砂性土与湿陷性黄土工程特性及分类
土的工程地质性质如残积土坡积土
土的工程地质性质一、土的成因类型特征根据土的地质成因，土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰积及冰水沉积土和风积土等类型。
一定成因类型的土具有一定的沉积环境、具有一定的土层空间分布规律和一定的土类组合、物质组成及结构特征。
但同一成因类型的土，在沉积形成后，可能遭到不同的自然地质条件和人为因素的变化，而具有不同的工程特性。
1.残积土形成原因：岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物，其分布主要受地形的控制，如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡，残积土较厚。
工程特征：一般呈棱角状，无层理构造，孔隙度大；存在基岩风化层（带），土的成分和结构呈过渡变化。
工程地质问题：（1）建筑物地基不均匀沉降，原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大；（2）建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，原因原始地形变化大，岩层风化程度不一。
2.坡积土形成原因：经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运，及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，一般分布在坡腰上或坡脚下，上部与残积土相接。
工程特征：具分选现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土；土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压缩性高，土层厚度变化大。
工程地质问题：建筑物不均匀沉降；沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。
3.洪积土形成原因：碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。
山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积体，称洪积扇。
工程特征：具分选性；常具不规划的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等构造；近山前洪积土具有较高的承载力，压缩性低；远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。
工程地质问题：洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体。
土的工程分类和特殊土的工程地质特征
（三）工程地质性质的基本特点
1、高塑性和分散性
液限一般为50~80%，塑限为30～60％，塑性指数一般为20～50%。
2、高含水率、低密度
天然含水率一般为30％～60％，饱和度>85％，密实度低，大孔隙明显，孔隙比>1.0；液性指数一般都小于0.4；坚硬和硬塑状态。
国内外的土质分类方案很多，归纳起来有三种不同体系，一是按粒度成分，一种是按塑性指标，一种是综合考虑粒度和塑性的影响。
二、土的分类
（一）按地质成因分类：
土按地质成因可分为：残积、坡积、洪积、冲积、冰积、风积等类型。
（二）按颗粒级配和塑性指数分类
土按颗粒级配和塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。
1．土按颗粒大小分类
上部为坡积，下部为残积的情况居多。
主要分布在云南、贵州、广西、安徽、四川东部等。
（二）成分和结构特征
红粘土的粘粒组分（粒径<0.005mm）含量高，一般可达55～70％，粒度较均匀，高分散性。
粘土颗粒主要是多以高岭石和伊利石类粘土矿物为主。
主要化学成分为：SiO2(33.5~68.9%)、Al2O3(9.6~12.7%)、Fe2O3(13.4~36.4%)、硅铝率一般均小于2。
0.7～2，弱
胀缩总率以 表示，并按下式计算：
式中： ：在压力0.5MPa时的膨胀率，％
：土的收缩系数
：土的天然含水量
：土在收缩过程中含水率的下限值，％
如式中 为负值时，按负值考虑，如 大于8％时按8％考虑，小于0时按0考虑。
式中收缩系数 可通过收缩试验测得，它是土的收缩曲线的直线部分的斜率，即：
式中 ：与 相应的收缩率之差
土的工程分类及各类型土的工程性质
3、黄土
1）特征与分布
黄土是第四季干旱半干旱气候条件下形成的一种性 质特殊的大陆松散沉积物。
颜色主要呈黄色、淡灰黄色或褐黄色；以粉粒为主 （多为0.05-0.01mm的粗粉粒），粒度大小均一， 黏粒含量少（一般小于10%）；富含碳酸盐以及硫 酸盐、少量其他易溶盐类；孔隙比较大，一般在1.0 左右，具有肉眼可见的大孔隙；垂直节理发育；浸 湿后土体显著沉陷（称为湿陷性）。具有上述全部 特征的土即为典型黄土。上述有的特征不明显的土 称为黄土状土。两者统称为黄土类土，简称黄土。
漂石(块石)混合土 卵石(碎石)混合土
注：巨粒混合土可根据所含粗粒或细粒的含量进行细分。
砾类土的分类：
土类 砾土
粒组含量
级配Cu5，1Cc3 细粒含量<5% 级配不能同时满足
上述要求
土类名称 级配良好砾土
级配不良砾土
含细粒土砾土
5%细粒含量<15%
含细粒土砾土
细粒土质砾土
15%细粒含量 <50%
粒径>0.075mm的颗粒质量>总质量的85%的土 为细砂土。
粒径>0.075mm的颗粒质量>总质量的50%的土 为粉砂土。
举例:
例1：某砂土样，经筛析试验，得到各粒组含 量的百分比为：
粒径mm
>5
5~2
~0.0 75
<0.075
质量百分比 %
8
22
26
14
5、湖积土
工程特征：湖边沉积物粒粗，承载力高；远岸沉 积物粒细，性质变差；湖心沉积物主要为黏土和 淤泥软土，压缩性高，强度很低；湖泊淤塞可演 变为沼泽，沼泽沉积土为沼泽土，主要由半腐烂 的植物残体和泥炭组成，含水量极高，承载力极 低。
各种土的工程性质
软土处理
预压固结、换土垫层法、深层搅拌法等
冻土
定义：温度≤0℃，并含有冰的岩土体 冻土的分类
季节性冻土 受季节影响，冬冻夏融，呈周期性冻结和融 化的土 连续三年冻结而融化的土
湿陷性黄土地基的处理
湿陷性黄土地基处理的目的:
主要是改善土的物理性质，消除或减少地基因浸水而
引起的湿陷变形
常用的地基处理方法：
换土垫层法 强夯法 土（或灰土或水泥土）桩挤密法 预浸水法
深基础或桩基础
膨 胀 土
1 膨胀土的定义与分布
定义：含有大量的强亲水性矿物成分，同时具有显著 吸水膨胀和失水收缩往复可逆变形的高塑性黏土。
多年冻土
冻胀危害及机理
冻结区
冻 深 毛细区
地下水
冻胀丘
随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地 表就发生隆起，便形成冻胀丘。
冰椎
影响冻土性质的因素
处于长期稳定冻结状态的冻土，具有低压缩性和高强 度。但是认为的工程往往将破坏土层的水和热的平衡； 冻结土与未冻结土的体积比叫做冻胀率n，冻胀率越大 ，冻胀和融沉越强；
e≥1.5时，称淤泥，1.5＞e≥1.0时，称淤泥质土。
组成和结构特征
粒度成分主要为粉粒和黏粒，黏粒含量达30%-60%；矿物成分主要为
石英、长石、白云母及大量蒙脱石、伊利石等黏土矿物，少量溶盐和
大量有机质；蜂窝状或絮状结构；层理发育、常具有薄层状结构。
物理力学指标
①天然含水量高、天然含水量大于液限，孔隙比大 ②透水性低 ③高压缩性 ④抗剪强度低 ⑤触变性和蠕变性 工程地质评价
湿陷性黄土
一、概念黄土是在第四纪形成的一种特殊的陆相疏松堆积物，颗粒成分以粉粒为主，富含碳酸钙，多孔隙，颜色一般呈棕黄、黄色或黄褐色。
土中含易溶盐类，其中以碳酸盐含量最多，遇水易冲蚀、崩解、湿陷。
黄土按其湿陷特征可分为非湿陷性黄土、湿陷性黄土。
湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物的危害性大。
(湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土)。
我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70％，而粉土颗粒中又以0．05～O ．01ram 的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60％，小于0．005ram 的粘土颗粒较少，占总重约14.28％，大于0．1rnm 的细砂颗粒占总重在5％以内，基本上无大于0．25mm 的中砂颗粒。
西宁地区的湿陷性黄土是粉质土，且低阶地一般为粉质亚粘土为主，高阶地以粉质亚砂土为主。
西宁市区内的湿陷性黄土进行湿陷类型、湿陷等级划分，河谷低阶地的湿陷性黄一般为I 一Ⅱ级非自重湿陷，高阶地多为Ⅱ级非自重湿陷，洪积裙多为I 一Ⅱ级自重湿陷，黄土丘陵边缘地带多为Ⅲ级自重湿陷。
1.黄土湿陷性判定通过室内压缩试验在一定压力下的湿陷程度。
湿陷性系数's ()/p p o h h h δ=-δs ≧0.15 湿陷性黄土δs<0.15 非湿陷性黄土2.湿陷类型判别1）自重湿陷性判别（在饱和自重压力下的湿陷程度）自重湿陷性系数δzsδzs ≧0.015 自重湿陷性黄土δzs<0.015 非自重湿陷性黄土2）场地湿陷类型（实测自重湿陷量或计算自重湿陷量Δzs ）s si o i z z h βδ∆=∑Δzs ≧7cm 自重湿陷性黄土场地Δzs <7cm 非自重湿陷性黄土场地3.湿陷等级判别（总湿陷量s ∆、自重湿陷量Δzs ）s si i h βδ∆=∑通常：s ∆≧50，Δzs ≧30可判定为Ⅲ级，30<s ∆<50，7<Δzs <30可判定为Ⅱ级二、工程特性1.湿陷性：在天然含水量时往往具有较高的强度和较小的压缩性，但在浸水后，在土的自重或外部荷载或二者的共同作用下，其结构很快破坏，发生剧烈变形，强度也随之迅速降低，亦即黄土的湿陷性。
浅谈太原东山地区湿陷性黄土结构及性质
浅谈太原东山地区湿陷性黄土结构及性质发布时间：2021-09-11T01:32:14.660Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：柳霞[导读]太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司山西太原 030000关键词：湿陷性黄土；湿陷性黄土结构；压缩性 1.湿陷性黄土概述黄土在一定压力下受水浸湿，土的结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土称为湿陷性黄土。
在一定压力下受水浸湿，无显著下沉的黄土称为非湿陷性黄土。
从宏观来讲，并不是所有的黄土都具有湿陷性。
山西省地处黄土高原，黄土分布极为广泛。
黄土与第三纪三趾马红土、保德红土、静乐红土共同组成了一个较厚的堆积覆盖层。
黄土在吕梁山以西呈厚层连续分布，以东呈连续分布状态。
太原属新生代强烈构造活动形成的断陷盆地，其面积较大，大河、大沟较多，洪积特征显著，组成物为黄土状土。
太原市黄土主要分布在建设北路以东东山地区以及尖草坪区，2调查东山地区湿陷性黄土的结构特征和分布为了对太原市东山地区湿陷性黄土的结构和分布范围有更进一步的了解，为以后做参考，本次对太原东山一带地区的黄土进行浅谈，从黄陵到尖草坪区一带的黄土主要以新生界的黄土为主，属于第四系全新统和更新统的马兰组和离石组，新近系上新统的保德组。
经过统计研究和资料的查阅，全新统黄土0-10m主要以浅灰黄色、浅灰色砂质黏土，广泛分布于大沟谷底及河谷阶地，更新统马兰组0-20m主要以浅灰黄色砂质黏土、粉砂土、含钙质结核，局部含砾砂层，具垂直节理。
广泛分布于山前黄土中台塬和起伏黄土平原上，在山区分布在山梁上，构成黄土梁、垣地貌。
上新统的保德组，土层主要以深红色、浅棕红色为主，底部常见一层不稳定的中粗砂层，或砾石层，主要分布在山庄头—牛驼村—西岭村—窑头村一线西北部。
走访东山几个村子黄土地区调查、查阅资料发现，某1村的局部地段形成人工斜坡，黄土节理发育，土层破碎，土块松动，破坏了黄土本身的结构性，黄土的隔水性、饱水特征，在雨季尤为突出。
西北地区湿陷性黄土工程特性综合评价与地基处理试验研究
西北地区湿陷性黄土工程特性综合评价与地基处理试验研究引言西北地区是我国黄土分布较为集中的地区之一，其中湿陷性黄土因其特殊的物理力学性质对工程建设具有重要影响。
本文旨在综合评价西北地区湿陷性黄土的工程特性，并提出相应的地基处理措施，为工程建设提供科学依据。
湿陷性黄土工程特性湿陷性黄土是指其在水分变化下引起显著体积塑性变形的黄土。
西北地区湿陷性黄土具有以下特性：1. 高含水量湿陷性黄土的含水量较高，常在液态状态下存在。
由于吸附力、毛细作用等因素，黄土颗粒与水分子间存在较强的黏结作用，使得黄土表现出较高的塑性和粘性。
2. 显著的膨胀性湿陷性黄土在含水量增加时会发生膨胀，体积塑性变形明显，可导致地面沉降和结构破坏。
湿陷性黄土的膨胀性是由其颗粒结构和黄土矿物成分所决定的。
3. 塑性变形能力强湿陷性黄土具有较强的塑性变形能力，易形成可塑性流动层。
当工程上施加载荷时，黄土会发生流动，导致地基沉降。
塑性变形能力是湿陷性黄土不稳定性的主要表现之一。
4. 含砂量较高湿陷性黄土通常含有一定量的砂粒，并具有较高的含砂量。
砂粒对湿陷性黄土的工程特性产生较大影响，更易引起结构沉降和地面变形。
地基处理试验研究为了解决湿陷性黄土引起的工程问题，需要进行地基处理试验研究，以提高工程建设的稳定性和安全性。
以下是几种常见的地基处理方法：1. 固结预压法固结预压法通过施加垂直荷载，使湿陷性黄土在初期固结，减小其孔隙比和含水量，降低其膨胀性和塑性变形能力。
这种方法适用于湿陷性黄土地区的大型基础工程。
2. 加固处理法加固处理法主要是利用灌浆加固、土工合成材料、桩基础等方式加强湿陷性黄土地基的抗震和抗变形能力。
通过增加地基的强度和刚度，降低黄土的塑性变形能力和膨胀性。
3. 隔离处理法隔离处理法通过在湿陷性黄土地基上设置隔离层，将黄土与结构物隔离开，减小湿陷性黄土对结构物的影响。
隔离层可以采用高强度的土工合成材料或混凝土板等。
4. 排水处理法排水处理法通过在湿陷性黄土地基中设置排水系统，将地下水排泄，减小黄土的含水量和湿陷性。
第三章____土的物理性质与工程分类.
3. 4.
1. 无粘性土的密实度
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据 土颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧 密到松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程 性质有着密切关系
1）相对密实度Dr
砂土在最松 散状态时的 孔隙比
emax e Dr emax emin
砂土在天然状 态下孔隙比
按工程特性分
根据有机质含量分类
特殊性岩土
1.软土 —— 主要由细粒土组成的孔隙比大（一般 大于1),天然含水率高（接近或大于液限），压缩性 高（a>0.5MPa）和强度低的土. ①淤泥 —— 天然含水率大于液限，天然孔隙比 大于或等于1.5。 ②淤泥质土 —— 天然含水率大于液限，天然孔 隙比大于1而小于1.5
d.粘性土的分类
根据堆积时代分
1）老堆积土：第四纪更新世Q3及其以前 2）一般堆积土：全新世堆积 3）新近堆积土：全新世以后 IP>17 粘土；
根据塑性指数Ip分
17≥IP>10粉质粘土； IP≤10粉土或砂类土 湿陷性土 、红粘土 、软土（包括淤 泥和淤泥质土）、 多年冰土、膨胀土 、盐滞土 、混合土 、填土污染土等 无机土 ：Q＜5% 有机质土 ：5%≤Q≤10% 泥炭质土 ：10％＜Q≤60％ 泥炭 ：Q＞60％
块石
卵石 碎石
棱角形为主
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
圆砾
角砾
圆形及亚圆形为主
棱角形为主
粒径大于2mm的颗粒 含量超过全重50％
注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定
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
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砂性土与湿陷性黄土工程特性及分类
一、砂性土的分类及工程特性
（一）砂性土的分类
砂性土（sandy soil）指的是含砂土粒含量较多且具有一定粘性的土。
砂性土颗粒间粘聚力比较小，性质松散，主要由0.075 mm～2 mm的颗粒所组成无塑性的土，按粒度组成可分为粗砂、中砂、细砂和粉砂等。
砂性土在第四纪沉积物中，以及现代滨海、河流、湖泊、沙漠地带有广泛的分布，其主要矿物成分为石英、长石、云母等，由暴露于地表的各类岩石经物理风化破碎、再经过机械搬运、磨蚀、分选、堆积而形成，其中纯砂，例如石英砂，还必须促使不稳定矿物化学分解才能形成。
砂性土内摩擦力小，不具粘着性和塑性，但透水性极强，其含水量合理范围的空间大，容易压实，压实后水稳性好，强度较高，毛细作用小。
由于砂性土既具有一定数量的粗粒组，使路基具有足够的强度和水稳性，又具有一定数量的细颗粒，使土具有一定的粘性，不至于过分松散，因此砂性土的颗粒组成接近于最佳级配[29]。
并且砂性土层是良好的含水层，作建筑地基时易压密，沉降量小，砂性土的天然密实程度是控制其工程地质性质的主要因素，因此，砂性土不可避免地成为土方填料的重要来源之一。
按密实程度可分为疏松的砂、中密的砂和密实的砂。
就填筑路基来说，最合适的是砂砾土、砾土、亚砂土等，用这些土作为路基填料不容易引起路基沉陷。
二、砂性土的工程特性
（1）抗剪强度随着含水量的增加而增加，当强度增加到最大值时，含水量如果还继续增加，则剪切强度就会减小；
（2）压缩模量随着法向应力的增加而增加，载荷对砂土的密实起着关键的作用；
（3）随着压实度的增加，CBR值明显增加，但浸水状态的CBR值比没有浸水状态要低的多。
苏广和等对级配不太良好的粉土质砂进行了一系列的动力特性分析，得出以下结论
（1）粉细砂的工程特性比较差，在动应力和重复载荷作用下，其抗剪强度有大幅度的衰减，将严重影响路基稳定性；
（2）细砂土的累积应变随着加载次数的增加而增大；
（3）密度小的粉细砂随着围压的增大，动弹性模量增加趋势明显，密度大的粉细砂随着围压的增加，动弹性模量逐渐减小；
（4）动载荷频率在2 Hz～5 Hz之间变化时，频率对动弹性模量大小的影响并不明显，但是，动
应力的变化对动弹性模量影响显著，随着动应力的增大，动弹性模量基本呈线性增大；铁道第三勘察设计院的郗宁通过对砂性土击实试验数据的归一处理得出以下成果：
（1）砂性土中粒径小于0.075 mm的细粒土含量对Proctor曲线线性影响较大。
含水量对细粒土含量超过20%的
砂性土击实所得干密度影响比较大。
（2）含水量对击实所得干密度影响大小与细粒含量具有正相关性，与孔隙比就有反相关性。
外力作用下的土粒重新排列和与水相关的“粘性膜润滑”原理构成了砂性土压实机理的主要内容。
以上研究人员通过大量的试验对砂性土压实特性的研究，得出一些共性的成果：细粒土的含量百分比不同，导致土体机构不同，力学性能就发生相应的变化，并且含水量对压实度的影响大小也会发生一定的变化。
二、湿陷性黄土的危害、评价标准以及处理方法
（一）湿陷性黄土的危害及其工程特性
湿陷性黄土属于一种特殊土，是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下沉现象的土。
广泛分布于我国东北、西北、华北和华东部分地区的黄土多具有湿陷性，且其面积约占黄土总面积的3/4，因此与工程建设的关系非常的密切。
湿陷性黄土的这种特性，给其上的路基及结构体带来不同程度的危害，使路基及结构体发生大幅度沉降、折裂、倾斜，严重影响其安全和使用。
所以对湿陷性黄土地基的正确处理至关重要。
湿陷性黄土主要为新近堆积的黄土，大部分为风积或冲击的粉粒土与碳酸盐等易溶盐类胶结体，粒度成分以粉土颗粒为主，约占50%以上，具有较大的孔隙，呈现松散、多孔结构状态，孔隙比较大，天然剖面上具有垂直节理，含可溶盐（碳酸盐、硫酸盐等）比较多。
湿陷性黄土发生湿陷的主要原因有两方面：1、内部因素主要是垂直大孔性、松散多孔结构以及遇到水就降低或者消失的土壤颗粒间的凝聚力；2、外部因素是自重压力、附加压力及水。
郭松昌和李存宾等对某工业设备水循环系统、某住宅楼、某厂房进行了大量的土工试验和固结试验，画出湿陷性黄土固结试验e-p曲线，并得出湿陷性黄土的物理力学特性，结论如下：
（1）湿陷性黄土由于沉积年代短、土体疏松、空隙大等原因，因此具有高压缩、低承载力、较差的均匀性等物理力学特性。
（2）湿陷性黄土在50 kPa～150 kPa压力作用下对变形比较敏感，特别是在P=150kPa时土体结构大幅度的被破坏，沉降量会特别的大，其屈服点在压力P=150 kPa附近。
（二）湿陷性黄土评价标准
（1）在一定压力作用下浸水时有无湿陷性；
（2）在自重压力作用下浸水时有无自重湿陷性；
（3）场地湿陷性的划分；
（4）判定地基湿陷性等级。
（三）湿陷性黄土处理目的与方法
（1）强夯法也叫动力固结法，适用于消除1 m～1.5 m层厚的湿陷性，这种方法速度快、效果好，是一种经济
简便的方法之一；（2）冲击碾压是表层夯实的一种，适用于消除1 m～3 m层厚的湿陷性，主要用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基；（3）换填垫层法也是一种常用的基础浅层处理湿陷性的方法，适用于消除1 m～3m层厚的湿陷性，经过此种方法处理的基础承载力可达到300 kPa，具有良好的均匀性；（4）灰土挤密桩属于横向加密土层，适用于消除5 m～10 m层厚的湿陷性，并且可全部或部分消除；苟和平提出在自重性黄土湿陷地区，采用灰土挤密桩法处理路基，其工程效果非常好。