第二章土的工程分类及野外简易鉴别

第一节概述第二节土的工程分类第三节土的野外简易鉴别第四节特殊土的工程地质特性简介主要内容第二章土的工程分类及野外简易鉴别分类的目的和原则土的分类体系就是根据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第二节土的工程分类分类目的：分类原则：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土的分类一般原则是：1.粗粒土按粒度成分及级配特征分类；2.细粒土按塑性指数分类和液限，即按塑性图法分类；3.有机土和特殊土则分别单独列为一类；4.每类土有明确的土名，并对应于相应的符号。分类体系与方法分类体系：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：《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)地基土工程分类侧重把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土工程。研究对象为扰动土，例如：《土的分类标准》(GBJ145-90)和《公路土工试验规程》(JTJ051-93)土的工程分类分类方法：1.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63－2007)分类根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土分为岩石、碎石土、粉土、黏性土和特殊岩土。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分类岩石类别硬质岩石软质岩石极软岩石frk(Mpa)305～305b.碎石土的分类粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土坚硬程度类别饱和单轴抗压强度frk(Mpa)坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩30＜frk≤60frk＞6015＜frk≤305＜frk≤15frk≤5比较：《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)分类注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定土的名称漂石块石卵石碎石圆砾角砾颗粒形状圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主颗粒级配粒径大于200mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于20mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％碎石土的分类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0.1mm的颗粒含量不超过全重75%的土称为砂土注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定土的名称砾砂粗砂中砂细砂粉砂颗粒级配粒径大于2mm的颗粒含量占全重25％～50％粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重75％粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重75％砂土的分类d.细粒土的分类根据土的工程分类原则，细粒土按塑性指数进行分类，IP1的土可分为粉质黏土、黏土e.黄土的分类黄土细粒土类别粉质黏土黏土塑性指数IP10IP≤17IP17全新世Q4晚更新世Q3中更新世Q2早更新世Q1新黄土老黄土形成的地质年代f.冻土的分类冻土季节性冻土多年冻土不冻胀土冻融情况冻胀情况弱冻胀土冻胀土强冻胀土特强冻胀土不融沉融沉情况弱融沉融沉强融沉融陷规程根据土工程分类的一般原则，吸收国内外分类体系的优点，结合公路工程实践，把土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土4大类。2.《公路土工试验规程》(JTJ051－93)分类漂石土卵石土砾类土砂类土粉质土黏质土有机质土黄土膨胀土红黏土盐渍土巨粒土粗粒土细粒土特殊土土a.巨粒土分类土中粒径大于60mm的巨粒组颗粒含量多于50的土称为巨粒土漂石粒50%漂（卵）石巨粒含量100%～75%巨粒土漂石粒≤50%漂石粒≤50%漂石粒50%漂石粒卵石粒漂石粒卵石粒漂石B卵石Cb漂石夹土BSI卵石夹土CbSI漂石质土SIB卵石质土SICb漂（卵）石夹土巨粒含量75%，50%漂（卵）石质土巨粒含量50%～15%注：1.以上体系中漂石换成块石，B换成Ba，即构成块石分类体系；2.同样，卵石换成小块石，Cb换成Cba，即构成小块石分类体系。b.粗粒土的分类巨粒含量少于15%，剔除土中巨粒后，若0.074mm～60mm的粗粒组含量多于余土50%的土，称为粗粒土。粗粒土分为砾类土和砂类土两类级配良好砾GW级配不良砾GP含细粒土砾GF粉土质砾GM黏土质砾GC细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上砾F5%含细粒土砾F=5%～15%细粒土质砾15%F≤50%砾类土注：以上体系中砾石换成角砾，G换成Ga，即构成角砾土分类体系。F指细粒组含量级配良好砂SW级配不良砂SP含细粒土砂SF粉土质砂SM黏土质砂SC细粒土在塑性图A线以下细粒土在塑性图A线以上砂F5%含细粒土砂F=5%～15%细粒土质砂15%F≤50%砂类土注：需要时，砂可进一步细分为粗砂、中砂和细砂。F指细粒组含量粗砂粒径大于0.5mm的颗粒含量50%中砂粒径大于0.25mm的颗粒含量50%细砂粒径大于0.074mm的颗粒含量75%c.细粒土的分类土中粒径小于0.074mm的细粒含量多于50%称为细粒土。细粒土又分为细粒土、含粗粒的细粒土、有机土。高（低）液限粉土粗粒组≤25%粉质土细粒土含砾（砂）高（低）液限粉土粗粒组25%,≤50%高（低）液限黏土粗粒组≤25%A线以上有机质高（低）液限粉土A线以上有机质高（低）液限黏土MH(ML)砾粒砂粒黏质土有机质土含砾（砂）高（低）液限黏土粗粒组25%,≤50%砾粒砂粒砾粒砂粒砾粒砂粒MHS(MLS)MHG(MLG)CHS(CLS)CHG(CLG)CH(CL)CHO(CLO)MHO(MLO)细粒土按塑性图进行细分d.特殊土的分类1.黄土：低液限黏土(CLY)，分布范围大部分在A线以上，WL40%；2.膨胀土：高液限黏土(CHE)，分布范围大部分在A线以上，WL50%；3.红粘土：高液限粉土(MHR)，分布范围大部分在A线以下，WL55%。液限WL(%)05040302010WL=50%Ip=0.73(WL-20)1020塑性指数Ip3040CLOMLOMLCL6050CHO110100907060MHMHOCH第三节土的野外鉴别在公路路线勘测过程中，除了在沿线按需要采集一些土样带回实验室测定有关指标外，常常还要在现场用眼观、手触、借助简易工具和试剂及时直观地对土的性质和状态作出初步鉴定，其目的是为选线、设计和编制工程预算提供第一手资料。对此，要求在勘测现场必须做到：土的野外鉴别的目的：1.对取样土层的宏观情况作出较详细的描述和记录，并对其土层的基本性质作出初步判别；2.对所取土样应直观地作出肉眼描述和鉴别，并定出土名，以供室内实验后定名参考。一、土的现场记录及简易试验方法在取土样时，应从宏观上对土层进行描述，并作详细记录，其内容包括：1.土的现场记录取样日期、地点或里程桩号、位置、沉积环境；土层的地质年代、成因类型和地貌特征；取样深度及层位、何级阶地、阴阳边坡；取样点距地下水位的高度和毛细水带的位置，季节和天气；取样土层的结构、构造、密实度、潮湿程度和易液化程度；取样土层内夹杂物含量及分布；取样时土的状态（原状或扰动）。2.土的简易试验方法土的简易试验方法就是用目测法代替筛分法确定土粒组成及其特征；用干强度、手捻、韧性和摇振反应等定性方法代替液限仪测定细粒土的塑性确定粗粒组含量时，可将研散的风干试样摊成薄层，目测估计巨、粗、细粒组所占比例；干强度试验：将一小块土捏成土团，风干后用手指捏碎、扳断或捻碎，根据用力大小分为干强度高、干强度中等、干强度低；手捻试验：将稍湿或硬塑的小土块在手中揉捏，然后用拇指和食指捻成片状，根据手感和光滑程度分为塑性高、塑性中等、塑性低；搓条试验：将含水量略大于塑限的湿土块在手中揉捏均匀，再在手掌上搓成土条，根据土条不断裂而能达到的最小直径分为塑性高、塑性中等、塑性低；韧性试验：将含水量略大于塑限的湿土块在手中揉捏均匀，再在手掌上搓成直径3mm土条，再揉成土团，根据再次搓条的可能性分为韧性高、韧性中等、韧性低；摇振反应试验：将软塑至流动的小土块捏成球状，放在手掌上反复摇晃，并以另一手掌击此手掌，土中自由水渗出，球面呈现光泽；用二手指捏土球，放松后水有被吸入，光泽消失。根据渗水和吸水反应的快慢分为反应快、反应中等、反应慢。在野外用肉眼鉴别土时，要针对不同土类所规定的内容进行描述二、野外对土的基本描述分类描述内容碎石类土名称，颜色，颗粒成分，颗粒风化程度，磨圆度，充填物成分、性质及含量，密实程度、潮湿程度等砂类土名称，颜色，结构及构造，颗粒成分，粒径组成，颗粒形状，密实程度，潮湿程度等粘性土名称，颜色，结构及构造，夹杂物性质及含量，潮湿和密实程度等三、例题【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【解】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0.074mm占总土质量的21%。满足粒径大于2mm的不超过50%,粒径大于0.074mm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,故此土应命名为砾砂B土:粒径大于2mm的没有,粒径小于0.074mm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第一节软土特殊土概述特殊土是指在特定区域内，由于生成条件的特殊，使之不同于一般土，而具有某些特殊性质的土。例如：软土、黄土、膨胀土、盐渍土、冻土、红土、沙漠土等软土是指在静水或缓流环境中沉积而成的、天然含水量大、压缩性高、承载能力低、透水性差的一种软塑到流塑状态的饱和黏土层，主要包括内陆湖塘盆地、江河海沿岸和山间洼地沉积的各种淤泥及淤泥质黏性土。软土常因生物化学作用含有较多的有机质，天然含水量wwL,天然孔隙比e1.5时，称为淤泥；1.0e1.5时，称为淤泥质土。第四节特殊土的工程地质特性简介一、软土的工程性质软土的物理力学性质1.天然含水量高、孔隙比大。多呈软塑至流塑状态，一经扰动很容易破坏其结构而流动。2.压缩性高。软土的压缩系数a1-2一般都在0.5MPa-1以上，最大可以达到3MPa-1。软土多属近代沉积土，为欠固结土，在建筑荷载作用下，土体沉降变形大，且沉降不均匀。3.抗剪强度低。软土的φ值大多不超过10°，甚至接近于0；C值一般在0.005～0.015MPa，有的甚至接近于0，故抗剪强度很低。4.透水性差。大部分软土的渗透系数都在k=10-6～10-8cm/s，几乎是不透水的。因此，软土的排水固结需要相当长的时间，同时，在加载初期，由于孔隙水渗出很慢，地基中出现较高的孔隙水压力，降低地基强度。5.触变性。软土是絮状结构性沉积物，当原状土的结构遭到破坏时，其强度显著降低，如在含水量不变的情况下，静置一段时间后，强度又有所恢复。软土的灵敏度一般在3～4之间，个别情况要达到8～9。6.流变性。是指在恒定荷载持续作用下，土的变形会随时间增长的特性。软土是一种典型的流变性土，它在剪应力作用下，发生缓慢而长期的剪切变形，使其长期强度小于瞬时强度。类型密度ρ(g/cm3)含水量w(%)孔隙比e抗剪强度压缩系数a(0.1MPa)内摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)滨海淤积土1.5～1.840～1001.0～2.31～72～200.12～0.35河滩淤积土1.5～1.930～600.8～1.80～105～300.08～0.30湖泊淤积土1.5～1.935～700.9～1.80～115～250.08～0.30谷地淤积土1.4～1.940～1200.2～1.505～190.05附：软土的物理力学性质指标表二、软土地区的路基工程软土地基上路堤的极限高度（临