岩土力学土的工程性质及分类
岩土工程分类与分级
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
水理性质
•吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干 燥岩石质量之比。
•饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质 量与干燥岩石质量之比。
•饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值 越大，岩石的抗冻性越差。
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
变质岩 • 工程性质与其原岩密切相关。
• 动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。 • 片理构造使岩石具有各向异性特征。
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
•二、 岩体及岩体结构
岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。
岩体（Rock mass）：
包含各种结构面的地质体。岩体的工程性质 首先取决于结构面的性质,其次才是组成岩体的 岩石性质。
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
力学性质
• 强度指标： 抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。 抗拉强度(tensile strength)：
• 岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。 抗剪强度(shear strength)：
• 岩石抵抗剪切破坏的能力。
•强度特性
•最主要是抗剪强度
•c
m
PPT文档演模板
•
图 7—12 岩体抗剪强度包络线
•1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围 岩土工程分类与分级
•四、岩石和岩体的工程分类
1、分类的目的
（1）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。 （2）便于施工方法的总结,交流,推广。 （3）为便于行业内技术改革和管理。
整理[物理]岩石、碎石土分类及其力学性质指标
![整理[物理]岩石、碎石土分类及其力学性质指标](https://img.taocdn.com/s3/m/728544d7910ef12d2af9e734.png)
(一) 岩土工程地质分类按照GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》,作为建筑地基的岩土, 可分为岩石、碎石、砂土、粉土、黏性土和人工填土等。
1.岩石的分类岩石应为颗粒间牢固联结, 呈整体或具有节理裂隙的岩体。
岩石的分类有地质分类和工程分类。
地质分类主要根据岩石的成因, 矿物成分、结构构造和风化程度, 可用地质名称加风化程度表达, 如强风化花岗岩、微风化砂岩等。
岩石按成因的类型, 可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩) 和变质岩三大类。
工程分类主要根据岩体的工程性状加以分类。
地质分类是一种基本分类, 工程分类是在岩石分类的基础上进行的。
(1)根据岩石的成因, 岩石可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩 (水成岩) 和变质岩三大类。
岩浆在向地表上升过程中, 由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而成岩浆岩。
岩浆岩的分类见表Ⅰ-1。
表Ⅰ -1 岩浆岩的分类沉积岩是由岩石、矿物在内外力的作用下破碎成碎屑物质后,再经水流、风吹和冰川等的搬运、堆积在大陆低洼地带或海洋,再经胶结、压密等成岩作用而成的岩石。
沉积岩的分类见表Ⅰ-2。
表Ⅰ -2 沉积岩的分类变质岩是岩浆岩或沉积岩在高温、高压或其他因素作用下,经变质所形成的岩石。
变质岩的分类见表Ⅰ-3。
表Ⅰ -3 变质岩的分类(2)根据岩石的坚硬程度,岩石的分类见表Ⅰ-4。
表Ⅰ-4 岩石坚硬程度的划分(3)根据岩体完整程度的分类见表Ⅰ-5。
表Ⅰ -5 岩体完整程度划分注完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方。
(4)根据岩体基本质量等级的分类见表Ⅰ-6。
表Ⅰ-6 岩体基本质量等级分类(5)根据风化程度,岩石的分类见表Ⅰ-7和表Ⅰ-8。
表Ⅰ -7 岩体风化带表Ⅰ-8 岩石按风化程度分类注 1.波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比。
2.风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。
3.花岗岩类岩石,可采用标准贯入试验划分,N≥50为强风化;50>N≥30为全风化; N<30为残积土。
岩土体工程地质类型及特征
一、岩土体工程地质类型及特征岩土体工程地质类型的划分根据岩土体形成条件、结构、岩性、力学特性及工程地质特征的差别，可分为松散松软堆积层岩类、碳酸盐岩类及碎屑岩类3个岩体类型6个工程地质岩组。
（一）土体工程地质类型及物理力学特征此岩类的划分根据其结构特征、力学性质及工程特性分为中偏高压缩粘性土类岩组和低压缩碎石土类岩组2个工程地质岩组。
1、中偏高压缩粘性土类岩组（1）残坡积土（Q el+dl）残坡积层主要分布于沿线丘陵沟谷坡脚一带，多为紫红色、棕红色粉砂质粘土或浅黄色、灰黄色砂土、亚粘土、粉土夹（含）碎石，沿线厚度不一。
残坡积亚粘土天然含水量W18.8～24.00%，天然孔隙比e0.600～0.697，塑性指数Ip 8.4～12.6，液性指数I L 0.46～0.60为软塑状，凝聚力C26.6～45.1Kpa，内摩擦角φ10.1～18.7度，压缩系数a0.25～0.40为中～偏高压缩土类。
残坡积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。
（2）冲洪积土（Q4al+pl）冲洪积层主要分布于河床、河滩上，为灰色、浅灰色亚粘土、粘土及褐灰色细、粉砂土及砂砾卵石层，厚度不一。
亚粘土天然含水量W21.7～26.50%，天然孔隙比e0.619～0.838，塑性指数Ip 8.4～14.6，液性指数I L 0.46～0.87为可塑状，凝聚力C12.9～32.2Kpa，内摩擦角φ7.0～10.3度，压缩系数a0.31～0.47为中～偏高压缩土类。
粘土天然含水量W28.8～34.30%，天然孔隙比e0.838～0.978，塑性指数Ip 20.0～21.3，液性指数I L 0.54～0.77为软塑状，凝聚力C22.6～54.7Kpa，内摩擦角φ10.0～10.3度，压缩系数a0.24～0.605为中～高压缩土类。
冲洪积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。
2、低压缩碎石土类岩组崩坡积土（Q4col+dl）崩坡积层主要分布于斜坡边缘、高陡斜坡的坡脚处，碎块石成份与地层岩性有关，为黄灰、红褐色亚粘土夹块石、碎石。
岩土工程类别划分
岩土工程类别划分一、岩土工程的定义和作用岩土工程是土木工程的一个重要分支，主要研究地球岩石体与土壤体的性质、行为和相互作用，并运用这些知识解决岩土工程问题。
岩土工程在土木工程领域中起着重要的作用，涉及基础工程、地下工程、地质灾害防治等方面。
二、岩土工程的类别划分1. 岩土勘察工程岩土勘察工程是岩土工程的基础工作，它主要通过野外调查、室内试验和现场观测等手段，获取岩土体的地质、物理、力学等相关信息。
岩土勘察工程的主要内容包括地质勘察、岩土试验、地下水勘察等。
2. 岩土力学与岩土试验工程岩土力学是研究岩土体的力学性质和力学行为的学科，它是岩土工程的理论基础。
岩土试验工程则是通过实验手段，对岩土体的力学性质进行研究。
岩土力学与岩土试验工程的研究内容包括固结与压缩特性、强度与变形特性、渗流与渗透特性等。
3. 岩土结构工程岩土结构工程是指利用岩土体的特性进行工程建设的一门学科。
岩土结构工程的应用范围非常广泛，包括地基处理、边坡与挡土墙、基坑与支护、地下工程等。
岩土结构工程要求合理选择岩土材料和结构形式，保证工程的安全可靠。
4. 岩土地质工程岩土地质工程是指研究岩土体与地质环境相互作用，以及岩土体在地质环境中的行为和变形规律的学科。
岩土地质工程的研究内容包括地质灾害、地下水与地下水文、岩土体变形与破坏机理等。
岩土地质工程的目的是为了预测和防治地质灾害，保护人民生命财产安全。
5. 岩土工程材料与施工岩土工程材料与施工是指在岩土工程中使用的材料和施工方法的研究与应用。
岩土工程材料包括土壤、岩石、土工合成材料等，它们的性质和使用对工程的安全和可靠性具有重要影响。
岩土工程施工则是将岩土工程设计方案转化为实际工程的过程，包括土方开挖、地下连续墙施工、边坡加固等。
三、岩土工程的应用领域1. 岩土工程在基础工程中的应用岩土工程在基础工程中的应用非常广泛，包括地基处理、基础设计与施工、地基加固等。
合理的基础设计和施工可以保证建筑物的稳定性和安全性。
土力学_第2章(土的物理性质和工程分类)
强结合水
固体 状态
结合水
土中的水
液 态
不任意流动
弱结合水 毛细水
自由水
重力水
气 态
四种—书中P13
+ + + +_ + _ _ _ _ + _ _ _ __ + _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _
粘土颗粒
强结合水
弱结合水
自由水
O 2
粘粒
H+
105o
H+
水分子 极 性
（c）土中的气体（空气）
判断标准：
N63.5 ≤5 松散
稍密 中密 密实 N ≤ 10 松散 稍密 中密
碎石土
5＜ N63.5 ≤10 10＜ N63.5 ≤20 N63.5 ＞20
砂 土
密实状态
10＜ N ≤15 15＜ N ≤30
密实状态
N ＞30
标准贯入 击数
密实
重Ⅰ型 动力触探击数
（3） 粘性土的物理状态（软－硬状态）
Va 气体 ma=0 mw=w ρs Vw
水
mw
Vv=e V =e+1
ms= ρs
Vs 土粒 ms
Vs=1
干容重计算公式：
ms g s g Gs w g Gs w d d g V e 1 e 1 e 1
浮容重：静水下的土体受到水的浮力作用，其容重等于土的饱和容重减去水的容重。
隙比e与该种土达到最密时的孔隙比emin和最松时的孔隙比emax相对 比的办法，来表示孔隙比e时土的密实度。
emax e Dr emax emin
0.67＜Dr≤1.0 密实 中密 松散 （《地基与基础》－p27）
岩土工程概论(1土的工程性质学生用)
sat d '
sat d '
课程
物理性质指标间的换算
常用的土的物理指标共有九个。已知其中任意三个，通过 换算可以求出其余的六个。
e 1+e 1
Air Water Soil
Vv V Vs
Vv e Vs
体积
课程
物理性质指标间的换算 （一）孔隙比与孔隙率的关系
以上三种结构中，以密实的单粒结构工程性质最好。
课程
三、土的构造
土 的 不 均 匀 性
土的成层性-层理特征-层理构造 土的裂隙性-裂隙构造
分散构造-厚度大的粗粒土-性质相近、分布均匀
课程
四、土的物理性质
可分为两类： 一类是必须通过试验测定的，如含水率、密度和土粒比 重，称为直接指标或土的基本物理指标； 另一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、孔隙率、饱 和度等，称为间接指标。
sat
'
ms w Vv V ms Vs w V
sat sat g
S r 1.0 S r 1.0 S r 0.0
' 'g
d d g
干密度
ms d V
V 1 e
V Gs w (1 w)
Vv e
W m g g V V
式中：W——土的重量，单位为kN；
g——重力加速度。
课程
（二）土粒比重Gs 土粒比重定义为土粒的质量（或重量）与同体积4℃时纯水的质量 （或重量）之比（无因次），其表达式为：
Gs
或
Vs w 4℃
ms
＝
w 4℃
s
ms
岩土工程类别划分
岩土工程类别划分岩土工程是土木工程的一个重要分支，主要研究地下土体和岩石的力学性质以及地下工程的设计与施工。
这个领域的研究涉及到多个专业知识，可以划分为以下几个类别：1. 岩土力学岩土力学是岩土工程的基础，它研究岩土体的物理性质、力学性质和变形特性，以及岩土体在外力作用下的力学行为。
岩土力学的研究内容包括岩土体的物理力学性质、强度特性、变形特性、渗流特性等。
在工程实践中，岩土力学的研究成果被广泛应用于地下工程的设计与施工，如基础工程、地铁隧道、水利工程等。
2. 地质勘探地质勘探是岩土工程中必不可少的环节，它主要通过野外地质勘探和室内地质试验，获取有关地下土体和岩石的物理性质、力学性质和工程地质特征的信息。
常用的地质勘探方法包括地质勘探钻探、地质雷达探测、地震勘探等。
地质勘探的结果对于地下工程的设计和施工具有重要的指导作用。
3. 岩土工程设计岩土工程设计是指根据地下土体和岩石的力学性质和工程地质条件，结合工程需求和安全要求，进行地下工程的设计。
岩土工程设计的内容包括地基与基础设计、地下结构设计、边坡设计等。
在设计过程中，需要综合考虑地下土体和岩石的承载力、变形性、渗流性以及与地下结构之间的相互作用等因素。
4. 地下工程施工地下工程施工是将岩土工程的设计方案转化为实际工程的过程。
地下工程施工包括地下开挖、支护、地下结构施工等。
在地下工程施工中，需要合理选择施工方法和施工工艺，以确保地下工程的安全性和稳定性。
此外，地下工程施工还需要根据实际情况进行现场监测和控制，及时调整施工方案。
5. 岩土工程灾害与防治岩土工程灾害与防治是岩土工程中的一个重要方向，主要研究岩土工程中可能出现的灾害形式和机理，以及相应的防治措施。
岩土工程灾害包括地质灾害（如滑坡、地面塌陷等）和工程灾害（如边坡失稳、基础沉降等）。
岩土工程灾害的发生会对工程造成严重的损失，因此需要在设计和施工中采取相应的防治措施，以减小灾害风险。
岩土工程作为土木工程的一个重要分支，对于保障工程的安全和稳定起着至关重要的作用。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
s （6）土的饱和度 土中被水充满的孔r 隙体积与孔隙总体积之比，
以百分数表示，即：
sr
vw vv
。
100%
4
§2 土的物性与分类
1. 三相草图
ma=0
m
mw
Air Water
Va
Vv
Vw
V
ms
Solid
Vs
质量
体积
5
可推导出 :
m ds (1 )w
v
1 e
e ds (1 )w 1
d
ms v
ds w
1 e
1
n vv e v 1e
sr
vw vv
mw
vv w
ds
e
6
例题: 1.某一原状土样,经试验测得基本指标如下:密
度 1.67 g cm3 , 含水量 12.9% , 土粒比
重 ds 2.67 求:孔隙比，孔隙率，饱和度、干密度、饱和 密度和有效密度。
7
例2：土密度的应用：
>16
16
2. 粘性土的触变性
➢含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低， 又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象， 称为触变性。 ➢土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起 的，是土结构随时间变化的宏观表现。 ➢目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。
17
§2.4 无粘性土的物理状态
1. 粗粒土的密实状态
11
固态或半固态
塑态
流态
稠度界限
塑限wp
液限wl
粘性土的稠度反映土中水的形态
12
§2.3 土的物理状态
塑性指数
Ip wl wp
——吸附弱结合水的能力；大致反映粘 土颗粒含量、粘性大小 常作为细粒土工程分类的依据 不同的粘土矿物结合水的能力不同
13
对不同的粘土，wp、wl 大小不同 即使含水量相同，稠度可能不同
说明：在一定击数下，某一含水量能获得最 佳击实效果，这一含水量称为最佳含水量。
8
§2 土的物性与分类
三相草图
ma=0
mw m
Air Water
Va Vw Vv V
ms
Solid
Vs
质量
体积
共有九个参数:
V Vv Vs Va Vw / ms m w ma m
已知关系五个:
m ms mw ma ma 0 mw wVw
土的物理性质指标
1 指标定义
（1）土粒比重（土粒相对密度） ds
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质
量之比。即： ds
ms vs
.1
w
s w
土粒的比重可在试验室内用比重瓶法
测定。
1
(2)土的含水量
土中水的质量与土粒质量之比，称为土
的含水量，以百分数计。 即： mw 100% 。
含水量ms是标志土湿度的一个重要物理指
10
§2.3 土的物理状态
2. 粘性土的软硬状态也称稠度状态
稠度状态与含水量有关
含水量
较硬 变软 流动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
界限含水量:随天然含水量的增加,粘性土由一种 物理状态向另一种状态过渡的含水量的界限值.
塑性:在一定条件下,因受外力作用其形状发生变 化,但不产生裂隙,外力卸去后,仍能保持既得形状 的一种性能.可塑性是粘性土区别于无粘性土的 主要特征.
反映粘性土结构性的指标
1.粘性土的灵敏度— St
原状土
粉碎 重塑
重塑土
结构 性 相同含水量 密度、组成
强度降低
St
qu qu
原状土的无侧限抗压强度 = 重塑土的无侧限抗压强度
3 0
qu
qu 相同含水量、密度
St 粘性土 1 不灵敏
1-2 低灵敏
2-4 中等灵敏
4-8 灵敏
8- 很灵敏
16 流动
标，一般用烘干法测定。
(3)土的密度
土单位体积的质量称为土的密度（单位
g cm3
即：
m或
t
。
m3
v
），
土的密度一般用环刀法测定。
2
(4)土的干密度 ,饱和密度 和有效密度
土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土
的干密度
d
，即：
d
ms v
土孔隙中充满水时的单位体积质量，称为饱
和密度
sat
，即：
V Vs Va Vw Vv Va Vw
物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1
其它指标
实验室测定 剩下三个独立变量
三相草图法
是一种简单而实用的方法 9
§2 土的物性与分类 二.土的物理状态指标
土的物理性质指标
(三相间的比例关系)
表 示
土的物理状态
粗粒土的松密程度 影响 粘性土的软硬程度
力学特 性
条件：某填土工程的填量为 V 30000m3 ，压实后 的干密度要求不小于d 1.70t m3 ，压实时的最优 含水量为 op 18% ，取土现场土料，天然含水 量 15% ，天然密度 1.64t m3
要求：（1）需运来多少立方米的土料？
（2）为使土料达到最优含水量，在压实 前需加多少水？
emax: 最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈 漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击，求得土的 最小干密度再经换算得到最大孔隙比
emin: 最小孔隙比；将松散的风干土样装入金属 容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度不再 提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔 隙比
注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很 困难
19
相对密度
Dr
emax e emax emin
Dr
(d d min)d max (d max d min)d
粗粒土的密实状态指标
判别标准：Dr = 1 , 最密状态
Dr = 0 , 最松状态
Dr≤ 1/3 , 疏松状态
1/3 < Dr≤ 2/3 中密状态
Dr > 2/3 ,
密实状态
20
例3：某砂土土样的密度 1.77 g cm3 ，含水
sat
ms
vv w
v
单位土体积中土颗粒的质量扣除同体积水后
的质量，即为单位土体积中土粒的有质量，
称为土的有效密度
,即： ms vs w
v
3
(5) 土的孔隙比e和孔隙率n
土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，
即：
e vv
vs
土的孔隙率是土中孔隙所占体积与总体积之
比，用百分数计，即： n vv 100%
密实度 如何衡量?
单位体积中固体颗粒含量的多少 或 孔隙含量的多少
干容重d或孔隙比e或孔隙率n
优点：简单方便
缺点：不能反映级配的影响 只能用于同一种土
对 策
相对密度
Dr
emax e emax emin
emax与emin ：最大与最小孔隙比
emin = 0.35
emin = 0.20
18
emax与emin ：最大与最小孔隙比
相对稠度
液性指数
定义：
IL
w wp wl wp
IL<0 IL=0 – 1
IL>1
坚硬状态 可塑状态 流态
ww
w
p
l
14
例4：某土样其含水量为32.5%,密度 1.8 g cm3 土的相对密度 ds 2.65 ，液限 L 36.4% ， 塑限 p 18.9% 。 求：土样的物理状态。
15