岩土工程地质分级与分类

第七章岩土工程地质分级与分类主要内容1.工程岩体分级2.土的工程分类7.1工程岩体分级一、分级的目的岩体rockmass地质时代相同或不同的岩石和经成岩作用、构造运动以及风化、地下水等次生作用而产生于岩石中的结构面组合而成的整体。结构面：岩体中各种具有一定方向，延展较大，厚度较小的二维地质界面均称为结构面。软弱结构面：工程上把力学强度明显低于围岩的结构面称为软弱结构面。7.1工程岩体分级一、分级的目的岩体rockmass岩体赋存于一定地质环境之中，地应力，地温，地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验室实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造和弱面，如不整合，褶皱，断层，节理，裂隙等等。一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。7.1工程岩体分级一、分级的目的岩体rockmass根据上述特征，岩体是地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组成的。岩体强度远远低于岩石强度；岩体变形远远大于岩石本身；岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性。（1）通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。（2）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。（3）便于施工方法的总结,交流,推广，为便于行业内技术改革和管理。一、分级的目的目的：评价工程岩体的稳定性岩石分级方法早在1774年欧洲人罗曼就提出来了。他首先对石灰岩作了系统分类。以后，18世纪末俄国人维尔涅尔(Bepuep)又将岩石定性地分成五类：松软岩、软岩、裂隙破碎岩、次坚硬岩和坚硬岩。而真正把岩石分级同工程联系起来还是从19世纪后期才开始。20世纪50年代以后，岩体分级促进了工程建设的发展，越来越受到重视，从而加快了发展的步伐，取得了重大进展。据统计，迄今各种各样的岩体分级方法已有百余种之多。如何正确认识和选取合理的分级方法，是人们普遍关注的问题。一、分级的目的任何一种岩体分级方法都是为一定的目的服务的，因此它必然存在一定的局限性，而且由于岩体客观存在的复杂性，同样一种岩体分级方法，在某一场合适用，在另外一个场合又未必适用，因为这些方法都是针对某种类型岩石工程或专门需要而制定的。例如用于锚杆支护的围岩分级；地铁岩层分级；坝基岩体分级以及工程地质的岩石分级等等。一、分级的目的按用途：通用分级专用分级二、影响岩体工程性质的主要因素岩石质量岩石的强度和变形——室内单轴抗压强度指标。单轴抗压：岩石单向受压时抵抗破坏的能力。岩体完整性各种结构面的影响——结构面的调查统计、试验。水的影响水对岩石的软化；渗流的影响。软化系数：岩石浸水饱和前后的单轴干、湿抗压强度之比。风化程度分化的分级分类20世纪70年代至今，多种分级方案，反映岩体的结构特征、所处的环境特征、力学特征。→P99表7.1影响较大的：RMR、RSR、Q、Z系统等我国《工程岩体分级标准》-强制性标准(1994)三、工程岩体分级的代表性方案三、工程岩体分级的代表性方案7.2土的工程分类土是由固、液、气三相组成的松散沉积物。土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积形成的堆积体，不同成因的土的工程性质不同。7.2土的工程分类一、土的工程分类概述土的工程分类的目的土的工程分类的原则土的工程分类体系一、土的工程分类概述根据土类，可以大致判断土的基本工程性质，并可结合其他因素评价地基的承载力、抗渗流与抗冲刷稳定性，在振动作用下的可液化性以及作为建筑材料的适宜性等根据土类，可以合理确定不同土的研究内容与方法当土的性质不能满足工程要求时，也需根据土类（结合工程特点）确定相应的改良与处理方法。土的工程分类的目的一、土的工程分类概述以成因、地质年代为基础的原则因为土是自然历史的产物，土的性质受土的成因（包括形成环境）与形成年代控制。是工程特性差异的原则土的分类体系采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土得不同特性，即同类土的工程性质最大程度相似，异类土的工程性质显著差异。是简明的原则土的分类体系采用的指标，既要能综合反映土的主要工程性质，又要其测定方法简单，且使用方便。土的分类原则一、土的工程分类概述普通分类对粗粒土按粒度成分来分类；对细粒土按土的Atterberg界限来分类土的成因分类专门分类以某一种特定的建筑工程为对象，按某一个或几个单项指标所提出的分类。土的分类体系国家标准《土的工程分类标准》（GB/T50145-2007）行业标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011)《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)（2009版）二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）土的工程分类标准1.工程用土的类别应根据下列土的指标确定:一土颗粒组成及其特征；二土的塑性指标：液限wL塑限wP和塑性指数IP；三土中有机质存在情况2.土的粒组划分标准：土颗粒粒径范围一般规定二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）3.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Cc数确定并应符合下列规定二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）4.细粒土应根据塑性图分类塑性图的横坐标为土的液限纵坐标为塑性指数二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）一般土的分类巨粒土含巨粒的土粗粒土细粒土一般土按其不同粒组的相对含量可划分二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）①巨粒土和含巨粒的土、粗粒土按粒组级配所含细粒的塑性高低可划分为16种土类（表7-14，7-15，7-16）；②细粒土（试样中细粒组质量多于或等于总质量的的土称细粒土）按塑性图所含粗粒类别以及有机质多寡可划分为16种土类。（表7-17）一般土的分类二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）表示土类的代号按下列规定构成：a)一个代号即表示土的名称b)由两个基本代号构成时第一个基本代号表示土的主成分，第二个基本代号表示副成分或土的级配或土的液限。c)由三个基本代号构成时第一个基本代号表示土的主成分，第二个基本代号表示液限，第三个基本代号表示土中微含的成分。一般土的分类CHG含砾高液限粘土二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）地基土的分类碎石土砂土粉土粘性土人工填土《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）（1）碎石土是典型的粗粒土，如果土中粒径大于2mm的含量高于整个土体的重量的50％，该土就属于碎石土。按粒粗和颗粒形状，碎石土又可以进一步细分，见下表。地基土的分类二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）（2）砂土即细—中粒土，无塑性，由细小岩石及矿物碎片组成。砂粒直径变化在0.75-2mm之间，且粒径大于0.075mm的土粒含量超过50％。按粒组含量，砂土又可以进一步分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五类，如下表所示。地基土的分类二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）（3）粒径大于0.075mm的颗粒不超过全重50％，且塑性指数小于或等于10的土。根据颗粒级配（粘粒含量）按下表分为砂质粉土和粘质粉土。地基土的分类二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）（4）粘性土：塑性指数大于10的土。根据塑性指数按下表分为粉质粘土和粘土。地基土的分类老粘土；一般粘性土；新近沉积粘性土二、土的工程分类方案简介土的分类标准（GBJ-90）（4）粘性土：塑性指数大于10的土。地基土的分类老粘土一般粘性土新近沉积粘性土Q3及其以前沉积的粘性土；具较高强度和较低压缩性。长江中下游下蜀粘土。Q4沉积的粘性土；分布面积广，工程性质变化大。文化期以来沉积的粘性土；强度低。河漫滩及山前冲洪积扇的表面。表7.20土的分类标准（GBJ-90）（5）人工填土即人为作用形成的土。常见的人工填土有素填土、压实填土、杂填土和冲填土。素填土可含各种土。杂填土是各种垃圾混杂形成的人工土，这些垃圾可能是工业废料，也可能是城市垃圾物。冲填土是水力作用形成的，如河堤和江堤挖沙、挖淤形成的土。地基土的分类三、我国主要特殊土的基本特性特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构、工程性质也较特殊的土。是在一定的条件下形成的，其分布有明显的区域性特征。三、我国主要特殊土的基本特性在我国，具有一定分布区域和特殊工程意义的特殊土包括：沿海及内陆地区各种成因的软土：主要分布于西北、华北等干旱、半干旱气候区的黄土；西南亚热带湿热气候区的红粘土；主要分布于南方和中南地区的膨胀土；高纬度、高海拔地区的多年冻土及盐渍土、人工填土和污染土等。（一）黄土（刘东生院士）黄土是在干旱、半干旱气候条件下形成的第四纪的一种松散的特殊土。（一）黄土黄土的分布黄土在世界上的分布面积达1300万km2，我国的黄土面积是世界上最大的，达64万km2，比法国和瑞士的面积总和还要大。黄土最厚处约410m左右。在我国，西北、中原、华北、华东、东北等地均有分布，但主要集中在黄河的中游——陕、甘、宁、青及山西、河南一带，其厚度各不相同。陕甘地区多厚100～200m，薄处仅几公分。（一）黄土黄土高原的自然景象（一）黄土黄土的分类按成因分：原生黄土和次生黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土（一）黄土黄土的分类——按生成年代分类下更新世Q1（午城黄土）中更新世Q2（离石黄土）上更新世Q3（马兰黄土）全新世Q41老黄土新黄土新近堆积的黄土：全新世Q42（一）黄土黄土的特征I.颜色为淡黄、褐色或灰黄色；II.粒度成分以粉粒为主，约占有60%~70%，一般不含＞0.25mm的颗粒；III.含各种可溶盐，富含碳酸盐（CaCO3），可形成钙质结核（姜结石）；IV.孔隙多且大，结构疏松；V.无层理，但有垂直节理和柱状节理。天然条件下能保持近于垂直的边坡；（一）黄土黄土的工程地质特征天然状态下黄土的主要特点是压实程度差，孔隙大、孔隙率高，含水少、透水性强；一般强度较高、压缩性较小。湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷。湿陷性黄土：在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构迅速破坏而发生显著的附加下沉，其强度也随着迅速降低。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土（有的老黄土不具湿陷性)。地基湿陷引起附加沉降（一）黄土黄土的工程特性黄土湿陷的原因？结构：大孔隙，骨架颗粒为碳酸盐类；矿物组成：粉粒为主，粉土粒含量常占土重的60％以上，含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类。浸水后粒间可溶性盐类被溶解造成结构联结破坏，又因其大孔隙的特点，因而受水后浸湿后突发沉陷。（一）黄土黄土的工程地质特征黄土湿陷性的判定方法黄土的相对湿陷系数δs=（h1－h2）/h0δs＜0.015，非湿陷性黄土0.015≤δs≤0.03，弱湿陷性黄土0.03＜δs≤0.07，中等湿陷性黄土δs＞0.07，强烈湿陷性黄土（一）黄土黄土的工程地质特征湿陷性黄土分类自重湿陷性黄土：在自重压力作用下,受水浸湿而发生湿陷的黄土。非自重湿陷性黄土：在其自重压力与附加压力共同作用下才发生湿陷的黄土。（二）红粘土红粘土是指在亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间所夹的其他岩石，经红土化作用形成的高塑性粘土。红粘土一般呈褐红、棕红等颜色，液限大于50％，上硬下软，具明显的收缩性，裂隙发育。经流水再搬运后仍保留其基本特征，液限大于45％的坡、洪积粘土，称为次生红粘土，在相同物理指标情况下，其力学性能低于红粘土。（二）红粘土红粘土的分布特征红粘土及次生红粘土广泛分布于我国的云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西等地区的低山、丘陵地带顶部和山间盆地、洼地、缓坡及坡脚