土的类别和性质
土的工程性质与分类
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土的工程性质与分类
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H
Wp
WL
W
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土的工程性质与分类
Ip塑性指数（plasticity index）-描述粘土的可塑性
塑性指数Ip 的大小和土中结合水的 可能含量有关，和土的颗粒组成、土 粒的矿物成份，以及土中水的离子成 份以及浓度等因素有关。土粒越细， 其比表面积越大，可能的结合水含量 越大，其时塑性指数Ip也越大。
第一讲 土的工程性质与分类
土的工程性质与分类
1.3土的结构和构造 土的结构和构造 地质历史与环境的产物
定义： 定义：是指物质成 分间的联结特点和 空间分布、变化规 律，反映了物质的 存在形式
土的结构和构造
工程性质
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土的工程性质与分类
1.3.1土的结构 土的结构
土的成分 定义： 定义：土的结构是指土粒
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土的工程性质与分类 检测题目
1. 砂土的结构通常是：__________ a.絮状结构 b.单粒结 c.构蜂窝结构 2. 饱和土的组成为：__________ a.固相 b.固相＋液相 c.固相＋液相＋气相 d.液相 3. 下列土性指标中哪一项对粘性土有意义：__________ a.粒径级配 b.相对密度 c.塑性指数 4. 筛分法适用的土粒直径为：__________ a.d>0.075 b.d<0.075 c.d>0.005 d.d<0.005 5.某土样的液限55％，塑限30％，则该土样可定名为：__________ a.粉质粘土 b.粘质粉土 c.粘土 d.粉土 6.粘性土的塑性指数越大，其粘粒含量：______ a.越多 b.越少 c.可多可少
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。
土体的分类以及工程地质性能
粘性土
粘性土为塑性指数大于10的土,它可分为粘土和粉质粘土。
塑性指数Ip 土的名称 粘土 粉质粘土 状态 坚硬 硬塑 液性指数IL 0.75<IL≤1 IL>1 状态 软塑 流塑
Ip>17 10<Ip≤17 液性指数IL
IL≤0 0<IL≤0.25
0.25<IL≤0.75 可塑 液性指数：粘性土的天然含水率和塑限的差值与塑性指数比值
红粘土
红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化 作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于 50。红粘土经再搬运后仍保留其基本特征, 其液限大于45的土为次生红粘土。
人工填土的分类
由人类活动堆填形成的各类土为人工填土。 人工填土根据其组成和成因,可分素填土、压实填 土、杂填土、冲填土。
素填土为由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成 的填土。经过压实或夯实的素填土为压实填土。 杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等 杂物的填土。 冲填土为由水力冲填泥沙形成的填土。
碎石土的密实度 （二）
超重型动力触探击数N120
超重型动力触探击数N120 11<N120≤14 密实度 密实
超重型动力触探击数N120 密实度 N120≤3 松散
3<N120≤6
6<N120≤11
稍密
中密
N120>14
—
很密
—
注：对于平均粒径大于50mm,或最大粒径大于100mm的碎石土
砂土的密实度 （一）
标准
岩体特征 透水率q (Lu) q<0.1 0.1≤q<1 1≤q<10 10≤q<100 q≥100 完整岩石,含等价开度小于 0.025mm裂隙的岩体 含等价开度0.025～ 0.05mm裂隙的岩体 含等价开度0.05～0.01mm 裂隙的岩体 含等价开度0.01～0.5mm 裂隙的岩体 含等价开度0.5～2.5mm裂 隙的岩体 含连通孔洞或等价开度大 于2.5mm裂隙的岩体
第一章土的物理性质及分类
第⼀章⼟的物理性质及分类第⼀章⼟的物理性质及分类1—1 概述⼟的定义：⼟是连续，坚固的岩⽯在风化作⽤下形成的⼤⼩悬殊的颗粒，经过不同的搬运⽅式，在各种⾃然环境中⽣成的沉积物。
⼟的三相组成：⼟的物质成分包括有作为⼟⾻架的固态矿物颗粒、孔隙中的⽔及其溶解物质以及⽓体。
因此，⼟是由颗粒(固相)、⽔(液相)和⽓(⽓相)所组成的三相体系。
第⼆节⼟的⽣成⼀、地质作⽤的概念地质作⽤--导致地壳成分变化和构造变化的作⽤。
根据地质作⽤的能量来源的不同，可分为内⼒地质作⽤和外⼒地质作⽤内⼒地质作⽤: 由于地球⾃转产⽣的旋转能和放射性元素蜕变产⽣的热能等，引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发⽣变化的地质作⽤。
如岩浆作⽤、地壳运动(构造运动)和变质作⽤。
外⼒地质作⽤：由于太阳辐射能和地球重⼒位能所引起的地质作⽤。
它包括⽓温变化、⾬雪、⼭洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、⽣物等的作⽤。
风化作⽤--外⼒(包括⼤⽓、⽔、⽣物)对原岩发⽣机械破碎和化学变化的作⽤。
沉积岩和⼟的⽣成--原岩风化产物（碎屑物质），在⾬雪⽔流、⼭洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等外⼒作⽤下，被剥蚀，搬运到⼤陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代⾥，沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压⼒和含有碳酸钙、⼆氧化硅、氧化铁等胶结物的作⽤下，使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱⽔、胶结、硬化⽣成新的岩⽯，称为沉积岩。
未经成岩作⽤所⽣成的所谓沉积物，也就是通常所说的“⼟”。
风化、剥蚀、搬运及沉积--外⼒地质作⽤过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是彼此密切联系的。
⼆、矿物与岩⽯的概念岩⽯--⼀种或多种矿物的集合体。
矿物--地壳中天然⽣成的⾃然元素或化合物，它具有⼀定的物理性质、化学成份和形态．(⼀) 造岩矿物组成岩⽯的矿物称为造岩矿物。
矿物按⽣成条件可分为原⽣矿物和次⽣矿物两⼤类。
区分矿物可以矿物的形状、颜⾊、光泽、硬度、解理、⽐重等特征为依据。
（⼆）岩⽯岩⽯的主要特征包括矿物成分、结构和构造三⽅⾯。
第二章土的工程性质及分类
For personal use only in study and research; not for commercial use第二章土的性质及工程分类土的性质包括：物理性质、力学性质、水理性质、工程性质。
土是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系。
由于三相比例的不同，决定了土的物理性质（轻重、疏密、干湿、软硬）。
土的物理性质又决定了土的力学性质，因此土的物理性质是我们研究的主要特性之一。
本章主要介绍土的组成及土的结构土的物理性质指标无粘性土的密实度粘性土的物理特性土的渗透性及渗流土的动力特性地基(岩)土的工程分类2.1概述土是风化的产物，是由固体颗粒、水和空气组成的三相体系，下面看三相组成示意图。
在外力作用下，土体并不显示为一般固体的特性，也不表现为一般液体的特性，因此，在研究土的工程性质时，既有别于固体力学，也有别于液体力学。
2.2土的三相组成及土的结构2.2.1 土的组成一、土的固体颗粒土的固体颗粒的大小和形状，矿物成分及其组成情况，是决定土的物理力学性质的重要因素。
2.2.1.1土的矿物成分矿物成分分为原生矿物、次生矿物2.2.1.2土粒粒组自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。
土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质也相应地发生变化。
例如，土的性质随着粒径的变细，可由无粘性变化到有粘性。
因此可以将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干组，各个粒组，随着分界尺寸的不同而呈现一定质的变化，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
目前我国常用的土粒粒组划分方法，按照界限粒径的大小，将土粒分为六个组：漂石（块石）（＞200）、卵石（碎石）（200～60）、圆砾（角砾）（60～2）砂粒（2～0.075）、粉粒（0.075～0.005）和粘粒＜0.005（注漂石、卵石、圆砾是一定磨圆形状、圆形或亚圆形）土中土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。
如何来分析土中的颗粒级配情况，通常用筛分法与水分法两种。
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
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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。
14种土壤类型及特点
14种土壤类型及特点土壤是地壳表面形成的一种自然资源，根据其形成过程、物质组成和特点可以分为多种类型。
在这篇文章中，我将为您介绍14种常见的土壤类型及其特点。
1. 红壤：红壤主要分布于亚热带和热带地区，呈红色或棕红色。
其富含铁氧化物，具有良好的透水性和保水性，适合农作物的生长。
2. 黄壤：黄壤呈黄色或棕黄色，常见于亚热带和温带地区。
它富含有机质和矿物质，适合农作物种植，但排水性较差。
3. 赤壤：赤壤呈红褐色，常见于亚热带地区。
它富含铁氧化物和富集的黏粒矿物质，适合种植茶叶、竹子等作物。
4. 黑土：黑土色泽深黑，富含有机质，并富含氮、磷、钾等养分。
黑土蓄水性和保肥性良好，适宜粮食作物的种植。
5. 棕壤：棕壤呈棕色，常见于温暖湿润的气候条件下。
它富含有机质和矿物质，具有良好的保水性和排水性，适宜果树和作物的种植。
6. 硅质土：硅质土主要由含硅骨骼的植物遗骸和硅质矿物质组成。
它贫瘠但保水性好，通常用于盆栽和花卉种植。
7. 盐渍土：盐渍土富含盐分，常见于干旱地区和盐碱地。
它的含盐量高，对大多数作物不适宜，但适合盐生植物的生长。
8. 砂土：砂土颗粒较大，通常粘性较差。
砂土排水性良好，但肥力较低，不适合种植需肥沃土壤的作物。
9. 粘土：粘土颗粒较细，粘性强。
粘土富含养分，但排水性差，容易发生涝灾，需要进行土壤改良后才适宜农作物的种植。
10. 沼泽土：沼泽土主要由腐殖质和残体组成，多见于湿地和沼泽地区。
它富含有机质，但肥力较低，多被用于湿地保护和水生植物的栽培。
11. 塔顶土：塔顶土是在石炭期形成的一种特殊土壤类型。
它通常浅薄且富含矿物质和有机质，适宜苔藓和高山植物的生长。
12. 碱土：碱土富含碱性盐分，多见于盐碱地和干旱地区。
它对大多数作物不适宜，但适合耐盐碱植物的生长。
13. 砾石土：砾石土中含有较多的砾石颗粒，排水性良好但肥力较低，多用于建设和园林绿化。
14. 枯水土：枯水土是在干旱地区形成的一种土壤类型。
土壤的性质
②离子半径及水化程度：同价离子中，离子半径越大，
水化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。
三价离子>二价离子>一价离子 ）Cl-、NO3-、
NO2-等不能形成难溶盐，很少被土壤吸附。
在中性条件下，每千克干土中所含全部阳离子总量，
称为阳离子交换量 (cmol/kg-厘摩尔每千克) 。
土壤的阳离子交换量的大小直接反映了土壤保肥 能力的大小，
土壤质地可在一定程度上反映土壤矿 物质组成和化学组成，同时土壤颗粒大小 与土壤的物理性质有密切关系，并且影响 土壤孔隙状况，因此对土壤水分、空气、 热量的运动和养分转化有很大影响。质地
不同的土壤表现出不同的性状。
土壤性状
土壤性状 砂 比表面积 紧 密 性 孔隙状况 通 透 性 有效含水量 保肥能力 保水分能力 在春季的土温 触 觉 小 小 大孔隙多 大 低 小 低 暖 砂 土 土 壤 质 地 壤 土 粘 大 大 细孔隙多 小 高 大 高 冷 粘 土
8、土壤的缓冲性能
土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发
生变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定。
一般土壤缓冲能力：腐殖质土﹥粘土﹥砂土
（1）土壤溶液的缓冲作用： 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等弱酸及其 盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。 （2）土壤胶体的缓冲作用： 土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能
分别对酸和碱起缓冲作用。
作业：
1、名词解释 土壤质地 土壤孔隙性 土壤结构 土壤耕性 土壤热性质 土壤吸收性 土壤酸碱性 土壤缓冲性 2、如何 改善土壤质地？
表4-5 国际制土壤质地分类
各 级 土 粒 重 量 （%） 粘 粒 粉砂粒 砂粒 类别 质地名称 (＜0.002mm) (0.02-0.002mm) (2-0.02mm) 0-15 0-15 85-100 砂土类 砂土及壤质砂土 0-15 0-45 55-85 砂质壤土 壤 土 0-15 35-45 45-55 壤土类 0-15 45-100 0-55 粉砂质壤土 15-25 0-30 55-85 砂质粘壤土 粘壤 粘 壤 土 15-25 20-45 30-55 土类 15-25 45-85 0-40 粉质粘壤土 25-45 0-20 55-75 砂质粘土 25-45 0-45 10-55 壤质粘土 25-45 45-75 0-30 粘土类 粉质粘土 粘 土 45-65 0-35 0-55 重 粘 土 65-100 0-35 0-35 质地分类
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土方工作的主要内容：
主要工作：挖、运、填、压（平）
准备工作：施工排、降水
辅助工作：土壁支护
常见的土方工程：
场地平整
基坑（槽）及管沟开挖
地下工程大型土方开挖
土方填筑
学习单元1：认识土的工程性质
学习单元2：计算土方工程量
学习单元3：土方开挖（施工排降水、基坑支护）
学习单元4：填筑土方并压实
1.了解土的分类及工程性质
2.掌握土方量计算、施工排降水方法、基坑支护方法
3.熟悉土方机械
4.掌握土方工程质量验收
能看懂地质勘探报告，能在施工现场简单鉴别土的类别，会计算土方工程量，会编制基坑降水施工方案，会编制土方开挖专项施工方案。
学习重点：
1.施工降水的方法
2.基坑支护的方法
学习难点：
1.土方开挖专项施工方案的确定
学习单元1：土的类别及土的工程性质
工作任务1：判断土的类别
一、根据土的颗粒大小可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土。
详
细的分类，见《岩土工程勘察规范》GB50021-2001
二、根据土的开挖难易程度分为：松软土、普通土、坚土……等八大类。
工作任务2：认识土的工程性质
一、土的天然含水量
二、土的天然密度
三、土的干密度
四、土的可松性
五、土的渗透性
一、土的天然含水量
土的天然含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比，以百分数表示。
mw ——土中水的质量；
ms ——土中固体颗粒的质量土的含水量测定方法：
把土样称量后放入烘箱内进行烘干（100－105°C），直至重量不在减少为止，称量。
第一次称量为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量ms，利用公式可计算出土的天然含水量。
土的含水量表示土的干湿程度。
土的含水量：5%以内，干土；
5－30%以内，潮湿土；
大于30%，湿土。
各类土的最佳含水量如下：
砂土为8%－12%；粉土为9%－15%；
粉质粘土为12%－15%；粘土为19%－23%。
工程意义：含水量对于挖土的难易，施工时边坡稳定及回填土的夯实质量都有影响。
例：测定土的含水量时，用环刀法取样，如图1-1所示。
土样取出后，放在天平上称量质量300g ，然后放入烘箱内进行烘干，烘干后质量为250g ，已知环刀自重50g ，求土的天然含水量。
解：土中固体颗粒的质量ms =250-50=200g 土中水的质量mw =300-250=50g
二、土的天然密度
土的天然密度
ρ表示，即
图1-1环刀法采 集土样示意图
土的密度一般用环刀法测定，用一个体积已知的环刀切入土样中，上下端用刀削平，称出质量，减去环刀的质量，与环刀的体积相比，即得到土的天然密度。
三、土的干密度
土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd 表示，即
mS ——土中固体颗粒的质量
V ——土的天然体积
干密度工程意义：在填土压实时，土经过打夯，质量不变，体积变小，干密度增加，我们通过测定土的干密度ρd ，从而可判断土是否达到要求的密实度。
四、土的可松性
土的最初可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。
KS 、KS ′——土的最初、最终可松性系数 V1——土在自然状态下的体积
V2——土经开挖成松 散状态下的体积 V3——土经压(夯)实后的体积
土的最初可松性系数KS 是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1.1所示。
表1—1 土的可松性系数
气
图1-2
m mg
v
例：建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2,基坑深2.0m ，底宽为1.5m ，地基为亚粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。
（边坡坡度1：m=1 ：0.5；Ks=1.30，K/s =1.05）
解：m －边坡坡度系数，m=B/H
B=mH= 0.5×2=1.0m 挖土体积=截面面积×长
五、土的渗透性
土的渗透性是指土体被水透过的性质，水流通过土中孔隙的难易程度。
V=KI
K —渗透系数 I —水力坡度 I=h/L h=H1-H2
3
3
3
3
4033.1)190500(19005
.1300
5003001000.350010022
)
115.1(5.1m m m m =⨯-==-==⨯==⨯⨯+++=弃土量填方量基础体积挖方量
H1—高水位
H2—低水位
L—渗流路程
图1-4 土的渗透性实验室测
Q —流水量 V —渗流速度
A —土样横截面面积
K 值的现场抽水试验测定：
对重大工程，宜采用现场抽水试验以获得较准确的值，其方法如图所示。
在现场设置 一抽水孔，并距抽水孔为X1、X2处设两个观测井(三者位于一直线上)，待抽水稳定后，测得 X1、X2处观测孔中的水深L1、L2，并由抽水孔中相应的抽水量Q ，由下式求得K 值
学习了土的工程分类知识，学会在施工现场用简易方法判别土的类别
认识了土的工程性质，了解了土的工程性质对土方施工的影响
思考与训练
1.土按开挖的难易程度分几类？各类特征是什么？
2.简述土的可松性及其对土方施工的影响。