各不相同。陜甘地區(qū)多及山西、河南一帶，其厚度各不相同。陜甘地區(qū)多厚厚100100200200m m，薄處僅幾公分。薄處僅幾公分。（一）黃土黃土高原的自然景象（一）黃土n黃土的分類按成因分：原生黃土和次生黃土按形

23、成年代分：老黃土和新黃土按濕陷性分：濕陷性黃土和非濕陷性黃土（一）黃土n黃土的分類按生成年代分類下更新世下更新世 Q Q1 1 （午城午城黃土）黃土）中更新世中更新世 Q Q2 2 （離石離石黃土）黃土）上更新世上更新世 Q Q3 3 （馬蘭馬蘭黃土）黃土）全全 新新 世世 Q Q4 41 1 老黃土老黃土新黃土新黃土新近堆積的黃土：新近堆積的黃土：全新世全新世 Q Q4 42 2（一）黃土n黃土的成分和結構黃土的結構黃土的結構 黃土黃土結構疏松，發(fā)育結構性的孔隙結構疏松，發(fā)育結構性的孔隙；孔隙大小多少與成因和年代密切相關，一孔隙大小多少與成因和年代密切相關，一般地層越老，孔隙率越高。般地層越

24、老，孔隙率越高。（一）黃土n黃土的特征黃土的特征I.I. 顏色為淡黃、褐色或灰黃色顏色為淡黃、褐色或灰黃色；II.II. 粒度成分以粉粒為主粒度成分以粉粒為主，約占有約占有60%70%60%70%，一般，一般不含不含0.250.25mmmm的顆粒；的顆粒；III.III. 含各種可溶鹽含各種可溶鹽，富含碳酸鹽（，富含碳酸鹽（CaCOCaCO3 3），），可形可形成鈣質(zhì)結核（姜結石）；成鈣質(zhì)結核（姜結石）；IV.IV. 孔隙多且大，結構疏松孔隙多且大，結構疏松；V.V. 無層理，但有垂直節(jié)理和柱狀節(jié)理無層理，但有垂直節(jié)理和柱狀節(jié)理。天然條件。天然條件下能保持近于垂直的邊坡；下能保持近于垂直的邊坡

25、；（一）黃土n黃土的工程地質(zhì)特征黃土的工程地質(zhì)特征天然狀態(tài)下黃土的主要特點是壓實程度差，孔隙大、天然狀態(tài)下黃土的主要特點是壓實程度差，孔隙大、孔隙率高，含水少、透水性強；一般強度較高、壓縮性孔隙率高，含水少、透水性強；一般強度較高、壓縮性較小較小 。 濕陷性黃土受水浸濕后會產(chǎn)生較大的沉陷濕陷性黃土受水浸濕后會產(chǎn)生較大的沉陷濕陷性黃土：在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附濕陷性黃土：在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構迅速破壞而發(fā)生顯著的加應力共同作用下，因浸水后土的結構迅速破壞而發(fā)生顯著的附附加下沉加下沉，其強度也隨著迅速降低，其強度也隨著迅速

26、降低 。濕陷性黃土又分為自重濕陷性。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土（有的老黃土不具濕陷性和非自重濕陷性黃土（有的老黃土不具濕陷性)。 地基濕陷引起附加沉降（一）黃土n黃土的工程特性黃土的工程特性黃土濕陷的原因？黃土濕陷的原因？ 結構：大孔隙結構：大孔隙 ，骨架顆粒為碳酸鹽類；，骨架顆粒為碳酸鹽類；礦物組成：粉粒為主，粉土粒含量常占土重的礦物組成：粉粒為主，粉土粒含量常占土重的6060以上，含有大量的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可以上，含有大量的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶鹽類。溶鹽類。浸水后粒間可溶性鹽類被溶解造成結構聯(lián)結破壞，浸水后粒間可溶性鹽類被溶解造成結構聯(lián)結破壞，又因其大孔隙

27、的特點，因而受水后浸濕后突發(fā)沉陷。又因其大孔隙的特點，因而受水后浸濕后突發(fā)沉陷。（一）黃土n黃土的工程地質(zhì)特征黃土的工程地質(zhì)特征黃土濕陷性的判定方法黃土濕陷性的判定方法 黃土的相對濕陷系數(shù)黃土的相對濕陷系數(shù) s s= =（h h1 1h h2 2）/h/h0 0 s 0.015 0.015， 非非濕陷性黃土濕陷性黃土0.00.015 15 s 0.03 0.03，弱弱濕陷性黃土濕陷性黃土0.03 0.03 s 0.07 0.07，中等中等濕陷性黃土濕陷性黃土 s 0.07 0.07， 強烈強烈濕陷性黃土濕陷性黃土（一）黃土n黃土的工程地質(zhì)特征黃土的工程地質(zhì)特征濕陷性黃土分類濕陷性黃土分類 自重

28、濕陷性黃土：自重濕陷性黃土：在自重壓力作用下在自重壓力作用下, ,受水浸濕受水浸濕而發(fā)生濕陷的黃土。而發(fā)生濕陷的黃土。非自重濕陷性黃土非自重濕陷性黃土： 在其自重壓力與附加壓力在其自重壓力與附加壓力共同作用下才發(fā)生濕陷的黃土。共同作用下才發(fā)生濕陷的黃土。 （二）紅粘土p 紅粘土是指在亞熱帶濕熱氣候條件紅粘土是指在亞熱帶濕熱氣候條件下下，碳酸，碳酸鹽類巖石及其間所夾的其他巖石，經(jīng)紅土化作用鹽類巖石及其間所夾的其他巖石，經(jīng)紅土化作用形成的高塑性粘土。形成的高塑性粘土。p 紅粘土一般呈褐紅、棕紅等顏色，液限大于紅粘土一般呈褐紅、棕紅等顏色，液限大于5050，上硬下軟，具明顯的收縮性，裂隙發(fā)育。，上硬

29、下軟，具明顯的收縮性，裂隙發(fā)育。p 經(jīng)流水再搬運后仍保留其基本經(jīng)流水再搬運后仍保留其基本特征特征，液限大，液限大于于4545的坡、洪積粘土，稱為次生紅粘土，在相的坡、洪積粘土，稱為次生紅粘土，在相同物理指標情況下，其力學性能低于紅粘土。同物理指標情況下，其力學性能低于紅粘土。 （二）紅粘土p紅粘土的分布特征紅粘土的分布特征 紅粘土及次生紅粘土廣泛分布于我國的云貴高原、四川紅粘土及次生紅粘土廣泛分布于我國的云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的低山、丘陵地帶頂?shù)蜕?、丘陵地帶頂部部和和山間盆地、洼地、山間盆地、洼地、緩坡緩坡及坡腳地段及坡腳地段。由于

30、基巖起伏變化。由于基巖起伏變化及風化深度的不同，造成其厚度變化極不均勾及風化深度的不同，造成其厚度變化極不均勾，常見為常見為5 58m8m，最薄為最薄為0 0. .5m5m，最厚為，最厚為20m20m。在水平方向常見咫尺之隔，。在水平方向常見咫尺之隔，厚度相差達厚度相差達1010m m之巨。上層中常有石芽、溶洞或土洞分布其之巨。上層中常有石芽、溶洞或土洞分布其間，給地基勘察、設計工作造成間，給地基勘察、設計工作造成困難。困難。（二）紅粘土p紅粘土的工程地質(zhì)特征紅粘土的工程地質(zhì)特征 物理力學性質(zhì)物理力學性質(zhì)：天然含水天然含水量量和和孔隙孔隙比很大，比很大，但其強度高、壓縮性低但其強度高、壓縮性低

31、，工程性能良好工程性能良好；各各種指標的變化幅度很大種指標的變化幅度很大。 裂隙性和脹縮性裂隙性和脹縮性：紅粘土具有較小的吸水膨紅粘土具有較小的吸水膨脹性脹性，但具有，但具有強烈的失水收縮性強烈的失水收縮性。故裂隙發(fā)。故裂隙發(fā)育也是紅粘土的一大特征。育也是紅粘土的一大特征。（二）紅粘土 雖然天然含水量高，孔隙比很大，但卻具有較雖然天然含水量高，孔隙比很大，但卻具有較高的力學強度和較低的壓縮性高的力學強度和較低的壓縮性? ?p紅粘土的工程地質(zhì)特征紅粘土的工程地質(zhì)特征（二）紅粘土小于小于0.002mm0.002mm的膠粒占的膠粒占404070%70%，具，具高分散性高分散性；含水鐵鋁硅氧化物失水相

32、互凝聚膠結，絮狀結構；含水鐵鋁硅氧化物失水相互凝聚膠結，絮狀結構；粘土礦物本身具有非常穩(wěn)定的結晶格架；粘土礦物本身具有非常穩(wěn)定的結晶格架；粒間水膜比較薄，多為結合水。粒間水膜比較薄，多為結合水。p紅粘土的成分特點紅粘土的成分特點（二）紅粘土 從各地區(qū)已有資料可知從各地區(qū)已有資料可知，紅粘土本身的物理力學性質(zhì)指，紅粘土本身的物理力學性質(zhì)指標又有相當大的變化范圍，以貴州省的紅粘土為例，其天然標又有相當大的變化范圍，以貴州省的紅粘土為例，其天然含水量的變化范圍達含水量的變化范圍達25258888，天然孔隙比，天然孔隙比0.70.72.42.4，液，液限限3636l25l25，塑性指數(shù)，塑性指數(shù)181

33、87575，液性指數(shù)，液性指數(shù)0.450.451.41.4。內(nèi)摩擦。內(nèi)摩擦角角2 23131度，內(nèi)聚力度，內(nèi)聚力1010140kPa140kPa，變形模量，變形模量4 436MPa36MPa。其物。其物理力學性質(zhì)變化如此之大理力學性質(zhì)變化如此之大，承載力自然會有顯著的差別。貌，承載力自然會有顯著的差別。貌似均勻的紅粘土，其工程性能的變化卻十分復雜，這也是紅似均勻的紅粘土，其工程性能的變化卻十分復雜，這也是紅粘土的一個重要特點。粘土的一個重要特點。紅粘土的物理力學性質(zhì)變化范圍及其規(guī)律性紅粘土的物理力學性質(zhì)變化范圍及其規(guī)律性（二）紅粘土1) 1) 呈褐紅色呈褐紅色, ,富含鐵鋁氧化物，黏粒含量很高

34、，具有高度富含鐵鋁氧化物，黏粒含量很高，具有高度分散性，顆粒細而均勻，黏土礦物以高嶺石為主；分散性，顆粒細而均勻，黏土礦物以高嶺石為主；2) 2) 土層中常有石芽、溶洞或土洞分布其間；土層中常有石芽、溶洞或土洞分布其間；3) 3) 地表裂隙發(fā)育；地表裂隙發(fā)育；4) 4) 沿深度含水量增大，土質(zhì)由硬變軟；沿深度含水量增大，土質(zhì)由硬變軟；5) 5) 在水平方向上厚度變化較大，造成地基不均勻性。在水平方向上厚度變化較大，造成地基不均勻性。 n紅粘土特征紅粘土特征（二）紅粘土 高含水量、高塑性，硬塑或可塑狀態(tài)。高含水量、高塑性，硬塑或可塑狀態(tài)。 孔隙比大、低密度、孔隙飽水?？紫侗却?、低密度、孔隙飽水。

35、 壓縮性低、強度高、地基承載力高。壓縮性低、強度高、地基承載力高。 浸水后膨脹量小，但失水后收縮劇烈。浸水后膨脹量小，但失水后收縮劇烈。n紅粘土工程特性紅粘土工程特性（二）紅粘土n紅粘土地基評價紅粘土地基評價 紅粘土的紅粘土的表層表層，為良好地基。可充分利用其作為天然地基，為良好地基。可充分利用其作為天然地基持力層，基礎宜盡量淺埋。持力層，基礎宜盡量淺埋。 紅粘土的紅粘土的底層底層，接近下臥基巖面附近，尤其在基巖面低洼，接近下臥基巖面附近，尤其在基巖面低洼處，因地下水積聚，常呈軟塑流塑狀態(tài)，強度低，壓縮處，因地下水積聚，常呈軟塑流塑狀態(tài)，強度低，壓縮性高，容易引起地基不均勻沉降。應注意查清基巖

36、面起伏性高，容易引起地基不均勻沉降。應注意查清基巖面起伏狀況，并進行必要的處理。狀況，并進行必要的處理。 對紅粘土中的對紅粘土中的土洞土洞，應查明其部位與大小，進行填充處，應查明其部位與大小，進行填充處理。理。 紅粘土中的紅粘土中的網(wǎng)狀裂隙網(wǎng)狀裂隙，對土坡和基礎有不良影響，基槽應，對土坡和基礎有不良影響，基槽應防止日曬雨淋。防止日曬雨淋。（三）軟土u軟土軟土在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積的，天然含水量大，在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積的，天然含水量大，壓縮性高壓縮性高，承載力低承載力低，抗剪強度低抗剪強度低的軟塑流塑狀態(tài)的粘性的軟塑流塑狀態(tài)的粘性土，如淤泥等。土，如淤泥等。u分類分類1 1：當：當e=

37、1.5e=1.5時，稱時，稱淤泥淤泥；當；當1.51.5e e=1.0=1.0時，稱時，稱淤淤泥質(zhì)土泥質(zhì)土。它是淤泥與一般粘性土的過渡類型；。它是淤泥與一般粘性土的過渡類型；u分類分類2 2：當土中有機質(zhì)含量：當土中有機質(zhì)含量5%5%，10%10%，稱，稱有機質(zhì)土有機質(zhì)土；當有；當有機質(zhì)含量（機質(zhì)含量（10%10%，60%60%時稱時稱泥炭質(zhì)土泥炭質(zhì)土；當有機質(zhì)含量；當有機質(zhì)含量（60%60%，）時，稱，）時，稱泥炭泥炭。u軟土的特征：富含有機質(zhì)，天然含水量大于液限，天然孔軟土的特征：富含有機質(zhì)，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于隙比大于或等于1 1。（三）軟土n 成因類型成因類型沿海沉

38、積型沿海沉積型內(nèi)陸湖盆沉積型內(nèi)陸湖盆沉積型河灘沉積型河灘沉積型沼澤沉積型沼澤沉積型濱海相濱海相: :瀉湖相瀉湖相; ;溺谷相溺谷相: :三角洲相三角洲相n 軟土的分布軟土的分布軟土在我國分布很廣，主要是在沿海地帶及平原軟土在我國分布很廣，主要是在沿海地帶及平原低地、沼澤地區(qū)，在高原山區(qū)的古代或內(nèi)湖沼澤地區(qū)低地、沼澤地區(qū)，在高原山區(qū)的古代或內(nèi)湖沼澤地區(qū)也常遇到軟土。也常遇到軟土。（三）軟土n 軟土的物理力學性質(zhì)軟土的物理力學性質(zhì)1 1高含水量和高孔隙性高含水量和高孔隙性2 2滲透性弱滲透性弱3 3壓縮性高壓縮性高（三）軟土n 軟土的物理力學性質(zhì)軟土的物理力學性質(zhì)1 1高含水量和高孔隙性高含水量和

39、高孔隙性 軟土的天然含水量總是大于液限。軟土的天然含水量總是大于液限。 據(jù)統(tǒng)計：軟土的據(jù)統(tǒng)計：軟土的天然含水量天然含水量一般為一般為5050- -7070，最，最大甚至超過大甚至超過200200。軟土的如此高含水量和高孔隙性特。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強度的重要因素。征是決定其壓縮性和抗剪強度的重要因素。（三）軟土n 軟土的物理力學性質(zhì)軟土的物理力學性質(zhì)2 2滲透性弱滲透性弱 軟土的滲透系數(shù)一般在軟土的滲透系數(shù)一般在i i1010-4-4一一i i1010-8-8之間，之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾

40、有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細砂、粉土等，中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。 由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且呈飽和狀由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且呈飽和狀態(tài)，這態(tài)，這不但延緩其土體的固結過程，而且在加荷初不但延緩其土體的固結過程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對地基強度有顯期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對地基強度有顯著影響。著影響。（三）軟土n 軟土的物理力學性質(zhì)軟土的物理力學性質(zhì)3 3壓縮性高壓縮性高 軟土均屬高壓縮性土，而且壓縮系數(shù)隨著土的軟土均屬高壓縮性土，而且壓縮系數(shù)隨著土的液限

41、和天然含水量的增大而增高。液限和天然含水量的增大而增高。（三）軟土n軟土在建筑荷載作用下的變形特征軟土在建筑荷載作用下的變形特征1. 1. 變形大而不均勻變形大而不均勻2. 2. 變形穩(wěn)定歷時長變形穩(wěn)定歷時長3. 3. 抗剪強度低抗剪強度低4. 4. 較顯著的觸變性和蠕變性較顯著的觸變性和蠕變性（三）軟土n軟土在建筑荷載作用下的變形特征軟土在建筑荷載作用下的變形特征變形大而不均勻變形大而不均勻 實際資料表明，對于磚墻承重的混合結構，如以層實際資料表明，對于磚墻承重的混合結構，如以層數(shù)來表示地基受荷的大小，則數(shù)來表示地基受荷的大小，則4-64-6層的民用房屋其平均層的民用房屋其平均沉降量一般可達

42、沉降量一般可達25-5025-50cmcm；對于大型構筑物，如水池、對于大型構筑物，如水池、油罐等，其沉降量一般都大于油罐等，其沉降量一般都大于5050cmcm，甚至超過甚至超過100100cmcm。 顯然在相同條件下，軟土地基的變形量比一般粘性顯然在相同條件下，軟土地基的變形量比一般粘性土地基要大幾倍至十幾倍土地基要大幾倍至十幾倍。因此上部荷重的差異和復雜。因此上部荷重的差異和復雜的體型都會引起嚴重的差異沉降和傾斜。的體型都會引起嚴重的差異沉降和傾斜。（三）軟土n軟土在建筑荷載作用下的變形特征軟土在建筑荷載作用下的變形特征2. 2. 變形穩(wěn)定歷時長變形穩(wěn)定歷時長 因軟土的滲透性很弱，水分不易

43、排出，故使建筑因軟土的滲透性很弱，水分不易排出，故使建筑物沉降穩(wěn)定歷時較長。例如沿海閩、浙一帶這種軟粘物沉降穩(wěn)定歷時較長。例如沿海閩、浙一帶這種軟粘土地基上的大部分建筑物在建成約土地基上的大部分建筑物在建成約5 5年之久的時間后，年之久的時間后，往往仍保持著每年往往仍保持著每年1 1cmcm左右的沉降速率，其中有些建筑左右的沉降速率，其中有些建筑物則每年下沉物則每年下沉3-43-4cmcm。（三）軟土n軟土在建筑荷載作用下的變形特征軟土在建筑荷載作用下的變形特征3. 3. 抗剪強度低抗剪強度低 軟土的抗剪強度小且與加荷速度及排水固結條件密軟土的抗剪強度小且與加荷速度及排水固結條件密切相關。不排

44、水三軸快剪所得抗剪強度值很小，其內(nèi)摩切相關。不排水三軸快剪所得抗剪強度值很小，其內(nèi)摩擦角為零，內(nèi)聚力一般都小于擦角為零，內(nèi)聚力一般都小于2020kPakPa；排水條件下的抗排水條件下的抗剪強度隨固結程度的增加而增大。這是因為在土體受荷剪強度隨固結程度的增加而增大。這是因為在土體受荷時，其中孔隙水在充分排出的條件下，使土體得到正常時，其中孔隙水在充分排出的條件下，使土體得到正常的壓密，從而逐步提高其強度。因此，要提高軟土地基的壓密，從而逐步提高其強度。因此，要提高軟土地基的強度，必須控制施工和使用時的加荷速度，特別是在的強度，必須控制施工和使用時的加荷速度，特別是在開始階段加荷不能過大，以便每增

45、加一級荷重與土體在開始階段加荷不能過大，以便每增加一級荷重與土體在新的受荷條件下強度的提高相適應。新的受荷條件下強度的提高相適應。（三）軟土n軟土在建筑荷載作用下的變形特征軟土在建筑荷載作用下的變形特征4. 4. 較顯著的觸變性和蠕變性較顯著的觸變性和蠕變性 觸變觸變：原狀土受到振動以后，破壞了結構連接，降：原狀土受到振動以后，破壞了結構連接，降低了土的強度或很快地使土體變成稀釋狀態(tài)。當軟土地低了土的強度或很快地使土體變成稀釋狀態(tài)。當軟土地基受到振動荷載后，易產(chǎn)生側向滑動，沉降及基底面兩基受到振動荷載后，易產(chǎn)生側向滑動，沉降及基底面兩側擠出等現(xiàn)象。側擠出等現(xiàn)象。 軟土的軟土的蠕變性蠕變性是比較

46、明顯的。在長期恒定應力作用是比較明顯的。在長期恒定應力作用下，軟土將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導致抗剪強度的衰下，軟土將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導致抗剪強度的衰減。在固結沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的減。在固結沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結沉降。上海等地許多工程的現(xiàn)場實洲結果表明：次固結沉降。上海等地許多工程的現(xiàn)場實洲結果表明：當土中孔隙水壓力完全消散后，建筑物還繼續(xù)沉降。當土中孔隙水壓力完全消散后，建筑物還繼續(xù)沉降。（三）軟土n 軟土的工程性質(zhì)軟土的工程性質(zhì)軟土由于具有觸變流變、低強度、高壓縮軟土由于具有觸變流變、低強度、高壓縮性及低透水性的特點，因此軟土地基的變形破性及低透

47、水性的特點，因此軟土地基的變形破壞主要是壞主要是承載力低承載力低，地基變形大地基變形大或或發(fā)生擠出發(fā)生擠出，造成建筑物的破壞。且造成建筑物的破壞。且易產(chǎn)生不均勻沉降易產(chǎn)生不均勻沉降。（四）膨脹土膨脹土膨脹土是一種粘性土，含有較多的親水性是一種粘性土，含有較多的親水性粘土礦物，吸水膨脹，遇水崩解或軟化，失水收縮，粘土礦物，吸水膨脹，遇水崩解或軟化，失水收縮，抗沖刷性能差，這種具有較明顯的脹縮性的土稱為抗沖刷性能差，這種具有較明顯的脹縮性的土稱為膨脹土膨脹土。（四）膨脹土 我國是世界上膨脹土分布廣、面積大的國家之一，據(jù)我國是世界上膨脹土分布廣、面積大的國家之一，據(jù)現(xiàn)有資料在廣西、云南、湖北、河南、安微、四川、河北、現(xiàn)有資料在廣西、云南、湖北、河南、安微、四川、河北、山東、陜西、浙江、江蘇、貴州和廣東等地均有不同范圍山東、陜西、浙江、江蘇、貴州和廣東等地均有不同范圍的的分布。分布。n按其成因大體有殘積按其成因大體有殘積坡積、坡積、湖湖積、沖積積、沖積洪積和冰水沉洪積和冰水沉積等四個類型，其中以殘、坡積型和湖積型者積等四個類型，其中以殘、坡積型和湖積型者脹縮脹縮性最強。性最強。n從形成年代看，一般為上更新統(tǒng)及其以前形成的土層。從形成年代看，一般為上