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1、主讲: 周凤玺 兰州理工大学土木工程学院,土 力 学,基 础 工 程 土木工程学院,课程简介,本课程主要讲授土的物理力学性质,研究土体的分类、应力、变形、强度、渗流、稳定性,以及进行这些研究工作所必需的室内和野外的土工试验技术等。 通过学习使学生掌握土的基本物理力学性质和分类方法,掌握地基承载力、地基变形和土压力、边坡稳定性计算方法,熟悉常规的土工实验方法。,基 础 工 程 土木工程学院,教材,土力学 东南大学等 重建筑工业出版社,参考书,地基与基础 顾晓鲁等 建筑工业出版社,规 范,建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) 土工试验方法标准(GB/T 50123-1999),基 础
2、工 程 土木工程学院,第一章 绪论 第二章 土的组成 第三章 土的物理性质及分类 第四章 土的渗流 第五章 土中应力 第六章 土的压缩性 第八章 地基变形 第九章 土的抗剪强度 第十章 土压力 第十一章 地基承载力和土坡稳定性,课程内容,基 础 工 程 土木工程学院,第 0 章 绪论,基 础 工 程 土木工程学院,土力学的相关概念 本学科发展概况 本课程的特点和学习要求,内容提要,基 础 工 程 土木工程学院,建筑物三部分示意图,土力学-研究土的应力、变形、强度和稳定以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称为土力学。,0-1 土力学的相关概念,基 础 工 程 土木工程学院,建筑物的全部荷载
3、均由其下的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基;建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。,建筑物,上部结构,基 础,地 基,基 础 工 程 土木工程学院,地基基础设计必须满足的基本条件,建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化,所以地基基础的设计必须满足: a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能力(地基土的强度问题); b.控制基础沉降使之不超过允许值(地基土的变形问题)。,基 础 工 程 土木工程学院,土力学的发展可以划分成以下三个历史时期。 萌芽期(18-19世纪),1773年Coulomb提出了抗剪强度理论为今后的土体破坏理论奠定了基础;1857年英国人Rankine关于土压
4、力的理论等。这一时期的理论研究为土力学发展成为一门独立学科奠定了基础。,0-2 本学科发展概况,基 础 工 程 土木工程学院,古典土力学(19-20世纪),1923年Terzaghi提出了土体一维固结理论和著名的有效应力原理,从而建立起一门独立的学科土力学。此后,随着弹性力学的研究成果被大量吸引过来,变形问题的研究越来越成为重要的内容,但是,土体的破坏问题始终是当时土力学研究的主流。这一时期在土体破坏理论研究方面的主要成就有:Fellenius,Taylor和Bishop等关于滑弧稳定分析方法的建立与完善;Terzaghi关于极限土压力的研究和提出承载力公式;Shield和沈珠江等关于土体破坏
5、的运动方程和极限平衡理论的建立;地基沉降计算方法的建立与完善;Mindlin公式的提出及其在桩基沉降计算中的应用;弹性地基梁板的计算;砂井固结理论;Biot固结理论的提出和完善。,基 础 工 程 土木工程学院,古典土力学可以归结为一个原理有效应力原理和两个理论以弹性介质和弹性多孔介质为出发点的变形理论和以刚塑性模型为出发点的破坏理论(极限平衡理论)。但是,真实的土体决不是理想弹性体,也不是理想刚塑性体。 现代土力学(20世纪-至今):一方面,随着认识的深化,人们已越来越不满足于理想弹性介质和理想刚塑性介质这样简单化的描述,另一方面,现代电子计算技术的发展为采用复杂的模型提供了手段,从而为现代土
6、力学的建立创造了客观条件。 1963年,Roscoe发表了著名的剑桥模型,提出第一个可以全面考虑土的压硬性和剪胀性的数学模型,因而可以看作现代土力学的开端。经过多年的努力,现代土力学已越过重要的阶段而渐趋成熟。,基 础 工 程 土木工程学院,特点: (1)课程涉及工程地质学、材料力学、弹性力学和水力学等几个学科领域,内容广泛、综合性强; (2)课程理论性和实践性较强。 要求: (1)学习和掌握土的应力、变形,强度和地基计算等土力学基本原理; (2)熟悉土的物理力学性质的原位测试技术以及室内土工试验方法; (3)重视工程地质基本知识的学习,了解工程地质勘察的程序和方法,注意阅读和使用工程地质勘察
7、资料能力的培养。,0-3 本课程的特点和学习要求,基 础 工 程 土木工程学院,第 一 章 土 的 组 成,基 础 工 程 土木工程学院,岩石,风化(物理、化学)作用,岩石破碎 化学成分改变,搬运沉积,大小、形状和成分都不相同的松散颗粒集合体(土),土,固相,液相,气相,土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系,反映出土的不同性质,1-1 概述,基 础 工 程 土木工程学院,土的定义: 土是连续,坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒,经过不同的搬运方式,在各种自然环境中生成的沉积物。 土的三相组成: 土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因
8、此,土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。,基 础 工 程 土木工程学院,土的常见成因: 1残积物 残积物是残留在原地未 被搬运的那一部分原岩风化 剥蚀后的产物,而另一部分 则被风和降水所带走。 2坡积物 坡积物是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。,基 础 工 程 土木工程学院,3洪积物 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流,具有很大的剥蚀和搬运能力。它冲刷地表,挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而形成洪积物。 由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。如果逐渐扩大以至连接起来,则
9、形成洪积冲积平原的地貌单元。 洪积物常呈现不规则交错的层理构造,如具有夹层、尖灭或透镜体等产状。,基 础 工 程 土木工程学院,基 础 工 程 土木工程学院,4.冲积物 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。,基 础 工 程 土木工程学院,5.其它沉积物 除了上述四种成因类型的沉积物外,还有海洋沉积物、 湖泊沉积物、冰川沉积物及风积物等,它们是分别由海洋,湖泊、冰川及风等的地质作用形成的,基 础 工 程 土木工程学院,土的三相组成是指土由固体颗粒、液体水和气体三部分组成。土中的固体矿物构成土的骨架,骨架之间贯穿着大量的孔
10、隙,孔隙中充满着液体水和气体。 土体三相比例不同,土的状态和工程性质也随之各异,例如: 固体+气体(液体=0)为干土,此时粘土呈坚硬状态, 砂土呈松散状态; 固体+液体+气体为湿土,此时粘土多为可塑状态; 固体+液体(气体=0)为饱和土,此时粉细砂或粉土遇强烈地震,可能产生液化,而使工程遭受破坏;粘土地基受建筑物荷载作用发生沉降需几十年才能稳定。,土的三相组成,基 础 工 程 土木工程学院,土是由固相、液相、气相组成的三相分散系。 固相包括多种矿物成分组成土的骨架,骨架间的空隙为液相和气相填满,这些空隙是相互连通的,形成多孔介质; 液相主要是水(溶解有少量的可溶盐类); 气相主要是空气、水蒸气
11、,有时还有沼气等。,基 础 工 程 土木工程学院,一、土粒粒度和粒组,土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学性质有明显影响。 土粒的大小称为粒度,通常由粒径表示。介于一定粒度范围的土粒称为粒组。 工程上将各种不同的土粒按其粒径范围,划分为若干粒组,为了表示土粒的大小及组成情况,通常以土中各个粒组的相对含量(即各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配,1-2 土中固体颗粒,1、土粒的粒度成分,基 础 工 程 土木工程学院,基 础 工 程 土木工程学院,二、粒度成分试验方法,试验方法,筛分法:适用于0.075mmd60mm,比重计法:适用于d0.075mm,基 础 工 程
12、 土木工程学院,筛分法,用一套孔径不同的筛子,按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛,称出留在各筛上的土质量,然后计算其占总土粒质量的百分数。,基 础 工 程 土木工程学院,比重计法,利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量,基 础 工 程 土木工程学院,纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标表示土粒的粒径(对数坐标),三、颗粒粒径级配曲线,基 础 工 程 土木工程学院,颗粒级配的描述,工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度,d10、d30、d60小于某粒径的土粒含量为10%、 30%和60%时所对应的粒径,Cu愈大,表示土粒愈不均匀。
13、工程上把Cu5的土视为级配不良的土; Cu10的土视为级配良好的土,曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态,表明某粒组是否缺失情况,对于砾类土或砂类土,同时满足Cu5和Cc=13时,定名为良好级配砂或良好级配砾,基 础 工 程 土木工程学院,矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用。,原生矿物:由岩石经过物理风化形成,其矿物成分与母岩相同。,次生矿物:岩石经化学风化后所形成的新的矿物,其成分与母岩不相同。,例:石英、云母、长石等,特征:矿物成分的性质较稳定,由其组成的土具有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点。,例:粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等,特征:性质较不稳定,具有较强的亲水性,遇水易膨
14、胀的特点。,2、土粒的矿物成分,基 础 工 程 土木工程学院,原生矿物是岩石物理风化生成的颗粒,其矿物成分与母岩相同,土粒较粗,多呈浑圆状、块状或板状,比表面积(单位体积内颗粒的总面积)小,吸附水的能力较弱,性质稳定。漂石、卵石、砾石等粗大粒组都是岩石碎屑。 次生矿物是指岩石中矿物经化学风化作用后形成的新的矿物,性质与母岩完全不同。由于其粒径非常小,具有很大的比表面积,与水作用能力很强,能发生一系列复杂的物理、化学变化。因此次生矿物对土体工程性质影响很大。,基 础 工 程 土木工程学院,土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。,1.结合水,强结合水:紧靠于颗粒表面、所受电场的作用力很大
15、、几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体。,弱结合水:紧靠强结合水的外围形成的结合水膜,所受的电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱。,2.自由水,存在于土粒电场影响范围以外,性质和普通水无异,能传递水压力,冰点为0,有溶解能力,以两种形式存在:毛细水、重力水,1-2 土中水,基 础 工 程 土木工程学院,土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分,分为与大气连通的非封闭气体和与大气不连通的封闭气体。,1.非封闭气体:受外荷作用时被挤出土体外,对土的性质影响不大。,2.封闭气体:受外荷作用,不能逸出,被压缩或溶解于水中,压力减小时能有所复原,对土的性质有较大的影响,使土的渗透性减小,弹性增大和延
16、长土体受力后变形达到稳定的历时。,1-3 土中气,基 础 工 程 土木工程学院,土的结构包括土粒的空间排列及其联结形式,与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关。,1.单粒结构:粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构,其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同,可分为疏松状态和密实状态。,1-4 土的结构和构造,1、土的结构,基 础 工 程 土木工程学院,2.蜂窝结构:颗粒间点与点接触,由于彼此之间引力大于重力,接触后,不再继续下沉,形成链环单位,很多链环联结起来,形成孔隙较大的蜂窝状结构。,3.絮状结构:细微粘粒大都呈针状或片状,质量极轻,在水中处于悬浮状态。
17、当悬液介质发生变化时,土粒表面的弱结合水厚度减薄,粘粒互相接近,凝聚成絮状物下沉,形成孔隙较大的絮状结构。,基 础 工 程 土木工程学院,单粒结构 砂层,砾石层 土的结构 蜂窝结构 粉粒 絮状结构 粘粒,基 础 工 程 土木工程学院,土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造,二者都造成了土的不均匀性,1.层理构造:土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征。,2.裂隙构造:土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物。,2、土的构造,基 础 工 程 土木工程学院,第 二 章 土的
18、物理性质 及分类,基 础 工 程 土木工程学院,土,固相,液相,气相,土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系,反映出土的不同性质,2-1 概述,掌握土的物理性质和物理状态指标的定义、物理概念、计算公式和单位。要求熟练地掌握物理指标的三相换算。了解地基土的工程分类依据与准确定名。,基 础 工 程 土木工程学院,2-2 土的三相比例关系,质量m,体积V,1、土的三相比例关系图,基 础 工 程 土木工程学院,2、指标的定义,三相比例指标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。 三相比例指标可分为两种,一种是试验
19、指标(基本指标);另一种是换算指标(导出指标)。 三项基本指标:重度、比重ds、含水量w; 其它换算指标:孔隙比e、孔隙率n、饱和度Sr等,基 础 工 程 土木工程学院,定义:单位体积土的质量。,(1)土的重度,一、直接指标,工程中常用重度来表示单位体积土的重力。,重力加速度,近似取10m/s2,单位: kN/m3 范围: 1622 测定方法:环刀法。,基 础 工 程 土木工程学院,基 础 工 程 土木工程学院,定义:土粒重度与同体积4时纯水的重度比值。,(2)土的土粒比重(相对密度),单位:无量纲 换算公式: 范围: 测定方法:比重瓶法,基 础 工 程 土木工程学院,基 础 工 程 土木工程
20、学院,定义:土中水的重量与土粒重量之比。,(3)含水量,单位: 无, % 常见值:砂土 =(040)%;粘性土=(2060) 意义:表示湿度的物理指标,与土的种类,埋 藏条件及其所处的自然地理环境等有关。 测定方法:烘干法。,基 础 工 程 土木工程学院,基 础 工 程 土木工程学院,定义:单位体积土中固体颗粒的重量。,(1) 干重度,单位: kN/m3 范围: 1318,二、特殊条件下土的重度,基 础 工 程 土木工程学院,定义:土的孔隙中全部充满水时单位体积土的重量。,(2) 饱和重度,单位: kN/m3 范围: 1823,基 础 工 程 土木工程学院,定义:地下水位以下,土体受水的浮力作
21、用时,扣除 水的浮力后单位体积土的重量。,(3) 浮重度,单位: kN/m3 范围: 813,基 础 工 程 土木工程学院,土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个,土的密度,饱和密度sat,干密度d,浮密度 (kg/m3),相应的重度指标也有4个,土的重度,饱和重度sat,干重度d,浮重度 (kN/m3),几种重度之间的内在联系,基 础 工 程 土木工程学院,定义:土中孔隙所占总体积之比,用百分数表示。 物理意义:表示土中孔隙大小的程度。,(1)土的孔隙率,三、换算指标,单位: % 范围:粘性土和粉土:(3060);砂土: (2545)。,基 础 工 程 土木工程学院,定义:土中孔隙体积与土
22、粒体积之比。,(2)土的孔隙比,基 础 工 程 土木工程学院,定义:土中水的体积与孔隙体积之比,用%表示。 物理意义:表示水在孔隙中充满的程度。,(3)土的饱和度,范围: Sr =01 工程应用:饱和度可以反映土的干湿程度,砂土根据饱和度Sr的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态,其划分标准见下表:,基 础 工 程 土木工程学院,质量m,体积V,土的三相指标中,土粒比重Gs ,含水量和密度是通过试验测定的,可以根据三个基本指标换算出其余各指标,推导:,换算关系式:,四、指标间的换算,基 础 工 程 土木工程学院,例题分析,【例】某土样经试验测得体积为100cm3,湿土质量为187g,烘干后,
23、干土质量为167g。若土粒的相对密度Gs为2.66,求该土样的含水量、密度、重度 、干重度d 、孔隙比e、饱和重度sat和有效重度,【解答】,基 础 工 程 土木工程学院,所谓土的物理状态,对于无粘性土是指土的密实度;对于粘性土是指土的软硬程度或称粘性土的稠度。 粘性土的稠度 无粘性土(砂土)的密实度,土的物理状态指标,基 础 工 程 土木工程学院,随着含水量的改变,粘性土将经历不同的物理状态。当含水量很大时,土是一种粘滞流动的液体即泥浆,称为流动状态;随着含水量逐渐减少,粘滞流动的特点渐渐消失而显示出塑性,称为可塑状态;当含水量继续减少时,则发现土的可塑性逐渐消失,从可塑状态变为半固体状态。
24、如果同时测定含水量减少过程中的体积变化,则可发现土的体积随着含水量的减少而减小,但当含水量很小的时候,土的体积却不再随含水量的减少而减小了,这种状态称为固体状态。,2-3 粘性土的物理特征,一、粘性土的稠度状态,基 础 工 程 土木工程学院,稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力,是粘性土最主要的物理状态特征。,0,固态或半固态,可塑状态,流动状态,塑限P,液限L,粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为土的稠度界限。,液塑限测定根据土工试验规程(SL237-007-1999)规定,采用液塑限联合测定仪进行测定。,基 础 工 程 土木工程学院,液塑限联合测定仪,下
25、沉深度为2mm处所对应的含水量为塑限;下沉深度为10mm所对应的含水量为液限。,基 础 工 程 土木工程学院,定义:是指液限和塑限的差值(省去%号),即土处在可塑状态的含水量变化范围,用IP 表示。,二、粘性土的物理状态指标,(1)塑性指数,物理意义:塑性指数愈大,土处于可塑状态的含水量范围也愈大。塑性指数的大小与土中结合水的可能含量有关,土中结合水的含量与土的颗粒组成、矿物组成以及土中水的离子成分和浓度等因素有关。 工程应用:由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素,因此,在工程上常按塑性指数对粘性土进行分类。,基 础 工 程 土木工程学院,定义:是指粘性土的天然含水量
26、与塑限的差值除以塑性指数,用IL 表示。,(2)液性指数,物理意义:液性指数有称相对稠度,反映了土的硬度不同。 工程应用:根据 IL不同,可划分五种软硬不同的状态。,基 础 工 程 土木工程学院,定义:粘性土的塑性指数与土中胶粒含量百分数的比值,用A表示。,(3)活动度,物理意义:反映粘性土中所含矿物的活动性,它也是衡量土中粘性矿物吸附结合水的能力。 非活性粘土 A1.25; 正常粘土 0.75A1.25 。,P0.002粒径0.002mm颗粒占总重量的百分比。,基 础 工 程 土木工程学院,定义:是指粘性土的原状土的无侧限抗压强度 与重塑土的无侧限抗压强度比值,用St 表示。,(4)灵敏度,
27、物理意义: 反映了粘性土的 结构性的强弱。 工程应用:保护基槽,以免破坏破坏其结构,降低地基强度。,基 础 工 程 土木工程学院,砂土的密实度对其工程性质具有重要的影响。密实的砂土具有较高的强度和较低的压缩性,是良好的建筑物地基;但松散的砂土,尤其是饱和松散砂土,不仅强度低,且水稳定性很差,容易产生流砂、液化等工程事故。对砂土评价的主要问题是正确地划分其密实度。 判别砂土的密实度有以下三种方法。,一、砂土的密实度,基 础 工 程 土木工程学院,评价:(1) 优点 简捷方便; (2) 缺点 无法反映土的粒径级配因素。,(1)用孔隙比e为标准,孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土,当孔隙
28、比小于某一限度时,处于密实状态。孔隙比愈大,土愈松散。,基 础 工 程 土木工程学院,评价: (1) 优点 理论上完善;(2) 缺点 实际上难以操作。,(2)用相对密实度Dr为标准,砂土在天然状态下孔隙比,砂土在最密实状态时的孔隙比,砂土在最松散状态时的孔隙比,当Dr=0时, e=emin,表示土处于最疏松状态;当Dr=1.0时, e=emax,表示土体处于最密实状态,Dr1/3,疏松状态,1/3Dr2/3,中密状态,2/3Dr1,密实状态,基 础 工 程 土木工程学院,标准贯入试验(SPT)是动力触探的一种,它利用一定的锤击动能(锤重63.5kg,落距76cm),将一定规格的对开管式的贯入器
29、打入钻孔孔底的士中,根据打入土中的贯阻抗,判别土层的工程性质。贯入阻抗用贯入器贯入土中30cm的锤击数N63.5表示, N63.5 也称为标贯击数。 该实验的的应用主要有评定砂土的相对密度、评定地基土承载力等。,(3)用标准贯入试验N为标准,基 础 工 程 土木工程学院,基 础 工 程 土木工程学院,例题分析,【例】某砂土试样,试验测定土粒相对密度Gs=2.7,含水量=9.43%,天然密度=1.66/cm3。已知砂样最密实状态时称得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密实状态,【解答】,砂土在天然状态下的孔隙比,砂
30、土最小孔隙比,砂土最大孔隙比,相对密实度,(1/3,2/3,中密状态,基 础 工 程 土木工程学院,土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别,目的在于通过通用的鉴别标准,便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经验的交流,分类原则:,1.分类要简明,既要能综合反映土的主要工程性质,又要测定方法简单,使用方便;,2.土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性。,2-5 土的分类,一、分类的目的和原则,基 础 工 程 土木工程学院,分类体系:,1.建筑工程系统分类体系,2.工程材料系统分类体系,侧重把土作为建筑地基和环境,研究对象为原状土,例如:
31、建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)地基土分类方法,侧重把土作为建筑材料,用于路堤、土坝和填土地基工程。研究对象为扰动土,例如:土的分类标准(GBJ145-90)工程用土的分类和公路土工试验规程(JTJ051-93)土的工程分类,二、分类体系与方法,基 础 工 程 土木工程学院,分类方法:,1.建筑地基基础设计规范(GB500072002),根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土(岩)分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五大类。,a.岩石的分类,颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石,坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类。,b.碎石土的分类,粒径大于
32、2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石。,基 础 工 程 土木工程学院,c.砂土的分类,粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土,且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土。,基 础 工 程 土木工程学院,基 础 工 程 土木工程学院,d.粉土的分类,粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%,塑性指数IP10的土称为粉土。,e.粘性土的分类,粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%,塑性指数IP10的土称为粘性土,粘性土根据塑性指数细分,基 础 工 程 土木工程学院,f.人工填土的分类,由于人类活动而形成的堆积物称为人工填土。物质成分较杂乱,均匀性较差,
33、根据其物质组成和成因,可分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土,2.土的分类标准(GBJ14590),根据各粒组的相对含量把土分为巨粒土、含巨粒土、粗粒土和细粒土四大类,a.巨粒土和含巨粒土的分类,巨粒土和含巨粒土按土中粒径大于60mm的巨粒含量区分。若土中巨粒含量多于50%,属于巨粒土;若土中巨粒含量在15%50%之间,属于含巨粒土,b.粗粒土的分类,巨粒含量少于15%,剔除巨粒后,若土中粒径大于0.075mm的粗粒含量多于余土的50%,属于粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类,基 础 工 程 土木工程学院,c.细粒土的分类,土中粒径小于0.075mm的细粒含量多于或等于50%,且粗粒含量少于
34、25%的土属于细粒土。,图中液限为17mm液限,细粒土按塑性图进行细分,基 础 工 程 土木工程学院,特殊土是指在特定地理环境或人为条件下形成的具有特殊性质的土。它的分布一般具有明显的地域性。特殊土包括软土、人工填土、湿陷性黄土、红粘土、膨胀土、多年冻土等。,3.特殊土的分类,基 础 工 程 土木工程学院,a.软土,软土是指沿海的滨海相、三角洲相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土,具有孔隙比大(一般大于1)、天然含水量高(接近或大于液限)、压缩性高和强度低的特点。包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土等。多数还具有高灵敏度的结构。 淤泥:天然含水量大于液限,天然孔隙比1.5的粘性土。 淤泥质土
35、:天然孔隙比小于1.5但1.0的粘性土。 当土中有机质含量大于5%时称为有机质土;大于60%时则称泥炭。泥炭往往以夹层构造存在于一般粘性土层中,对工程十分不利,必须引起足够重视,基 础 工 程 土木工程学院,湿陷性黄土:是指土体在一定压力下受水浸湿时产生湿陷变形量达到一定数值的土。湿陷变形量按野外浸水载荷试验在200kPa 压力下的附加变形量确定,当附加变形量与载荷板宽度之比大于0.015时为湿陷性黄土。,b.湿陷性黄土,红粘土:是指碳酸盐岩系出露的岩石,经红土化作用形成并覆盖于基岩上的棕红、褐黄等颜色的高塑性粘土。其液限一般大于50,上硬下软,具明显的收缩性,裂隙发育,经坡、洪积再搬运后仍保
36、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。我国的红粘土以贵州、云南、广西等省区最为典型,分布广。,c.红粘土,基 础 工 程 土木工程学院,膨胀土:一般是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物(以蒙脱石和伊利石为主)所组成的粘性土,在环境和湿度变化时,可产生强烈的胀缩变形,具有吸水膨胀、失水收缩的特性。已有的建筑经验证明,当土中水份聚集时,土体膨胀,可能对与其接触的建筑物产生强烈的膨胀上抬压力而导致建筑物的破坏;土中水分减少时,土体收缩并可使土体产生程度不同的裂隙,导致其自身强度的降低或消失。,多年冻土:是指温度等于或低于摄氏零度、含有固态水且这种状态在自然界连续保持三年或三年以上的土
37、。当自然条件改变时,会产生冻胀、融陷、热融滑塌等特殊不良地质现象及发生物理力学性质的改变。,d.膨胀土,e.多年冻土,基 础 工 程 土木工程学院,例题分析,【例】下图为某三种土A、B、C的颗粒级配曲线,试按地基规范分类法确定三种土的名称,基 础 工 程 土木工程学院,【解答】,A土:从A土级配曲线查得,粒径小于2mm的占总土质量的67%、粒径小于0.075mm占总土质量的21%,满足粒径大于2mm的不超过50%,粒径大于0.075mm的超过50%的要求,该土属于砂土; 又由于粒径大于2mm的占总土质量的33%,满足粒径大于2mm占总土质量25%50%的要求,故此土应命名为砾土,B土:粒径大于2mm的没有,粒径大于0.075mm占总土质量的52%,属于砂土。按砂土分类表分类,此土应命名为粉砂,C土:粒径大于2mm的占总土质量的67%,粒径大于20mm的占总土质量的13%,按碎石土分类表可得,该土应命名为圆砾或角砾,
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