巖土分類與承載力

巖土分類及地基承載力

張修杰2009年6月主要內容巖土分類14地基土承載力確定

3巖土工程性質

2巖土野外鑒定及描述

培訓預期效果通過講解和分析，以期達到：1、熟悉巖土分類；2、掌握巖土野外鑒定及描述；3、了解巖土工程性質；4、掌握如何確定地基承載力。

1.1巖石分類

巖土分類1

1.2土分類

巖土是指巖石和土，這是兩個不同的概念，是自然產物。巖土分類是巖土工程勘察的基礎，其目的在于把不同的巖土分別安排到具有相近性質的組合中去，使人們有可能依據(jù)同類巖土的已知性質去評價其性能或為巖土工程師提供一個比較確切的描述方法。巖石：自然界中在地質作用下，由一種或多種礦物或巖屑組成的集合體。簡單的講即礦物的天然集合體稱為巖石。土：巖石風化的顆粒在原地殘留或經過不同的搬運方式，在各種自然環(huán)境中形成的堆積物。土的含義.doc

巖土分類1自然界有各種各樣的巖石，它們都是地質作用的產物，根據(jù)不同的需要，有不同的分類。在工程上一般按成因和工程性質進行分類。1.1.1

巖石按成因分類：巖石按成因分為巖漿巖（火成巖）、沉積巖（水成巖）與變質巖三大類。

1.1巖石分類

巖漿巖：在地殼上分布面積約占7％。沉積巖：在地殼上分布面積約占75％。變質巖：在地殼上分布面積約占18％。由巖漿冷卻形成的巖石稱為巖漿巖。在地表深處（一般指地表以下3km）形成的稱為深成巖；在地表附近冷凝而成的稱為淺成巖；噴出地表的巖漿冷凝而成的則稱為噴出巖。

巖漿巖

巖漿巖物質成分主要是硅酸鹽礦物，還有一部分金屬硫化物、氧化物及揮發(fā)性物質。

按sio2含量分為：酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖四種。

按礦物成分分為：硅鋁礦物和鐵鎂礦物。

巖漿巖的產狀指巖漿巖生成的空間位置和形狀、大小。巖基

俘虜體巖盤巖墻

巖株火山頸巖流

巖床按礦物結晶程度分：全晶質是深成侵入巖結構特征半晶質是淺成侵入巖結構特征非晶質是噴出巖結構特征按晶粒大小分：偉晶、粗晶、中晶、細晶、微晶按晶粒相對大小分：等粒、不等粒（斑狀）巖漿巖的結構指組成巖石的礦物結晶程度、晶粒大小、形狀及組合關系?？煞从硯r漿冷凝時的物理環(huán)境。巖漿巖的構造指礦物在巖石中的排列和充填方式。有流紋狀構造、氣孔和杏仁狀構造、塊狀構造等。沉積巖是原始的巖石，被各種地質作用破壞為顆粒大小不同的的破碎物質，再經流水、風力等各種營力搬運到地表低洼地帶，經過膠結、壓密、硬結等成巖過程沉積形成的。沉積巖經過地殼運動后，大多形成傾斜巖層，其巖層產狀要素為走向、傾向和傾角。沉積巖1、壓固脫水作用

——在上覆沉積物形成的靜壓力作用下，使松散沉積物緊密結合失去水分的作用。a-壓固作用；b-膠結作用；c-重結晶作用；d-新礦物生長沉積巖的形成壓固脫水作用的強度與壓力大小及作用時間的長短成正比，?？尚纬赡承┨卣餍援a物。形成新的礦物：蛋白質－>玉髓，石膏－>硬石膏。壓固脫水作用是泥質沉積物成巖過程中的主要作用。

2、膠結作用

——指膠結物質把碎屑沉積物粘結起來變?yōu)閳怨處r石的作用。常見的膠結作用主要是碎屑沉積物的成巖作用。碎屑巖的膠結物硅質－強度高鐵質－易氧化鈣質－易溶解泥質－易軟化膠結類型基底式膠結（a）孔隙式膠結（b）接觸式膠結（c）3、重結晶作用

——沉積物中的礦物成分因壓溶和固體擴散等作用，使物質中的質點重新排列組合的作用。能夠使小的顆粒變成大的晶粒，也可使非晶質沉積物變?yōu)榫з|體。如：

蛋白石（非晶質）玉髓（隱晶質）石英（顯晶質）

在碳酸鹽沉積物中，重結晶作用最為普遍。4、微生物及有機質的作用

原生沉積物中一般含有大量的微生物，有喜氧的、有厭氧的，因而常改變溶液的酸堿度和氧化還原環(huán)境，使溶液中某些物質沉淀或結晶形成巖石。沉積巖的物質組成和結構

物質成分:巖石碎屑、粘土礦物、化學沉積礦物、有機質及生物殘骸。結構：碎屑結構、泥質結構、結晶結構、生物結構。沉積巖的構造指組成部分的空間分布及其相互間的排列關系。最主要的構造為層理構造，另外還有波痕、結核等。層面—指層與層之間的界面，在層面上有時會看到波痕、雨痕、泥裂等現(xiàn)象。a.波痕——在尚未固結的沉積層面上，由于流水、風或波浪的作用形成的波狀起伏的表面，經成巖作用后被保存下來。b.泥裂——是未固結的沉積物露出水面干涸時，經脫水收縮干裂而形成的裂縫。

結核——指在成分、顏色、結構等方面與周圍沉積巖具有明顯區(qū)別的礦物集合體。有球形、橢球形、透明狀以及不規(guī)則狀等。砂巖中的波痕沉積巖中的波痕化石——是在自然作用下，保存在沉積巖中的古代生物遺體、遺骸及遺跡、遺物的總稱。走向及走向線：傾斜巖層的層面與水平面相交的直線稱為走向線。走向線的方位角稱為走向。傾向：在層面上沿著巖層傾斜的方向向下引出垂直走向線的一條直線的方向。傾角：巖層層面與任一水平面相交所夾的最大銳角，稱為傾斜巖層的傾角。沉積巖的產狀變質巖的定義由原先存在的巖石(巖漿巖、沉積巖或早期變質巖)，在溫度、壓力、應力發(fā)生改變以及物質組分加入或帶出的情況下，發(fā)生礦物成分、結構構造改變而形成的巖石即為變質巖。這種改造過程稱為變質作用。溫度：主要有來自地球內部的熱能（地熱、巖漿熱、巖石斷裂產生的高溫等），不同區(qū)域，不同深度，熱能也不同。溫度升高增加了巖石內部質點的活動性，因而使巖石產生物理化學變化。變質巖1.

重結晶作用——使晶粒細小的巖石變成晶粒粗大的巖石。石灰?guī)r→大理巖；泥巖→角巖；石英砂巖→石英巖。2.形成新的礦物——使巖石內部物質重新組合，非晶質變?yōu)榻Y晶質，形成新的礦物。脫水 吸熱蛋白石石英高嶺石紅柱石+石英+水壓力1.靜壓力——由上覆巖層的重力引起的。靜壓力使巖石的體積縮小，密度加大，變的致密堅硬，并形成新的礦物。如：

壓力增大往往伴隨著溫度升高，因此在溫度、壓力的共同作用下，也會產生重結晶并形成新的礦物。如：泥巖板巖、千枚巖、片巖鈣長石橄欖石石榴子石CaAl2SiO8+(Mg*Fe)2SiO4

Ca(Mg*Fe)2Al2(SiO4)2

2.定向壓力（側壓力、動壓力、應力）由構造運動或巖漿活動引起的擠壓力，使巖石中礦物垂直于壓力方向排列，產生片理構造片麻狀構造等。同時還能形成新的礦物：石英、云母、綠泥石、石墨等。

變質巖的結構變余結構：變質程度較，重結晶和變質結晶不完全，保留有原巖的結構。如：變余泥質結構（板巖）、變余斑狀結構等。變晶結構：原巖在固態(tài)下發(fā)生重結晶、變質結晶作用，形成的結晶質結構。如：粒狀變晶結構（石英巖、大理巖）、鱗片變晶結構（千枚巖、云母片巖）等。碎裂結構：原巖在低溫高壓下發(fā)生破碎，形成碎塊甚至粉末狀后又被膠結在一起的結構。如：糜棱巖。

變質巖的構造可分為板狀構造（板巖）、千枚狀構造（千枚巖）、片狀構造（片巖）、片麻狀構造（片麻巖）等。板巖千枚巖片巖片麻巖變質作用類型根據(jù)變質作用的因素及變質巖形成條件，可將變質作用類型分為接觸變質作用（泥巖變?yōu)榻菐r、灰?guī)r變?yōu)榇罄韼r）、區(qū)域變質作用（片麻巖、千枚巖）、動力變質作用（角礫巖、糜棱巖）、交代變質作用（矽卡巖）。1.1.2巖石按工程性質分類從巖土工程觀點出發(fā)，巖石按工程性質分類是具有實用價值的。工程部門根據(jù)巖石的不同用途，分類的標準也不盡統(tǒng)一，但大多都是以巖石的單軸極限抗壓強度、風化程度和破碎程度等進行劃分。1、巖石按強度分類，劃分為堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。表1-1巖石堅硬程度分類

巖石類別飽和單軸極限抗壓強度（MPa）代

表

性

巖

石堅硬巖＞60花崗巖、花崗片麻巖、閃長巖、石英巖、硅質礫巖較硬巖30-60石灰?guī)r、大理巖、鈣質砂巖、板巖等較軟巖15-30中風化堅硬巖、凝灰?guī)r、千枚巖、泥灰?guī)r等軟巖5~15泥質砂巖、鈣質頁巖、泥巖等極軟巖＜5各種半成巖、全風化各種巖石2、巖石按風化程度，劃分為未風化、微風化、中風化、強風化和全風化五類。表1-2巖石風化程度表風化程度風化系數(shù)野

外

特

征未風化微風化Kf

＞0.8巖質新鮮，表面稍有風化跡象中風化0.4＜Kf≤0.81.結構未破壞，構造層理清晰。2.巖體被節(jié)理裂隙分割成塊碎狀（20~40cm），裂隙中填充少量風化物。3.礦物成分基本未變化，僅沿節(jié)理面出現(xiàn)次生礦物。4.錘擊聲脆，石塊不易擊碎，不能用鎬挖掘，用巖芯鉆方可鉆進。強風化0.2≤Kf≤0.41.結構已部分破壞，構造層理不甚清晰。2.巖體節(jié)理裂隙分割成塊碎狀（2~20cm）。3.礦物成分已顯著變化。4.錘擊聲啞，碎石可用手折斷，用鎬可以挖掘，手搖鉆不易鉆進。全風化Kf＜0.21.結構已全部破壞，僅外觀保持原巖狀態(tài)。2.巖體被風化裂隙分割成散體狀。3.除石英外其他礦物均變質成次生礦物。4.碎石可用手捏碎，手搖鉆可鉆進。3、按巖石在水中的軟化系數(shù)，劃分為不軟化的巖石和軟化的巖石

表1-3

巖石在水中的軟化系數(shù)

巖石名稱軟化系數(shù)（KR）不軟化的巖石KR＞0.75軟化的巖石KR＜0.754按巖石完整性指數(shù)分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎五種。

表1-4

巖石完整程度劃分表

完整程度等級完整較完整較破碎破碎極破碎完整性指數(shù)>0.750.75-0.550.55-0.350.35-0.15<0.15破碎程度大塊狀：巖塊大于40cm碎塊狀：巖塊20-40cm碎石狀：巖塊2-20cm土的分類比較復雜，國際上各國有各自的分類，我國各行業(yè)也有各種不同的分類，為了盡量統(tǒng)一分類標準，我國還專門成立了土分類國家標準編制組，在博采各行業(yè)分類之長的基礎上，于1990年頒布了國家標準。雖然各行業(yè)仍在使用自己的分類標準，但整體上都在不同程度上向國標靠攏，下面以交通部部頒標準為例對土的分類進行說明。

1.2土分類

地表巖石破壞搬運沉積土的形成

土(soil)是巖石在風化作用后經搬運作用或在原地或在異地各種環(huán)境下形成的堆積物。

土的含義.doc1.2.1土按堆積年代分類

土按堆積年代分類可以分為老黏性土、一般黏性土和新近堆積的黏性土。1.老黏性土

老黏性土是指第四紀晚更新世(Q3)及其以前堆積的土。它是一種堆積年代久、工程性質較好的土，一般具有較高強度和較低壓縮性。2.一般黏性土

一般黏性土是指第四紀全新世(Q4文化期以前)堆積的黏性土。其分布面積廣，工程性質變化很大，是經常遇見的巖土工程勘察對象。3.新近堆積的黏性土

新近堆積的黏性土是指文化期以來堆積的黏性土，一般為欠固結，強度低。

1.2.2土按地質成因分類按土的地質成因分為：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土、風積土等。其中沖積土又分為山區(qū)河流沖積，平原河谷沖積和三角洲沖積；淤積土又分為湖泊淤積和沼澤淤積、瀉湖淤積等。

1.2.3

按顆粒級配或塑性指數(shù)分類

按顆粒級配或塑性指數(shù)將土分為碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土。

1.碎石土

粒徑大于2mm的顆粒質量超過總質量50％的土。根據(jù)顆粒級配和顆粒形狀碎石土又可分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。名稱顆粒形狀粒組含量漂石圓形及亞圓形為主粒徑大于200mm的顆粒含量超過總質量50%塊石棱角狀為主卵石圓形及亞圓形為主粒徑大于20mm的顆粒含量超過總質量50%碎石棱角狀為主圓礫圓形及亞圓形為主粒徑大于2mm的顆粒含量超過總質量50%角礫棱角狀為主2.砂土

粒徑大于2mm的顆粒質量不超過總質量的50％，粒徑大于0.075mm的顆粒質量超過總質量的50％的土。根據(jù)顆粒級配分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂。名稱粒組含量礫砂粒徑大于2mm的顆粒含量超過總質量25%-50%粗砂粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過總質量50%中砂粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過總質量50%細砂粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過總質量85%粉砂粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過總質量50%3.粉土

粒徑大于0.075mm的顆粒質量不超過總質量50％，且塑性指數(shù)小于或等于10的土。必要時，可根據(jù)顆粒級配分為砂質粉土(粒徑小于0.005mm的顆粒質量不超過總質量10％)和黏土粉土(粒徑小于0.005mm顆粒質量等于或超過總質量10％)。4.黏性土塑性指數(shù)Ip大于10的土。根據(jù)塑性指數(shù)分為粉質黏土(10<Ip≤17)和黏土(Ip>17)。2.1巖石的野外鑒定及描述

巖土的野外鑒定及描述

22.2土的野外鑒定及描述

巖土的野外鑒定及描述

2巖土鑒別與描述是巖土分類的基礎，其準確程度往往是理論水平和實踐能力的結合體現(xiàn)。要提高水平需從理論到實踐，從實踐到理論，最后指導實踐的多次循環(huán)往復。如砂土的鑒別通過多次野外劃分與室內試驗對比，就可以較好地準確定名。

巖石是礦物的集合體，種類很多，在進行巖土工程勘察時，除應鑒定巖石的名稱和風化程序，還需進行巖體完整程度、巖石堅硬程度等劃分。巖石的定名一般采用風化程度加地質名稱的方式，如中風化花崗巖、強風化砂巖等。

2.1巖石的野外鑒定及描述

2.1.1巖石的野外鑒定

巖漿巖的鑒別方法先看顏色,再看結構和構造,然后看礦物成分.沉積巖的鑒別方法先看結構,再看成分.變質巖的鑒別方法先看構造,再看成分.1、巖漿巖的野外鑒定方法估計顏色指數(shù)。顏色指數(shù)是指巖石中所含黑色礦物的體積百分數(shù)，如果顏色指數(shù)大于50％，則為基性巖石；若顏色指數(shù)小于10％，則為酸性巖石；若顏色指數(shù)是20—30％左右，則為中性巖石。巖漿巖從酸性巖—中性巖—基性巖—超基性巖的顏色，由淺（淺灰、肉紅、玫瑰色）逐漸過渡到深（深灰、深綠、黑色），從顏色特征大體確定為某一大類。觀察結構、構造。結構和構造與產狀有關，根據(jù)其特點可推知巖石是深成的、淺成的或者噴出的，如深成巖礦物顆粒一般較粗，多為全晶質中-粗粒結構、塊狀構造；而淺成巖礦物顆粒則相對較細，均一性相對深成巖較差，多呈斑狀結構或中-細粒結構。觀察礦物成分，識別巖石中的礦物是鑒定巖石的重要因素，首先看巖石中有無石英或橄欖石，如果石英多，則為酸性巖石，如果橄攬石多，則為超基性巖石，這樣可以縮小考慮范圍。然后觀察淺色礦物中的長石，區(qū)別正長石與斜長石，深色礦物中的黑云母、角閃石、輝石的含量等。2、沉積巖鑒定特征

構造，如層理、結核、化石、雨痕、波痕、干裂、交錯層等。顆粒一般是磨園的，而帶棱角的較為少見。砂的成分較單一，復雜的較少見。礫巖的成分復雜些，顏色也多樣化

3、變質巖的鑒定方法

根據(jù)變質巖的外部特征，可與巖漿巖、沉積巖區(qū)分。鑒定變質巖要根據(jù)其構造特征，如片麻狀、片狀、板狀等。觀察礦物構造狀態(tài)，就可定出巖石名稱，如片狀構造的則稱為片巖，再根據(jù)礦物成分不同定為不同名稱的片巖，若含綠泥石、石英、則定為綠泥石石英片巖。變質巖的結構和某些構造，用肉眼看與巖漿巖有些相似，但變質巖都具有片狀、片麻狀等構造。大理巖和石英巖無片理，且是單礦物，是巖漿巖中所沒有的，同時石英巖硬度大，大理巖遇鹽酸起泡。

2.1.2巖石的野外描述

對巖石的描述應包括名稱、顏色、主要礦物、結構、構造、風化程度、破碎程度等。對于沉積巖還應增加沉積物的顆粒大小，形狀、膠結物成分和膠結程度；對于巖漿巖及變質巖還應增加礦物結晶的大小和結晶程度的描述。需注意的是進行巖石破碎程度的描述，如巖石完整呈大塊狀。

灰?guī)r：灰色，隱晶質結構，中厚層狀構造，巖石結構致密堅硬，錘擊聲脆，裂隙較發(fā)育，大部分閉合，裂隙面褐色鐵質渲染。巖芯多呈柱狀，少量呈碎塊狀，碎粒狀，局部見溶蝕現(xiàn)象,鉆進時不漏水。巖石整體較完整，呈大塊狀。

2.2.1土的野外鑒定

土的鑒定應在現(xiàn)場描述的基礎上，結合室內試驗結果綜合確定。其基本方法是目測法，即首先根據(jù)土的顆粒大小，分出粗粒土和細粒土。對于粗粒土再根據(jù)顆粒含量進一步細分；對于細粒土再根據(jù)粘著情況、手搓感覺和濕土搓條情況等進一步細分。

2.2土的野外鑒定及描述

表2.2-1砂土的野外鑒別

鑒別特征礫砂粗砂中砂細砂粉砂顆粒粗細約有1/4以上顆粒比蕎麥或高梁粒（2mm）大約有一半以上顆粒比小米粒（0.5mm）大約有一半以上顆粒與砂糖或白菜籽（＞0.25mm）近似大部分顆粒與粗玉米粉（＞0.1mm）近似大部分顆粒與小米粉近似干燥狀態(tài)顆粒完全分散顆粒完全分散，個別膠結顆?；痉稚?，部分膠結，膠結部分一碰就散顆粒大部分分散，少量膠結，膠結部分稍加碰撞即散顆粒少部分分，大部分膠結（稍加壓即能分散）濕潤時用手拍的狀態(tài)表面無變化表面無變化表面偶有水印表面有水印（翻漿）表面有顯著翻漿現(xiàn)象粘著程度無粘著感無粘著感無粘著感偶有輕微粘著感有輕微粘著感表2.2-2粘性土按塑性指數(shù)的分類及野外鑒別粘土粉質粘土粉土Ip＞1710＜Ip≤17Ip≤10濕潤時用刀切切面非常光滑，刀刃有粘膩的阻力稍有光滑面，切面規(guī)則無光滑面，切面比較粗糙用手捻摸時的感覺濕土用手捻摸時有滑膩感，當水分較大時極易粘手，感覺不到有顆粒的存在仔細捻摸感覺到有少量細顆粒，稍有滑膩覺，有粘滯感感覺有細顆粒存在，或感覺粗糙，有輕微粘滯感無粘滯感粘著程度濕土極易粘著物體，（包括金屬與玻璃），干燥后不易剝去，用水反復洗才能去掉能粘著物體，干燥后較易剝掉一般不粘著物體，干燥后一碰就掉濕土搓條情況能搓成小于0.5mm的土條（長度不短于手掌），手持一端不致斷裂能搓成0.5~2mm的土條能搓成2~3mm的土條干土的性質堅硬，類似陶器碎片、用錘擊方可打碎，不易擊成粉末用錘易擊碎，用手難捏碎用手很易捏碎表2.2-3碎石土密實程度的野外鑒別

狀態(tài)天然陡坎、坑壁情況骨架和填充物挖掘情況鉆探情況說

明密實天然陡坎穩(wěn)定、能陡立，坎下堆積物少，坑壁穩(wěn)定，無掉塊現(xiàn)象骨架顆粒含量大于總重的70%，呈交錯排列，連續(xù)緊密接觸，孔隙填滿，堅硬、密實、掏取大顆粒后填充物能成窩形，不易掉落用鎬挖掘困難，用撬棍方能松動，用手掏取大顆粒極困難鉆進極困難，沖擊鉆探時，鉆桿和吊錘跳動劇烈1.密實程度按表列各項綜合確定；2.本表不包括半膠結的碎卵石土；3.本表未考慮風化和地下水的影響中密天然陡坎不易陡立，或陡坎下有較多的坍塌物。自然坡大于顆粒的安息角、坑壁易發(fā)生局部掉塊骨架顆粒含量占總重的60~70%，呈交錯排列，大部分接觸，疏密不均，孔隙填滿，填充硬塑的粘性土，填充砂土時、掏取大顆粒后填充物難成窩形。用鎬可挖掘，用手可掏取大顆粒鉆進較困難，沖擊鉆探時，鉆桿和吊錘跳動不劇烈松散不能形成陡坎，自然坡接近于顆粒的安息角、坑壁不穩(wěn)定，易發(fā)生坍塌骨架顆粒含量小于總重的60%，排列混亂，大部分不接觸，而被填充物包裹，填充軟塑的粘性土，填充砂土時，掏取大顆粒后，砂隨即坍塌用鎬易刨開，手錘輕擊即可引起部分塌落鉆進較容易，沖擊鉆探時，鉆桿稍有跳動表2.2-4粘性土狀態(tài)的野外鑒別名稱堅硬硬塑可塑軟塑流塑粘土干而堅硬，很難掰成塊用力捏先裂成塊后顯柔性，手捏感覺干，不易變形，手按無指印。手捏似橡皮有柔性，手按有指印手捏很軟，易變形，土掰時似橡皮，用力不大就能按成坑土柱不能自立，自行變形粉質粘土干硬，能掰開或捏成塊，有棱角手捏感覺硬，不易變形，土體用力可打散成碎塊，形，手按無指印。手按土易變形，有柔性，掰時似橡皮，能按成淺坑手捏很軟，易變形，土掰時似橡皮，用力不大就能按成坑土柱不能自立，自行變形2.2.2土的野外描述土的描述內容包括：名稱、顏色、濕度、密度、有機物及其含量。一般按碎石土、砂土和粘性土分別進行。描述內容分別如下：碎石土：名稱、顆粒級配、形狀、充填物性質和充填程度、密實度及層理特征等；砂土：名稱、顏色、礦物組成、顆粒級配、形狀、濕度、密實度及層理特征、有機質含量等；粘性土：名稱、顏色、濕度、粘粒含量、狀態(tài)、有機質含量等。

顏色：由物體發(fā)射、反射或透過的光波通過視覺所產生的印象?；绢伾?，即我們經常講的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種，合成起來很多，象電腦中的顏色。巖土顏色描述中一般以一種顏色表示，如黒色、黃色、紅色等，也可用二種顏色組合表示，主色放在后面，附色放在前面，如灰黒色，黃紅色等。土氣一些的如土黃色、磚紅色，雅一些的如桃紅色，玫瑰紅等。巖土顏色描述要求不高。還原環(huán)境下生成的土一般是黒色、灰色，氧化環(huán)境下生成的土一般是紅色、黃色，能區(qū)分出這些就差不多了。巖土描述常用顏色.doc顆粒形狀：一般分為棱角狀、次棱角狀、次圓狀、圓狀四種，如下圖。碎石土的密實度：根據(jù)動力觸探錘擊數(shù)分為松散、稍密、中密和密實四個等級，對應關系見右表。注意：表中錘擊數(shù)為修正后的錘擊數(shù)。N63.5N120密實度N63.5≤5N120≤3松散5＜N63.5≤103＜N120≤6稍密10＜N63.5≤206＜N120≤11中密N63.5＞20N120＞11密實砂土的密實度：根據(jù)標準貫入試驗錘擊數(shù)分為松散、稍密、中密和密實四個等級，對應關系見右表。注意：表中錘擊數(shù)為現(xiàn)場試驗的錘擊數(shù)，即未修正的錘擊數(shù)。另外，粉土的密實度規(guī)范中根據(jù)孔隙比劃分，不實用，建議按砂土的標準劃分。N密實度N≤10松散10＜N≤15稍密15＜N≤30中密N＞30密實粘性土的狀態(tài)根據(jù)液性指數(shù)分為流塑、軟塑、可塑、硬塑和堅硬五種狀態(tài)。野外也不實用，建議根據(jù)標貫錘擊數(shù)進行劃分，如右表。液性指數(shù)IlN狀態(tài)Il＞1N≤2流塑0.75＜Il≤12＜N≤4軟塑0.25＜Il≤0.754＜N≤18可塑0＜Il≤0.2518＜N≤35硬塑Il≤0N＞35堅硬互層、薄層和夾層：對同一土層中相間呈韻律沉積，當薄層與厚層的厚度比大于1/3時，宜定為“互層”，如淤泥與粉砂互層；厚度比為1/10-1/3時，宜定為“夾層”，如淤泥夾粉砂層；厚度比小于1/10的土層，且多次出現(xiàn)時，宜定為“夾薄層”，如淤泥夾粉砂薄層。當土層厚度大于0.5m時,宜單獨分層。

“含”、“混”、“夾”的含義：“含”——系指土中含有的包含物，如含鐵錳結核、碎磚塊等;“混”——系指某類土中均勻地混有另一類土;“夾”——系指某一類土不均勻地夾有另一類土，如粘土夾碎石。

搖振反應：制備很軟但不粘手的小土膏，做成餅狀，放在手掌上反復作水平狀振動，并以另一手掌有力地振擊此手掌，土中自由水將滲出，用手指捏土餅，放松后滲出的水被吸收，光澤消失。光澤反應：指土在潮濕狀態(tài)下切口有油脂光澤，顆粒越細光澤越明顯。數(shù)量詞：“個別”為10%以下；“少數(shù)”為10%－50%；“多數(shù)”為50%－70%；“大多數(shù)”為70%－90%；“普遍”為90%以上。

巖石質量指標（RQD值）：用直徑75mm的金剛石鉆頭和雙層巖芯管在巖石中鉆進，連續(xù)取芯，回次所有大于10cm巖芯之和與總進尺的百分比。100%-90%好，90%-75%較好，75%-50%較差，50%-25%差，小于25%很差。巖石采取率：所有采取巖芯長度和與總進尺的百分比巖芯完整程度的描述：長柱狀L>40cm，節(jié)理不發(fā)育，巖體完整；柱狀20<L<40cm，節(jié)理發(fā)育，巖體較完整；短柱狀10<L<20cm，節(jié)理很發(fā)育，巖體較破碎。餅狀L<10cm。巖石的力學表觀特征：（錘擊，手捏，手折）錘擊聲脆（硅質巖，鈣質砂巖，）較難擊碎。錘擊聲不清脆（砂質泥巖，泥灰?guī)r）較易擊碎浸水后指可劃痕。錘擊聲啞，有凹痕（泥巖，頁巖）易擊碎手可折斷。錘擊聲?。河休^深的凹痕（半成巖或全風化巖），手可捏碎,浸水后捏成團。

淤泥質粉質粘土：灰色~灰黑色，流塑，土質較純，土芯刀切面光滑，局部含有少量有機質，有腐味

3.1巖石的工程性質

巖土的工程性質

33.2土的工程性質

巖石的工程地質性質包括巖石的物理性質、水理性質和力學性質。物理性質：巖石的物理性質是由巖石結構中礦物顆粒的排列形式及顆粒間孔隙的連通情況所反映出來的特性。通常包括巖石的相對密度、密度和孔隙性三個方面。一般含暗色礦物多，其密度較大，如基性巖比酸性巖密度大。3.1巖石的工程性質

水理性質：是指巖石和水相互作用時所表現(xiàn)的性質，包括巖石吸水性、透水性、軟化性和抗凍性等。力學性質：是指巖石在各種靜力、動力作用下所表現(xiàn)的性質，主要包括變形和強度二個方面。其中變形用彈性模量和泊松比表示，強度按外力作用方式的不同，分為抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度。下面按巖石成因簡單介紹三大類巖石的工程性質。

1、巖漿巖：由于不同的生成條件，各種巖漿巖的結構、構造和礦物亦不相同，因而巖石的工程性質也有所差異。深成巖具結晶聯(lián)結，顆粒粗大均勻，力學強度高，裂隙一般不發(fā)育，透水性差，抗水性強，巖體整體穩(wěn)定性好，但這類巖石往往由多種礦物組成，抗風化能力較差，特別是含鐵鎂質較多的基性巖，則更易風化，如輝綠巖較花崗巖易風化；淺成巖為中細晶和隱晶結構，透水性差，力學強度高，抗風化能力較深成巖強，噴出巖多為隱晶質和玻璃質，力學強度也高，不易風化。2、沉積巖：火山碎屑巖的類型復雜，巖體結構變化較大，其中中粗粒碎悄巖工程性質相對較好，而細粒的則較差，如凝礦巖，強度低，易風化，質軟。沉積碎屑巖工程性質受膠結物和膠結類型影響較大，如硅質膠結的工程性質普遍較好，而泥質膠結的則較差；泥質巖工程性質普遍較差，易軟化、崩解。3、變質巖：它是由巖漿巖或沉積巖受溫度和壓力的作用，在固態(tài)下變質而成，其工程性質與原巖密切相關。原巖為巖漿巖的其工程性質與巖漿巖相似，如花崗巖與花崗片麻巖工程性質相似，原巖為沉積巖的其工程性質與沉積巖相似，如板巖和頁巖工程性質相似。變質巖時代較老，加之高溫高壓作用，其工程性質一般較原巖稍好。但如果變質過程中產生變質礦物如滑石、綠泥石等則其力學性質會變差。另外，動力變質作用形成的變質巖如斷層角礫巖、糜棱巖等力學強度和水理性往往會變差。土的工程性質與巖石一樣也包括物理性質、水理性質和力學性質三個方面，只是每個方面內容有所不同。下面按土的成因對殘積土、坡積土、洪積土和沖積土分別進行簡單介紹。3.2土的工程性質

1、殘積土：巖石表面經過物理、化學風化作用而殘留在原地的碎屑物稱為殘積物。殘積物的成分與母巖的巖性密切相關，如花崗巖的殘積物中，長石常分解成粘土礦物，石灰?guī)r的殘積物則往往成為紅粘土。殘積土母巖殘積物的發(fā)育程度與地形有關，在山丘頂部常被剝蝕而厚度較小，山谷低洼處則厚度較大，山坡上往往含有粗大的石塊。殘積物孔隙度較大，壓縮性高，強度較低，透水性較強，一般無地下水。均勻質性差，但具有一定的結構強度。2、坡積土：高處的巖石風化碎屑物由于受雨水或雪水的搬運，或由于本身的重力作用，堆積在斜坡上或坡腳，這種堆積物稱為坡積物。坡積物的巖性成分是多種多樣的，它與高處的各種母巖巖性組成有直接關系。坡積物一般具有棱角，但經過一段搬運后，有的成次棱角形。坡積物分選性差，粗細混夾在一起。由于重力作用，比較粗大的顆粒一般堆積在緊靠斜坡的部位，細小的顆粒則分布于離斜坡稍遠的地方。坡積物中一般見不到層理，但也有局部不清晰的層理。坡積物結構疏松，一般具有較高的壓縮性，在水中很容易崩解。3、洪積土：山區(qū)或高地上的暫時性水流將大量的巖石風化碎屑物挾帶下來，堆積在其前緣的平緩地帶，這種堆積物稱為洪積物。洪積物具有一定的分選作用。在距山區(qū)或高地近的地方，堆積物的顆粒粗大，碎塊多呈亞角形；高山區(qū)或高地較遠的地方，堆積物的顆粒逐漸變細，顆粒形狀由亞角形逐漸變成亞圓形或圓形。洪積物具有比較明顯的層理，分選性較好，離山前較近的洪積土顆粒粗，地下水位埋藏深，具有較高的承載力，壓縮性低，是工民建的良好地基。離山較遠的地帶，洪積土的顆粒細，透水性不好，土質較差，承載力低，作為建筑物地基時應慎重對待。4、沖積物：在河流平緩地段堆積下來的碎屑物，稱為沖積物。根據(jù)其形成條件，可分為：（1）山區(qū)河谷沖積物：它大部分由卵石、碎石等粗顆粒組成，分選性較差。大小不同的礫石互相交替，成為水平排列的透鏡體或不規(guī)則的夾層，厚度一般不大。山區(qū)河谷堆積物一般顆粒大，承載力高。（2）平原河流沖積物：河流上游的沖積物顆粒一般較粗，向下游逐漸變細。沖積層一般呈條帶狀，具有水平層理，有時也呈流水層或湍流層的交錯層理。在每個小層中，巖性的成分就比較均勻，有較好的分選性。沖積物的顆粒形狀一般為亞圓形或圓形，搬運的距離愈長，顆粒的磨園度愈好。平原河谷沖積物可分為：河床沖積物、河漫灘沖積物、牛軛湖沖積物和階地沖積物。前兩種沖積物多為磨圓度較好的漂石、卵石、圓礫和多種砂類土，有時也有粘性土存在。在同一地段上，河漫灘沖積物的粒度比河床沖積物小，在同一河漫灘上靠河床近的沖積物的粒度比距離河床遠的大。

平原區(qū)河谷沖積物，一般是較好的地基。粗顆粒的沖積物承載力較高，細顆粒的稍低，但要注意沖積物細粒砂的密實程度及振動液化的問題。（3）三角洲沖積物：是河流搬運的大量的細小碎屑物在河流入?；蛉牒牡胤蕉逊e起來而形成的。三角洲沖積物中的地下水一般為潛水，埋藏較淺。三角洲沖積物的厚度很大，分布面積也很廣。由于三角洲沖積物的顆粒較細、含水量大呈飽和狀態(tài)，承載力較低，有的還有淤泥分布。三角洲的最上層，由于經過長期的壓密和干燥，形成所謂硬殼，故其承載力較下面的土層為高。

4.1地基承載力的表達方式

地基承載力的確定

44.2地基承載力影響因素

4.3查表法確定地基承載力

4.4公式法確定地基承載力

4.5原位測試法確定地基承載力

4.1地基承載力的表達方式

地基承載力就是指地基土所能承受荷載的能力。一般分極限承載力和容許承載力。在設計計算中，必須保證基礎底面的壓力不超過規(guī)定的地基土承載力，以確保地基土不致破壞，從構造物的實際出發(fā)，不僅要考慮構造物地基是否處于安全狀態(tài)，同時還要考慮是否會發(fā)生過大的不均勻沉降。所以，設計時所采用的承載力首先要保證地基的穩(wěn)定性，使其不產生破壞，在此條件下，還要根據(jù)構造物所能承受變形的能力，使其不致于因沉降差異而使主體承重結構發(fā)生開裂。

地基承載力基本容許值（[fa0]）：確保地基不產生剪切而失穩(wěn)，同時又保證建筑物的沉降不超過允許值的最大荷載。極限承載力（fu）：地基能承受的最大荷載強度。承載力基本值（f0）：指按有關規(guī)范規(guī)定的一定基礎寬度（b≤3m）（d≤0.5m）條件下的地基承載力，按有關規(guī)范查表確定。承載力標準值（fk）：指按有關規(guī)范規(guī)定的標準方法試驗并經統(tǒng)計處理后的承載力值。

承載力設計值（fv）：承載力標準值經深寬修正后的地基承載力值或按載荷試驗和用實際基礎深寬按理論公式計算所得承載力值。承載力特征值（fak）：

指由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內規(guī)定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值。確定地基承載力的方法一般有公式法、查表法和原位測試法三種。確定地基承載力時，應首先考慮由載荷試驗或其它原位測試取得，受條件限制時可結合當?shù)亟涷灳C合考慮。

承載力影響因素很多，主要包括土的成因與堆積年代、土的物理力學性質、地下水情況和建筑物情況等四個方面，下面定性地給予簡單介紹。1、土的物理力學性質。顯然這是最重要的影響因素。一般地，碎石土和礫砂的粒徑越大，孔隙比越少，則地基承載力越高；粉土和粘性土的含水量越大，孔隙比越大，則承載力越低。2、土的成因與堆積年代。一般地沖積土和洪積土的承載力相對于坡積土要高，同類土沉積年代越久，地基承載力值越高。4.2地基承載力影響因素

3、地下水。地下水對承載力的影響一般有兩種情況：主要是由于水的浮力作用，將土的重量減少，降低地基的承載力，另外是沉沒在水下的土，將失去由毛管應力所形成的表觀凝聚力，從而使承載力降低，但這種影響在實際上很難確定，通常不考慮。4、建筑物情況。通常上部結構簡單，整體剛度大，對地基不均勻沉降適應性好，則地基承載力可取高值，基礎寬度大，埋置深度深，地基承載力也可相當提高等。但需說明的是，根據(jù)工程實踐，隨意加大基礎寬度不能達到應有的提高地基承載力的效果，因為試驗研究證明，承載力寬度系數(shù)隨著寬度增加而減小。4.3查表法確定地基承載力

表4.3-1巖石地基承載力基本容許值[fa0]（kPa）節(jié)理不發(fā)育>40cm大塊狀節(jié)理發(fā)育20-40cm碎塊狀節(jié)理很發(fā)育<20cm碎石狀硬質巖、較硬巖Raj＞30>30003000-20002000-1500較軟巖30>Raj＞153000-15001500-10001000-800軟巖15>Raj＞51200-10001000-800800-500極軟巖Raj＜5500-500400-300300-200地基由加載到整體破壞的全過程一般認為分為壓密、局部剪切和破壞三個階段。相應的對應荷載有臨塑荷載、臨界荷載和極限荷載，地基承載力的計算也相應的分為三種情況，下面分別介紹。

4.4公式法確定地基承載力

4.4.1地基的臨塑荷載地基的臨塑荷載是指在外荷作用下，地基中剛產生塑性變形（即開始由彈性變形進入塑性變形）時基礎底面單位面積上所承受的荷載，其計算公式為：Pa=Ndγd+Ncc

（式4-1）式中：Pa—地基的臨塑荷載，kPa；

γ—基礎埋深范圍內土的重度，kN/m3；

d—基礎埋深，m；

c--基礎底面下土的內摩擦角，（°）；

Nd

，Nc—承載力系數(shù)，可根據(jù)φ值查表確定。4.4.2地基的臨界荷載一般按中心荷載下地基中塑性變形區(qū)最大深度為基礎寬度的四分之一和偏心荷載下地基中塑性變形區(qū)最大深度為基礎寬度的三分之一考慮，與之對應的基礎底面壓力稱為臨界荷載。其公式分別為：P1/4=N1/4γb+Ndγd+Ncc

（式4-2）P1/3=N1/3γb+Ndγd+Ncc

（式4-3）式中：P1/4,P1/3—地基的臨界荷載，kPa；

b—基礎寬度，m；

N1/4

，N1/3—承載力系數(shù)，可根據(jù)φ值查表確定；其它符號意義同式4-1。

4.4.3地基的極限荷載極限荷載的公式較多，均有一定的假定條件和適用情況。其中最常用的是太沙基公式。其公式為：

Pu=1/2γbNγ+cNc+qNq

（式4-5）式中：Pu—地基的極限荷載，kPa；

q—基礎的旁側荷載，其值為基礎埋深范圍土的自重壓力，kPa；

Nγ，Nc

，Nq—承載力系數(shù)，可根據(jù)專用的承載力系數(shù)圖確定；其它符號意義同式4-1。

幾點說明：利用上述公式確定地基承載力時，對于c、φ值可靠度要求比較高，試驗方法必須和地基土的工作狀態(tài)相適應。上述公式只適用于淺基礎，即基礎埋深小于基礎寬度的情況；臨塑和臨界荷載可直接作為地基承載力設計值，臨塑荷載偏于安全，臨界荷載既安全又經濟。極限荷載應除以一定的安全系數(shù)，才能作為地基承載力設計值使用，安全系數(shù)一般取1.5-3.0。對于高速公路的路基及其結構物取較高值，一般公路取較低值。原位測試是指在巖土體基本保持天然結構、天然含水量及原位應力狀態(tài)下測定巖土體的工程性質，獲取有代表性的、反映巖土實際狀態(tài)的測試技術的總稱，它是獲取巖土體參數(shù)的重要手段，一般分為定量和半定量兩大類。定量是指在理論和方法上能形成完整體系的試驗方法，如平板載荷試驗、旁壓試驗等；半定量方法指由于試驗條件限制或方法本身尚無完善理論來指導試驗，必須借助某種經驗或相關關系才能獲取所需成果，如標準貫入試驗、靜力觸探等。4.5原位測試法確定地基承載力

選擇原位測試方法時，應以地區(qū)性經驗的成熟程度為首要條件，并考慮土類條件、設備要求、勘察階段等因素。原位測試由于受儀器設備、試驗條件、試驗方法、操作技能、土層不均勻的影響，要充分估計試驗數(shù)據(jù)的誤差，在資料整理和成果分析應用中應積累經驗，消除或減少誤差，提高測試成果的精度。

4.5原位測試法確定地基承載力

4.5.1標準貫入試驗標準貫入試驗的目的主要是采取擾動土樣，鑒別和描述土類，按照顆分試驗結果給土層定名。判別飽和砂土、粉土的液化可能性。定量估算地基土層的物理力學參數(shù)，如判定黏性土的稠度狀態(tài)、砂土相對密度及土的變形和強度的有關參數(shù)，評定天然地基土的承載力和單樁承載力1.試驗基本原理

標準貫入試驗(SPT)，是用質量為63.5±0.5kg的穿心錘，以76±2cm的落距，將標準規(guī)格的標準貫入器自鉆孔底部預打15cm，記錄再打入30cm的錘擊數(shù)判定土的力學特性。適用砂土、粉土和一般黏性土。

2.試驗設備標準貫入試驗設備也主要由三部分構成，一是貫入器部分；二是穿心落錘；三為穿心錘導向的觸探桿，設備構成如圖9-10所示。

3.試驗技術要點鉆至試驗標高以上15cm，清除孔底殘土；保持貫入器、導向桿、探桿的垂直度，采用自動落錘進行錘擊，速度小于30擊/分鐘；貫入器打入15cm后，開始記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計打入30cm的錘擊數(shù)為標準貫入試驗鐵擊數(shù)，當貫入深度未達30cm時，可記錄50擊的實際貫入深度，進行換算得出錘擊數(shù)；旋轉鉆桿，提出貫入器，并取出貫入器中的土樣進行鑒別、描述、記錄。4.試驗成果應用標準貫入試驗成果可用于劃分土類、評價地基土的承載力、判定砂土的密實程度、估算單樁承載力、

進行飽和砂土和粉土的地震液化勢判別。下面介紹如何確定地基土的承載力。影響標準貫入試驗錘擊數(shù)的因素主要有三個方面，即觸探桿長度、土的自重壓力和地下水位影響。對于錘擊數(shù)是否修正到沒有一個統(tǒng)一說法，目前傾向于不修正，《巖土工程勘察規(guī)范》中規(guī)定是否修正和如何修正，應根據(jù)建立統(tǒng)計關系時的具體情況確定。雖然這樣做比較粗糙，但一般認為比查表法確定地基承載力要可靠一些。4.試驗成果應用對于砂性土中粗砂按[fa0]=8N+100粉細砂按[fa0]=5N+90粘性土按[fa0]=15N全風化巖按[fa0]=12N式中[fa0]是地基承載力基本容許值，kPa；N是標準貫入試驗錘擊數(shù)，按試驗錘擊數(shù)平均值減去1.65倍標準差求得。4.5.2動力觸探1.試驗基本原理

圓錐動力觸探試驗中，一般以打入土中一定距離(貫入度)所需落錘次數(shù)(錘擊數(shù))來表示探頭在土層中貫入的難易程度。同樣貫入度條件下，錘擊數(shù)越多，表明土層阻力越大，土的力學性質越好；反之，錘擊數(shù)越少，表明土層阻力越小，土的力學性質越差。通過錘擊數(shù)的大小就很容易定性地了解土的力學性質。再結合大量的對比試驗，進行統(tǒng)計分析就可以對土體的物理力學性質作出定量化的評估。2.試驗設備動力觸探設備與標準貫入試驗設備基本相同，只是錐頭不同，設備構成如圖9-10所示。根據(jù)錘重分為輕型、重型和超重型三種。3.試驗技術要點鉆至試驗標高以上15cm，清除孔底殘土；保持貫入器、導向桿、探桿的垂直度，采用自動落錘進行錘擊，速度小于30擊/分鐘；貫入器打入15cm后，開始記錄錘擊數(shù)。輕型動力觸探記錄累計打入30cm的錘擊數(shù)，重型或超重型記錄打入10cm的錘擊數(shù)；旋轉鉆桿，提出貫入器。4.試驗成果應用用動力觸探確定地基承載力分二種情況，分別為按