工程地质第七章

[e-mail]岩土工程地质分级与分类学习重点工程岩体分类的目的，标准，土的分类方法，标准及常见分类[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类一、分级的目的对作为地基或围岩的岩体，从工程实际出发进行分级，根据特性通过实验得出设计计算指标或参数，服务于工程建设。◆通用分级◆专用分级—有针对性，更深入细致※分级目的不同，要求各异（水利水电—地下水，地下工程—地压，钻进、开挖—岩石硬度）。[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类二、影响岩体工程性质的主要因素※岩石强度岩体完整性风化程度水的影响1.岩石强度和质量◇强度（软硬）◇变形性（致密、疏松），多用室内单轴抗压强度指标反映。[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类二、影响岩体工程性质的主要因素※岩石强度岩体完整性风化程度水的影响2.岩体的完整性◇基本不取决于岩块的力学性质，而是取决于因各种地质因素和地质条件影响而形成的软弱面、软弱带和其间充填的原生或次生物质的性质。岩体的岩质相同，完整性却可能迥然不同。[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类2.岩体的完整性◇断层、节理、裂隙、层面、岩脉、破碎带◇岩体完整性可用节理切割岩块的平均尺寸反映；也可用节理裂隙的频度、性质、闭合程度等表达；还可据耗浆量、掘进工具、开挖方法、日进尺、岩心获得率、渗流量、弹性波传播速度、变形量、（动静）弹模比等多种途径来反映。完整性通过地质、试验和施工等多种定性和定量的参数来表达。3.水的影响◇使岩石的物理力学性质恶化◇沿岩体裂隙形成渗流，影响岩体稳定性※水对岩石的影响沉积岩变质岩火成岩，饱和抗压试验二、影响岩体工程性质的主要因素[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类三、工程岩体分级的代表性方案-P95◆RMR系统◆RSR系统◆Q系统◆Z系统◆BQ系统◆国标（1994，国家计委）[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类※岩体物理力学性质和构造发育情况（连续性和完整性）是基本特性，其中对稳定性影响最大的是岩石的坚硬程度。◇其它因素如：地下水状态、初始应力状态、工程轴线或走向线的方位与主要软弱结构面产状的组合关系等等。四、工程岩体分级标准（GB50218-94）[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类四、工程岩体分级标准（GB50218-94）1.工程岩体质量的初步分级通过岩体坚硬和完整程度定性和定量完成。◆岩石坚硬程度的确定◇定性（表7.2）◇定量—采用岩石单轴饱和抗压强度（Rc）实测值，也可采用岩石点荷载强度指数（Is（50））换算：Rc=22.82Is（50）0.75换算。◇定性与定量划分岩石坚硬程度对照（表7.3）[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类四、工程岩体分级标准（GB50218-94）[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类四、工程岩体分级标准（GB50218-94）[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类四、工程岩体分级标准（GB50218-94）1.工程岩体质量的初步分级◆岩体完整程度的确定◇定性（表7.4，结构面结合程度按表7.5）◇定量—采用岩体完整性指数（Kv）实测值，也可采用岩体体积节理数（Jv）按表7.6来确定。◇定性与定量划分岩石完整程度对照（表7.7）[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类四、工程岩体分级标准（GB50218-94）[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类四、工程岩体分级标准（GB50218-94）◆岩体基本质量分级◇BQ（basicquality）的确定BQ=90+3Rc+250Kv根据岩体基本质量的定性特征和基本质量指标两方面结合，按表7.8初步定级。[e-mail]—工程岩体分级—岩土工程地质分级与分类四、工程岩体分级标准（GB50218-94）2.工程岩体质量的详细分级◇当有地下水、软弱结构面及高初始应力现象对岩体质量产生影响时，应采用岩体基本质量指标修正值（[BQ]），仍按表7.8进行详细定级。[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3）K1—地下水影响修正（表7.10）K2—主要软弱结构面产状影响修正（表7.11）K3—初始应力状态影响修正（表7.9和表7.12）在实际工作中，如无表中所列情况，则修正值取0，当[BQ]出现负值时，应按特殊情况处理。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—一、概述◇以松散土为对象，以服务于工程建筑为目的，以将各种自然土按工程地质性质的差异划分为类或组为任务。◇属普通分类，是土质学、土力学中的基础理论◇土是地表没有固化成岩的松散堆积物，历史时期地质作用形成。◇土的工程地质性质与其成因类型和形成地质历史等生成条件有关。☆普通分类（松散土按粒度、砂土按密度、粘性土按塑性指数，黄土按湿陷性等等），用于分析、对比和综合研究各类土的形成和变化规律。☆专门分类[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—二、土的工程分类方案简介1.土的分类标准（GBJ145-90）◇考虑土颗粒组成及特征、土的塑性指标和土中有机质的存在情况等三个方面的指标。◆分类的一般规定◇土的粒组按表7.14进行划分◇土颗粒组成特征应根据土的级配指标的不均匀系数（Cu）和曲率系数（Cc）确定，并应符合下列规定：◇细粒土根据塑性图分类—a、b两种，采用不同的实验条件（土工实验课程）[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—二、土的工程分类方案简介1.土的分类标准（GBJ145-90）①不均匀系数Cu=d60/d10d60（d10）—限定粒径（mm），即土样中小于该粒径的土粒重量占总重量的60%（10%）。②曲率系数Cc=（d30）2/d60.d10d30—土样中小于该粒径的土粒重量占总重量的30%的粒径值（mm）。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—二、土的工程分类方案简介1.土的分类标准（GBJ145-90）◆一般土的分类一般土和特殊土（黄土、膨胀土、红粘土）一般土按不同粒组的含量划分为巨粒土和含巨粒土、粗粒土、细粒土。◇巨粒土和含巨粒土、粗粒土按粒组、级配、所含细粒的塑性高低划分为16类（表7.15、7.16、7.17）。◇细粒土是土样中细粒组重量≧总重量50%的土。据塑性图所确定的类别按表7.18进行分类。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—二、土的工程分类方案简介2.地基土的分类※碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。◆碎石土—d2mm颗粒超过50%，分漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾（表7.20）。◆砂土—d2mm颗粒不超过50%，d0.075mm颗粒超过50%，分砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。◆粉土—d0.075mm颗粒不超过50%，塑性指数小于或等于10的土，可分为砂质粉土（d0.005mm颗粒不超过10%）和粘质粉土（d0.005mm颗粒超过10%）。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—二、土的工程分类方案简介2.地基土的分类◆粘性土—塑性指数大于10的土。粘性土的工程性质与土的成因和形成年代有密切关系尽管某些物理性质相近，但其工程性质仍可能差异悬殊，需按沉积年代和塑性指数进行分类。◇按沉积年代①老粘性土—Q3及其以前沉积工程性质好，具较高的强度和较低的压缩性，物理力学性质较好。②一般粘性土—Q4沉积，分布面积广，工程性质变化大③新近沉积的粘性土—Q4以来新近沉积，强度低，鉴别方法见表7.21。◇粘性土按塑性指数分为粉质粘土和粘土（表7.22）。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—三、我国主要特殊土的基本性质在一定分布区域或工程上具有特殊成分、状态或结构特征的土，我国特殊土类型多、分布广。黄土红粘土软土膨胀土冻土盐渍土[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—黄土黄土指的是在干燥气候条件下形成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷。中国黄土的分布面积，比世界上任何一个国家都大，而且黄土地形在中国发育得最为完善，规模也最为宏大。中国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原；华北的黄土平原也是世界上规模最大的黄土平原。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—红粘土红粘土为碳酸盐岩系出露的岩石经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。其裂隙发育，液限一般大于50，具有明显的收缩性，但压缩性低。和黄土相比，红粘土没有湿陷性，但是其在暴露地表时容易龟裂，成为破碎颗粒。野外剖面中可见红粘土和钙质结核层交替成层分布。压实后水稳性较好，强度较高。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—软土一般指外观以灰色为主，天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土。包括淤泥、淤泥质土（淤泥质粘性土粉土）、泥炭、泥炭质土等。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—膨胀土膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大，裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—冻土中国的冻土（frozengroundofChina）中国冻土可分为季节冻土和多年冻土。季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称永久冻土，指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层）。在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—冻土[e-mail]岩土工程地质分级与分类—土的工程分类—盐渍土盐渍土是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称。盐土是指土壤中可溶性盐含量达到对作物生长有显著危害的土类。盐分含量指标因不同盐分组成而异。碱土是指土壤中含有危害植物生长和改变土壤性质的多量交换性钠。盐渍土主要分布在内陆干旱、半干旱地区，滨海地区也有分布。盐渍土特殊工程地质性质主要表现在三个方面：①胀缩性强②湿陷性强③压实性差,因此盐渍土除具有上述特性外,其物理力学性质通常很不稳定。由于这些特征,盐渍土发育区的工程建筑容易出现沉陷、变形现象。