第四章 土的工程性质与分类
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4.2 土的结构与构造
一、土的结构
2. 土的结构分类 ➢（2）集合体结构特点
1）孔隙度很大（可达50％～98 ％），而各单独孔 隙的直径很小，特别是聚粒絮凝结构的孔隙更小，但 孔隙度更大，因此，土的压缩性更大。 2）含水量很大，往往超过50％，而且因以结合水 为主，排水困难，故压缩过程缓慢。 3）具有大的易变性——不稳定性。
一、土的结构
2. 土的结构分类
➢（2）集合体结构(single grained structure)：也称团聚结构。 这类结构为黏性土所特有。对集合体结构，根据其颗粒组成、 连结特点及性状的差异性，可分为蜂窝状结构和絮状结构两种 类型。
絮状结构：细微粘粒大都呈针状 或片状，质量极轻，在水中处于悬 浮状态。当悬液介质发生变化时， 土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘 粒互相接近，凝聚成絮状物下沉， 形成孔隙较大的絮状结构
二、土的构造
1. 土的构造定义 土的构造：指整个土层（土体）构成上的不均匀
性特征的总和。 整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、
透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙发育程 度与特征等。 这种构成上的不均匀性是由于土的矿物成分及结 构变化所造成的。
二、土的构造
2. 土的构造研究意义 （1 ）土体构造特征反映土体在力学性质和其他工程性
密实状态
疏松状态
一、土的结构
2. 土的结构分类
➢（2）集合体结构(single grained structure)：也称团聚结构。 这类结构为黏性土所特有。对集合体结构，根据其颗粒组成、 连结特点及性状的差异性，可分为蜂窝状结构和絮状结构两种 类型。
蜂窝结构：颗粒间点与点 接触，由于彼此之间引力大于 重力，接触后，不再继续下沉 ，形成链环单位,很多链环联结 起来，形成孔隙较大的蜂窝状 结构
第四章第3节—土的工程分类
的工程分类
一、土的工程分类原则和体系
1.土的工程分类的目的
根据土类可以大致判断土的基本工程特性；可以合 理确定不同土的研究内容和方法；可以根据土类确 定相应的改善处理方法。 2.土的分类原则 1）工程特性差异的原则。用影响土的工程性质的主 要因素来分类（粒径、塑性指数）。 2）以成因、地质年代为基础的原则。
2.土的成因分类：
3.特殊土分类
1）定义：指按区域性分布的， 具有某种特殊性质的土。
残积土 坡积和崩积土 2）分类： 黄 土 洪积土 膨胀土 冲积土 软 土 瘀积土 冻 土 风积土
红粘土 盐 渍 土 填 土
漂石土
卵石土
3）分类指标便于测定的原则。
二、我国土的工程分类
1.一般土分类（土的颗粒分组及按颗粒级配分类）
1） 颗粒分组（又叫粒组）：
＞200m m 漂石、块石： ＝20－200m m 卵石、碎石： 2 20m m 圆砾、角砾： 砂： 0.075 2m m 粉砂： 0.005 0.075m m 粘粒：＜0.005m m
2）按颗粒级配分类（按不同粒级的含量分类）
＞200m m的颗粒＞ 50 ％ 漂石土、块石土： 碎石类土 : ＞20m m的颗粒＞ 50 ％ 卵石土、碎石土： 圆砾土、角砾土： ＞2m m的颗粒＞ 50 ％ －50 ％ 砾砂：＞2m m的颗粒占25 50 ％ 粗砂：＞0.5m m的颗粒＞ 砂类土： 50 ％ 中砂：＞0.25m m的颗粒＞ 细砂：＞0.075m m的颗粒＞ 85 ％ 50 ％ 粉砂：＞0.075m m的颗粒＞ 50 ％，塑性指数 I P 10 粉土：＞0.075m m的颗粒＜ 10＜I P 17 粉质粘土： 粘土： 17 粘土：I P＞
一、土的工程分类原则和体系
1.土的工程分类的目的
根据土类可以大致判断土的基本工程特性；可以合 理确定不同土的研究内容和方法；可以根据土类确 定相应的改善处理方法。 2.土的分类原则 1）工程特性差异的原则。用影响土的工程性质的主 要因素来分类（粒径、塑性指数）。 2）以成因、地质年代为基础的原则。
2.土的成因分类：
3.特殊土分类
1）定义：指按区域性分布的， 具有某种特殊性质的土。
残积土 坡积和崩积土 2）分类： 黄 土 洪积土 膨胀土 冲积土 软 土 瘀积土 冻 土 风积土
红粘土 盐 渍 土 填 土
漂石土
卵石土
3）分类指标便于测定的原则。
二、我国土的工程分类
1.一般土分类（土的颗粒分组及按颗粒级配分类）
1） 颗粒分组（又叫粒组）：
＞200m m 漂石、块石： ＝20－200m m 卵石、碎石： 2 20m m 圆砾、角砾： 砂： 0.075 2m m 粉砂： 0.005 0.075m m 粘粒：＜0.005m m
2）按颗粒级配分类（按不同粒级的含量分类）
＞200m m的颗粒＞ 50 ％ 漂石土、块石土： 碎石类土 : ＞20m m的颗粒＞ 50 ％ 卵石土、碎石土： 圆砾土、角砾土： ＞2m m的颗粒＞ 50 ％ －50 ％ 砾砂：＞2m m的颗粒占25 50 ％ 粗砂：＞0.5m m的颗粒＞ 砂类土： 50 ％ 中砂：＞0.25m m的颗粒＞ 细砂：＞0.075m m的颗粒＞ 85 ％ 50 ％ 粉砂：＞0.075m m的颗粒＞ 50 ％，塑性指数 I P 10 粉土：＞0.075m m的颗粒＜ 10＜I P 17 粉质粘土： 粘土： 17 粘土：I P＞
土壤学第四章土壤质地和结构
③ 根据砂粒(sand)含量，凡砂粒含量大于55%的，
在质地名称前冠“砂质(sandy)” 。
土壤 学
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（2）美国制(Soil Taxonomy)（连接） 等边三角形的三个边分别表示砂粒、 粉粒、
粘粒的含量。根据土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量 ，在图中查出相对应的区域，即得该土壤的质地。 （3）卡庆斯基制 (Kachinsky classification system of soil texture)
土壤密度一般取平均值2.65g/cm3。
2020/3/30
5
3. 土壤比重 (soil specific gravity) 土壤密度与4℃时纯水密度之比，一般取2.65。
（二）土壤容重(bulk density of soil) 1. 概念: 单位体积自然状态土壤体（原状土）（含粒 间孔隙）的重量（干重）。（g/cm3）
土壤固、液、气三相容积比，反映土壤水、气关系。 atmosphere water
organic matter
mineral
一、土壤的密度和容重
（一）土壤密度(soil density) 1. 概念 单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙)的质
量。(g/cm3)
2. 影响土壤密度的因素 矿物组成、有机质含量、土壤质地。
2. 土壤质地概念 按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土
壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为 土壤质地。
划分土壤质地的目的在于认识土壤的特性并合理利 用土壤和改良土壤。
3. 土壤质地分类(soil texture classification)制
（1）国际制(international system)
（三）各级土粒的物理性质
工程地质学_第4章 各类土的工程地质特征
粒径大于0.粒中，0.005~0.075mm的颗粒一般占绝大多 数，这类颗粒的吸附水能力弱于粘性土，但却明显强于砂土。如 果用含水量近于饱和的粉土团成小球，放在手心来回摇晃，并用 另一只手进行振击，则土中水会迅速渗出土面，这是其野外鉴别 的重要手段之一。
❖ 塑性图
细粒土是指土样中细粒组质量大于或等于总质量50%的土。 其中，粗粒组质量占总质量的25%~50%者称为含粗粒的细粒 土；含部分有机质者称有机质土。
❖ 细粒土分类
2. 特殊土分类
根据《土的分类标准》(GBJ145-90)， 特殊土包括指黄土、膨胀土和红粘 土，可按其塑性指数在塑性图上的 位置初步判别。当取液限仪锥尖入 土深度为17mm的含水量为液限时， 按表4.12和图4.12判别。
黄土的湿陷性试验是在室内的固结
仪内进行的，其方法是：分级加荷至
规定压力，当下沉稳定后，使土样浸
水直至湿陷稳定为止，其湿陷系数的
计算式是：
s
hp hp ' h0
式中： h0 ：原状土样的原始高度，cm hp ：原状土样在规定压力下，下沉稳定后的高度，cm hp, ：上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉 稳定后的高度，cm
❖ 黄土的野外性状
1、分布与特征
作为湿陷性土的典型代表——黄土，在全世界的分布比 较广泛的，据某些学者估计，黄土的覆盖面积在整个欧洲约 占10％，亚洲约占30％；
我国黄土分布面积达60万平方公里，其中有湿陷性的约 为43万平方公里。
主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、晋、宁、河南、青 海等省区。地理位置属于干旱与半干旱气候地带。其物质主 要来源于沙漠与戈壁。
我国幅员广大，地质条件复杂，分布土类繁多，工程性质 各异。有些土类，由于地理环境、气候条件、地质成因、物质 成分及次生变化等原因而各具有与一般土类显著不同的特殊工 程性质，当其作为建筑场地、地基及建筑环境时，如果不注意 这些特点，并采取相应的治理措施，就会造成工程事故。
❖ 塑性图
细粒土是指土样中细粒组质量大于或等于总质量50%的土。 其中，粗粒组质量占总质量的25%~50%者称为含粗粒的细粒 土；含部分有机质者称有机质土。
❖ 细粒土分类
2. 特殊土分类
根据《土的分类标准》(GBJ145-90)， 特殊土包括指黄土、膨胀土和红粘 土，可按其塑性指数在塑性图上的 位置初步判别。当取液限仪锥尖入 土深度为17mm的含水量为液限时， 按表4.12和图4.12判别。
黄土的湿陷性试验是在室内的固结
仪内进行的，其方法是：分级加荷至
规定压力，当下沉稳定后，使土样浸
水直至湿陷稳定为止，其湿陷系数的
计算式是：
s
hp hp ' h0
式中： h0 ：原状土样的原始高度，cm hp ：原状土样在规定压力下，下沉稳定后的高度，cm hp, ：上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉 稳定后的高度，cm
❖ 黄土的野外性状
1、分布与特征
作为湿陷性土的典型代表——黄土，在全世界的分布比 较广泛的，据某些学者估计，黄土的覆盖面积在整个欧洲约 占10％，亚洲约占30％；
我国黄土分布面积达60万平方公里，其中有湿陷性的约 为43万平方公里。
主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、晋、宁、河南、青 海等省区。地理位置属于干旱与半干旱气候地带。其物质主 要来源于沙漠与戈壁。
我国幅员广大，地质条件复杂，分布土类繁多，工程性质 各异。有些土类，由于地理环境、气候条件、地质成因、物质 成分及次生变化等原因而各具有与一般土类显著不同的特殊工 程性质，当其作为建筑场地、地基及建筑环境时，如果不注意 这些特点，并采取相应的治理措施，就会造成工程事故。
第四章土的工程性质与分类
一般堆积土：第四纪全新世（文化期以前 Q4）堆积的土层；
新近堆积土：文化期以来新近堆积的土层 Q4，一般呈欠压密状态，结构强度较低。
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第四章土的工程性质与分类
（2）土根据地质成因分
可分为残积土、坡积土、洪积土、冲 积土、湖积土、海积土、风积土和冰川 沉积土，各成因类型沉积土的特征见书 中有关章节。
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第四章土的工程性质与分类
(三) 土中气体
土中的气体，主要为空气和水气。但有 时也可能含有较多的二氧化碳、沼气及硫化氢， 这些气体大多因生物化学作用生成。
气体的存在形式：一种是封闭气体，另一
种是游离气体。
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第四章土的工程性质与分类
三、土的结构、构造
土的工程性质及其变化，除取决于其物质成分外，
第四章土的工程性质与 分类
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2020/11/28
第四章土的工程性质与分类
一、概述
土的定义：
是连续、坚固的岩石在风化作用下形成 的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的 搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。
土的物质组成：
包括作为上骨架的固体矿物颗粒、孔隙 中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由 颗料（固相）、水溶液（液相）和气（气相） 所组成的三相体系。
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第四章土的工程性质与分类
6.表征土粒特征的概念
有效粒径d10：
小于某粒径的土粒重量累计百分数为10％ 时，相应的粒径称为有效粒径d10。
限定粒径d６0：
当小于某粒径的土粒重量累计百分数为60 ％时，该粒径称为限定粒径d６0。
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第四章土的工程性质与分类
不均匀系数Cu：
新近堆积土：文化期以来新近堆积的土层 Q4，一般呈欠压密状态，结构强度较低。
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第四章土的工程性质与分类
（2）土根据地质成因分
可分为残积土、坡积土、洪积土、冲 积土、湖积土、海积土、风积土和冰川 沉积土，各成因类型沉积土的特征见书 中有关章节。
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第四章土的工程性质与分类
(三) 土中气体
土中的气体，主要为空气和水气。但有 时也可能含有较多的二氧化碳、沼气及硫化氢， 这些气体大多因生物化学作用生成。
气体的存在形式：一种是封闭气体，另一
种是游离气体。
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第四章土的工程性质与分类
三、土的结构、构造
土的工程性质及其变化，除取决于其物质成分外，
第四章土的工程性质与 分类
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第四章土的工程性质与分类
一、概述
土的定义：
是连续、坚固的岩石在风化作用下形成 的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的 搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。
土的物质组成：
包括作为上骨架的固体矿物颗粒、孔隙 中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由 颗料（固相）、水溶液（液相）和气（气相） 所组成的三相体系。
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第四章土的工程性质与分类
6.表征土粒特征的概念
有效粒径d10：
小于某粒径的土粒重量累计百分数为10％ 时，相应的粒径称为有效粒径d10。
限定粒径d６0：
当小于某粒径的土粒重量累计百分数为60 ％时，该粒径称为限定粒径d６0。
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第四章土的工程性质与分类
不均匀系数Cu：
工程地质第四章 土的工程地质性质
粒径大于200mm的颗 粒含量超过全重50％
卵石 碎石
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于20mm的颗粒 含量超过全重50％
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
2.砂土
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
颗粒粒径级配曲线
（横坐标为粒径，用对数坐标表示；纵坐标为小于某粒径的土重含 量，用常数坐标表示）。
Cu
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5
0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
土的粒径级配累积曲线
200g P 100
10 5.0 10 2.0 16 1.0 18 0.5 24 0.25 22 0.1 38
筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm 试验方法
密度计法:适用于d＜0.075mm 《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999
《土的工程分类标准》（GB/T50145—2007）依粒径的大小将土粒划分六大粒组。
表4.1 粒组划分
粒组统称 粒组名称 粒径（d）的范围（mm）
主要特征
巨粒
漂石（块石） 卵石（碎石）
72
%
90 80
95 70 60
87 50
78 40 30
66 20
55
10 0
36
粒径(mm)
水分法
粒径(mm)
0.05 0.01 0.005
百分数P(%)
26
13.5
10
工程地质学-第四章土
土中的固体颗粒 构成土的骨架, 骨架之间贯穿着 大量的孔隙,孔 隙中充满着液体 和气体。土由固 体颗粒、液体和 气体三部分组成， 即土的三相组成
固相——包括多种矿物成分组成土的骨架， 骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空 隙是相互连通的，形成多孔介质；
液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)； 气相——主要是空气、水蒸气，有时还有沼
孔径
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075)
200g土
筛余
P
0
100
10
95
16
87 筛 18 78 分 24 66 法
22 55 38 36 72
水分法
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
浅海沉积物主要由细粒砂土、黏性土、 淤泥和生物化学沉积物组成，有层理构 造，较疏松，含水量高，压缩性大而强 度低。
深海沉积物主要是有机质软泥。
7、风积土(eolian deposit)：
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎 屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利 的条件下堆积起来的一类土，颗粒主要由 粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙 大，结构松散。最常见的是风成砂和风成 黄土，部分风成黄土具有强烈的湿陷性。
原生矿物 ● 由岩石经物理风化生成的， ● 颗粒成分与母岩的相同， ● 常见的有石英、长石和云母 ● 颗粒较粗，多呈浑圆形状， ● 吸附水的能力弱，无塑性。
次生矿物 ●由原生矿物经化学风化生成的新矿物 ●它的成分成分与母岩的完全不同， ●有高岭石、伊利石和蒙脱石粘土矿物 ● 颗粒极细，且多呈片状， ● 性质活泼，吸附水能力强，具塑性。
河漫滩相冲积土：
固相——包括多种矿物成分组成土的骨架， 骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空 隙是相互连通的，形成多孔介质；
液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)； 气相——主要是空气、水蒸气，有时还有沼
孔径
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075)
200g土
筛余
P
0
100
10
95
16
87 筛 18 78 分 24 66 法
22 55 38 36 72
水分法
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
浅海沉积物主要由细粒砂土、黏性土、 淤泥和生物化学沉积物组成，有层理构 造，较疏松，含水量高，压缩性大而强 度低。
深海沉积物主要是有机质软泥。
7、风积土(eolian deposit)：
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎 屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利 的条件下堆积起来的一类土，颗粒主要由 粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙 大，结构松散。最常见的是风成砂和风成 黄土，部分风成黄土具有强烈的湿陷性。
原生矿物 ● 由岩石经物理风化生成的， ● 颗粒成分与母岩的相同， ● 常见的有石英、长石和云母 ● 颗粒较粗，多呈浑圆形状， ● 吸附水的能力弱，无塑性。
次生矿物 ●由原生矿物经化学风化生成的新矿物 ●它的成分成分与母岩的完全不同， ●有高岭石、伊利石和蒙脱石粘土矿物 ● 颗粒极细，且多呈片状， ● 性质活泼，吸附水能力强，具塑性。
河漫滩相冲积土：
第四章土的工程性质
2. 土的饱和含水量（wmax） 土的饱和含水量是假定土中的孔隙全部被水充满，达到饱和状态 时的含水量。即土的孔隙中充满水分的质量与干土颗粒质量的比 值，用百分数表示： V n w w 100 m ax （4-11） m s 式中：wmax─土的饱和含水量（%）； 饱和含水量实质上就是用水的数量来表示土中孔隙体积的大小， 即Vn=mw。
3. 砂类土的相对密实度（Dr） 相对密实度是反映砂类土在天然状态下松密程度的指标，数值上 它等于砂土在最疏松状态和天然状态下孔隙比之差与最疏松状态 和最密实状态下孔隙比之差的比值，即：
em a x e D r em a x emix
（4-17）
式中：Dr ─相对密实度； e ─土的天然孔隙比； emin ─最密实状态的孔隙比； emax ─最疏松状态的孔隙比。
第二节 土的物理性质
土的物理性质是指土的各组成部分（固相、液相和气相）的数量 比例、性质、排列方式等所表现的物理状态，是土最基本的工程 性质。 一、土的密度 二、土与水的关系 三、土的孔隙性结构指标 四、土的物理性质指标间的相互关系 五、土的压实 六、 粘性土的界限含水量
（4-12）
或者，用天然含水量w和饱和含水量wmax的比值来表示：
Sr
w 100 w m ax
（4-13）
式中：─土的饱和度（%）； 饱和度是用来描述土中水充满孔隙的程度，Sr=0为完全干燥土， 属二相系（固、气）；Sr=1为完全饱和土属二相系（固、液）； Sr介于0～1之间，按照天然砂性土所含水分的多少，可将砂性土 划分为三个状态： 稍湿的：0≤Sr≤50%很湿的：50%＜Sr≤80%饱和的：80%＜Sr＜ 100%
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由碎石、砂土、粉土或粘性土等一种或几种材料组 成的填土，其中不含杂质或杂质很少。
压实或堆填时间较长的素填土可以作为一般建筑物的天然地基
五、填土
填土的工程分类： 2、杂填土
含有大量杂物的填土。
以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土 一般不宜作为建筑物地基，以建筑垃圾或一般工业肥料 主要组成的杂填土，适当措施处理后可作为一般建筑物 地基。
地质评价：在山坡的残积物分布地段，修筑建筑物注意不均匀 沉降和土坡稳定性问题。
坡积土
经雨雪水的细水片流缓慢洗刷、剥蚀， 及土粒在自重作用下顺着山坡逐渐移动形 成的堆积物。
它一般分布在平缓的坡腰上或破脚下，与残积土相接
坡积土
特征：
●颗粒、粒度成分有明显 分选性，颗粒从坡顶向坡脚逐 渐变细。 ●厚度变化较大，土质不 均匀（上下不均一）。斜坡较 陡地段厚度薄，坡脚地段较厚 。（结构疏松）孔隙大，压缩 性高。
洪积物以碎屑为主，洪积扇的不同部位组成的 差异：
A 地下水深埋带 ◆地下水位深 ◆颗粒较大（砾石或粗砂） ◆低压缩和高承载力，良好地基 ◆ 磨圆度低 B 地下水溢出带 ◆砂性土和黏性土交错分布，透水性不同 ◆地下水埋藏浅，不利于工程 C 周期性干湿循环带 ◆多分布黏性土 ◆成分均匀，厚度大，良好地基
湖泊沉积物
湖边沉积物
湖心沉积物
湖边沉积物
湖积土
湖心沉积物
湖边沉积物：是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边
沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗颗粒的卵石、圆砾 和砂土，远岸带则是细颗粒的砂土和黏性土。具有明显 的斜层理构造，近岸带土的承载力高，远岸则带差些。
湖心沉积物：是由河流携带的细小悬浮颗粒到达湖心
A
B
C
洪积土
洪积物与坡积物的区别：
①由于坡积物来自附近山坡，所以坡积物一
般比洪积物成分更单纯；
②片流动力弱而不稳定，故坡积物的分选性 比洪积物差；
③坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的棱角
较明显； ④坡积物多分布于坡麓，构成坡积裙地貌， 而洪积物分布于谷口形成洪积扇地貌。
残积物、坡积物与洪积物
冲积土
最常见的是风成砂和风成黄土
风积土
沙丘
沙波纹
黄土高原
§ 4.5 特殊土的主要工程性质
特殊土的种类有：
沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土
南方和中南地区的膨胀土 西南亚热带湿热气候条件下的红黏土 西北、华北干旱气候区的黄土 西北、华北干旱气候区的盐渍土 高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土 各地人类工程活动的人工填土
四、膨胀土
膨胀土是指含有大量的强亲水性矿物成 分，同时具有显著的吸水膨胀和失水收 缩且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。
四、膨胀土
膨胀土地基上的房屋开裂
因外墙基土收缩、基础向外扭转， 墙体呈水平裂缝
主要分布：全国。云南、 广西、贵州、湖北最具 代表性。一般位于山前 丘陵地区或河谷高阶地 上。
四、膨胀土
巨 粒
粗砂 中砂
细砂
0.5<d≤2 0.25<d≤0.5 0.075<d≤0.2 5
0.005<d≤0.0 75 d≤0.005
透水性大，压缩性小， 无粘性，有一定毛细性 。
细粒
粉粒
黏粒
透水性小，压缩性中等 ，毛细上升高度大，微 静水沉降 粘性。 原理 透水性极弱，压缩性变 化大，具粘性和可塑性
二、土的工程分类
二、湿陷性黄土
在一定压力作用 （自重压力或自重 压力与附加压力共 同作用下）下受水 浸湿，土结构迅速 破坏而发生显著附 加下沉，具有这种 特性的黄土，叫湿 陷性黄土。
湿陷性黄土 被冲刷后
二、湿陷性黄土
目前国内常用的处理方法：
强夯法
换土垫层法 土（或灰土或水泥土）桩挤密法
预浸法
深基础或桩基础
三、红黏土
工程地质
第四章
土的工程性质 及分类
土的形成过程
地表岩石破坏 搬运 沉积
土：岩石经过风化、剥蚀、搬运然后沉积下来的
松散堆积物。
土：覆盖在地表的没有胶结或者弱胶结的颗粒堆积物
风化、搬运、沉积
地质成岩作用
岩石
土
风化
岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的 影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动 母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的 过程中因碰撞和摩擦而破碎 作用而改变其矿物的化学成分，形成 新的矿物 量变 无粘性土 原生矿物 质变
构成土骨架，起决定作用
重要影响
次要作用
一、土的粒度划分
粒度
粒组
粒径 界限粒径
土的粒组划分
粒组 统称 粒组名称 漂石（块石）粒 卵石（碎石）粒 砾粒 粗粒 砂粒 粗砾 细砾 粒径d范围 （mm） d>200 60<d≤200 20<d≤60 2<d≤20 筛 分 法 分析方法 直接测定 透水性很大，压缩性极 小，颗粒间无粘结，无 毛细性。 主 要 特 征
红黏土是指碳酸盐类岩石（石灰岩， 白云岩，泥质灰岩等），在亚热带温 湿气候条件下，经风化而成的残积或 坡积的褐红色、棕红色或黄褐色的高 塑性黏土。
三、红黏土
主要分布：云南、 贵州、广西、安徽、 四川东部等。
三、红黏土
物理力学性质变化范围及其规律：
沿深度方向：随着深度的加大，其天然含水量、孔隙比
和压缩性有较大提高，状态由坚硬、硬塑变为可塑、软塑、 流塑状态，强度大大降低；
后沉积形成，主要是黏土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄 层，土的压缩性高，强度低。
沼泽土：湖泊逐渐淤塞，则可演变为沼泽，沼泽沉积
土称为沼泽土。基。
海洋沉积物
海积土：
滨海沉积物：主要由卵石、圆砾和砂组成，承载力较高，
透水性较大。
浅海沉积物：主要由细粒砂土、黏性土、淤泥和生物化
洪积扇相接形成洪积裙
洪积土 特征：
●颗粒，粒度成分有明显的分选性， 谷口附近为大的块石、碎石、砾石和粗砂 ，谷口外较远地带颗粒变细，为分选性较 好的砂类土、粘性土。 ●（因历次洪水能量不同，堆积下来 的物质也不同）常具有不规则粗细颗粒交 替的层理构造，并往往存在粘性土夹层、 局部尖灭和透镜体等构造。
工程特性：
1. 高塑性，含黏粒及粉粒为主； 2. 低含水量，呈坚硬－硬塑状态；
3. 孔隙比小，密度大；
4. 具膨胀力,自由膨胀量>40%； 5. 天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂 隙发育,稳定性差。浸水后或被扰动时,强度骤然 降低。
四、膨胀土
对工程影响
因外墙地基土收缩 造成房屋开裂
外墙地基土收缩 基础向外扭转 墙体产生水平裂缝
二、土的工程分类
5、土按照颗粒级配和塑性指数划分
碎石土 砂土 粉土
粘性土
土的主要成因类型
残积土
岩石经风化后未被搬运而残留于原地的 碎屑物质所组成的土体。
残积土
母岩
残积土 特征：
●颗粒大小不一，棱角明显； 无层理构造，孔隙度大。 ●与基岩（母岩）之间没有明 显界限；和母岩在成分上有直接的关 系（过渡）。 ●粒度成分和矿物成分受气候和 母岩岩性的控制。其发育情况还和地 形有关。孔隙度↑、强度↓、压缩性 ↑，均质性差，但具有一定的结构强 度。
1、土按照堆积年代划 分
老堆积土 一般堆积土
新近堆积土
二、土的工程分类
2、土根据地质成因划 分 残积土 坡积土 洪积土 冲积土 湖积土 海积土 冰积土 风积土
二、土的工程分类
3、土根据有机质含量划分
无机土
有机质土 泥炭质土
泥炭
二、土的工程分类
4、特殊性土 湿陷性土 红粘土 软土（淤泥和淤泥质土） 填土 多年冻土 膨胀土 盐渍土
河口三角洲相
成因：河流搬运的大量泥砂，在河流入海口或入湖口沉积形成 弧顶朝海，顶端向陆的巨大三角形堆积体 特点：厚度可达数百米；水上部分为砂土或粘性土，水下部分 由海、湖堆积物混合而成；此种沉积层为新近沉积层；含水量 大，压缩性高，承载力低。作为建筑地基，应慎重对待。但有 时三角洲冲积土的最上层，由于经过长期的压实和干燥，形成 所谓硬壳层，承载力较下面的高，可以作为低层建筑物地基。
四、膨胀土
对工程影响
湖南某高架灌渠支墩因膨胀土地基而倾斜
五、填土
填土是一定的地质、地貌和社会历史 条件下，由于人类活动而堆填的土。
在我国大多数古老城市的地 表面，普遍覆盖一层人工杂 填土堆积层。这种填土无论 其物质组成，分布特征和工 程性质均相当复杂，且具有 地区性特点。
五、填土
人工填土的工程性质与天然沉积土比较 有很大不同：
学沉积物组成。离海岸越近，颗粒越粗；离海岸越远，颗 粒越细。层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度 低。
陆坡沉积物：主要是有机质软泥，成分均一。 深海沉积物：主要是有机质软泥。
海积土
冰积土
由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。颗粒粒径变 化较大，土质也不均匀。
风积土
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物 被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下 堆积起来的一类土。
沿水平方向：地势高处，天然含水量、孔隙比、压缩性
均较低，强度高。地势低处，则相反；
裂隙对红粘土强度和稳定性影响：裂隙破坏了土体的
整体性和连续性，使土体强度显著降低，土体沿裂隙面成 脆性破坏。
三、红黏土
红黏土地基评价：
• 红黏土的表层，为良好地基。可充分利用其作为天然地基 持力层，基础宜尽量浅埋。 • 红黏土的底层，接近下卧基岩面附近，尤其在基岩面低洼 处，因地下水积聚，常呈软塑－流塑状态，强度低，压缩 性高，容易引起地基不均匀沉降。应注意查清基岩面起伏 状况，并进行必要的处理。 • 红黏土强度高，压缩性低，对于一般建筑物，地基承载 力由强度控制，不考虑地基变形；但由于有些地方的红 黏土厚度和性质很不均匀，从而容易形成很大沉降差， 基础设计时以变形作为控制依据。 • 考虑红粘土物理性质指标的垂直向变化，划分土质单元、 分层统计、确定设计参数、按多层地基进行计算
压实或堆填时间较长的素填土可以作为一般建筑物的天然地基
五、填土
填土的工程分类： 2、杂填土
含有大量杂物的填土。
以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土 一般不宜作为建筑物地基，以建筑垃圾或一般工业肥料 主要组成的杂填土，适当措施处理后可作为一般建筑物 地基。
地质评价：在山坡的残积物分布地段，修筑建筑物注意不均匀 沉降和土坡稳定性问题。
坡积土
经雨雪水的细水片流缓慢洗刷、剥蚀， 及土粒在自重作用下顺着山坡逐渐移动形 成的堆积物。
它一般分布在平缓的坡腰上或破脚下，与残积土相接
坡积土
特征：
●颗粒、粒度成分有明显 分选性，颗粒从坡顶向坡脚逐 渐变细。 ●厚度变化较大，土质不 均匀（上下不均一）。斜坡较 陡地段厚度薄，坡脚地段较厚 。（结构疏松）孔隙大，压缩 性高。
洪积物以碎屑为主，洪积扇的不同部位组成的 差异：
A 地下水深埋带 ◆地下水位深 ◆颗粒较大（砾石或粗砂） ◆低压缩和高承载力，良好地基 ◆ 磨圆度低 B 地下水溢出带 ◆砂性土和黏性土交错分布，透水性不同 ◆地下水埋藏浅，不利于工程 C 周期性干湿循环带 ◆多分布黏性土 ◆成分均匀，厚度大，良好地基
湖泊沉积物
湖边沉积物
湖心沉积物
湖边沉积物
湖积土
湖心沉积物
湖边沉积物：是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边
沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗颗粒的卵石、圆砾 和砂土，远岸带则是细颗粒的砂土和黏性土。具有明显 的斜层理构造，近岸带土的承载力高，远岸则带差些。
湖心沉积物：是由河流携带的细小悬浮颗粒到达湖心
A
B
C
洪积土
洪积物与坡积物的区别：
①由于坡积物来自附近山坡，所以坡积物一
般比洪积物成分更单纯；
②片流动力弱而不稳定，故坡积物的分选性 比洪积物差；
③坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的棱角
较明显； ④坡积物多分布于坡麓，构成坡积裙地貌， 而洪积物分布于谷口形成洪积扇地貌。
残积物、坡积物与洪积物
冲积土
最常见的是风成砂和风成黄土
风积土
沙丘
沙波纹
黄土高原
§ 4.5 特殊土的主要工程性质
特殊土的种类有：
沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土
南方和中南地区的膨胀土 西南亚热带湿热气候条件下的红黏土 西北、华北干旱气候区的黄土 西北、华北干旱气候区的盐渍土 高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土 各地人类工程活动的人工填土
四、膨胀土
膨胀土是指含有大量的强亲水性矿物成 分，同时具有显著的吸水膨胀和失水收 缩且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。
四、膨胀土
膨胀土地基上的房屋开裂
因外墙基土收缩、基础向外扭转， 墙体呈水平裂缝
主要分布：全国。云南、 广西、贵州、湖北最具 代表性。一般位于山前 丘陵地区或河谷高阶地 上。
四、膨胀土
巨 粒
粗砂 中砂
细砂
0.5<d≤2 0.25<d≤0.5 0.075<d≤0.2 5
0.005<d≤0.0 75 d≤0.005
透水性大，压缩性小， 无粘性，有一定毛细性 。
细粒
粉粒
黏粒
透水性小，压缩性中等 ，毛细上升高度大，微 静水沉降 粘性。 原理 透水性极弱，压缩性变 化大，具粘性和可塑性
二、土的工程分类
二、湿陷性黄土
在一定压力作用 （自重压力或自重 压力与附加压力共 同作用下）下受水 浸湿，土结构迅速 破坏而发生显著附 加下沉，具有这种 特性的黄土，叫湿 陷性黄土。
湿陷性黄土 被冲刷后
二、湿陷性黄土
目前国内常用的处理方法：
强夯法
换土垫层法 土（或灰土或水泥土）桩挤密法
预浸法
深基础或桩基础
三、红黏土
工程地质
第四章
土的工程性质 及分类
土的形成过程
地表岩石破坏 搬运 沉积
土：岩石经过风化、剥蚀、搬运然后沉积下来的
松散堆积物。
土：覆盖在地表的没有胶结或者弱胶结的颗粒堆积物
风化、搬运、沉积
地质成岩作用
岩石
土
风化
岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的 影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动 母岩表面和碎散的颗粒受环境因素的 过程中因碰撞和摩擦而破碎 作用而改变其矿物的化学成分，形成 新的矿物 量变 无粘性土 原生矿物 质变
构成土骨架，起决定作用
重要影响
次要作用
一、土的粒度划分
粒度
粒组
粒径 界限粒径
土的粒组划分
粒组 统称 粒组名称 漂石（块石）粒 卵石（碎石）粒 砾粒 粗粒 砂粒 粗砾 细砾 粒径d范围 （mm） d>200 60<d≤200 20<d≤60 2<d≤20 筛 分 法 分析方法 直接测定 透水性很大，压缩性极 小，颗粒间无粘结，无 毛细性。 主 要 特 征
红黏土是指碳酸盐类岩石（石灰岩， 白云岩，泥质灰岩等），在亚热带温 湿气候条件下，经风化而成的残积或 坡积的褐红色、棕红色或黄褐色的高 塑性黏土。
三、红黏土
主要分布：云南、 贵州、广西、安徽、 四川东部等。
三、红黏土
物理力学性质变化范围及其规律：
沿深度方向：随着深度的加大，其天然含水量、孔隙比
和压缩性有较大提高，状态由坚硬、硬塑变为可塑、软塑、 流塑状态，强度大大降低；
后沉积形成，主要是黏土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄 层，土的压缩性高，强度低。
沼泽土：湖泊逐渐淤塞，则可演变为沼泽，沼泽沉积
土称为沼泽土。基。
海洋沉积物
海积土：
滨海沉积物：主要由卵石、圆砾和砂组成，承载力较高，
透水性较大。
浅海沉积物：主要由细粒砂土、黏性土、淤泥和生物化
洪积扇相接形成洪积裙
洪积土 特征：
●颗粒，粒度成分有明显的分选性， 谷口附近为大的块石、碎石、砾石和粗砂 ，谷口外较远地带颗粒变细，为分选性较 好的砂类土、粘性土。 ●（因历次洪水能量不同，堆积下来 的物质也不同）常具有不规则粗细颗粒交 替的层理构造，并往往存在粘性土夹层、 局部尖灭和透镜体等构造。
工程特性：
1. 高塑性，含黏粒及粉粒为主； 2. 低含水量，呈坚硬－硬塑状态；
3. 孔隙比小，密度大；
4. 具膨胀力,自由膨胀量>40%； 5. 天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂 隙发育,稳定性差。浸水后或被扰动时,强度骤然 降低。
四、膨胀土
对工程影响
因外墙地基土收缩 造成房屋开裂
外墙地基土收缩 基础向外扭转 墙体产生水平裂缝
二、土的工程分类
5、土按照颗粒级配和塑性指数划分
碎石土 砂土 粉土
粘性土
土的主要成因类型
残积土
岩石经风化后未被搬运而残留于原地的 碎屑物质所组成的土体。
残积土
母岩
残积土 特征：
●颗粒大小不一，棱角明显； 无层理构造，孔隙度大。 ●与基岩（母岩）之间没有明 显界限；和母岩在成分上有直接的关 系（过渡）。 ●粒度成分和矿物成分受气候和 母岩岩性的控制。其发育情况还和地 形有关。孔隙度↑、强度↓、压缩性 ↑，均质性差，但具有一定的结构强 度。
1、土按照堆积年代划 分
老堆积土 一般堆积土
新近堆积土
二、土的工程分类
2、土根据地质成因划 分 残积土 坡积土 洪积土 冲积土 湖积土 海积土 冰积土 风积土
二、土的工程分类
3、土根据有机质含量划分
无机土
有机质土 泥炭质土
泥炭
二、土的工程分类
4、特殊性土 湿陷性土 红粘土 软土（淤泥和淤泥质土） 填土 多年冻土 膨胀土 盐渍土
河口三角洲相
成因：河流搬运的大量泥砂，在河流入海口或入湖口沉积形成 弧顶朝海，顶端向陆的巨大三角形堆积体 特点：厚度可达数百米；水上部分为砂土或粘性土，水下部分 由海、湖堆积物混合而成；此种沉积层为新近沉积层；含水量 大，压缩性高，承载力低。作为建筑地基，应慎重对待。但有 时三角洲冲积土的最上层，由于经过长期的压实和干燥，形成 所谓硬壳层，承载力较下面的高，可以作为低层建筑物地基。
四、膨胀土
对工程影响
湖南某高架灌渠支墩因膨胀土地基而倾斜
五、填土
填土是一定的地质、地貌和社会历史 条件下，由于人类活动而堆填的土。
在我国大多数古老城市的地 表面，普遍覆盖一层人工杂 填土堆积层。这种填土无论 其物质组成，分布特征和工 程性质均相当复杂，且具有 地区性特点。
五、填土
人工填土的工程性质与天然沉积土比较 有很大不同：
学沉积物组成。离海岸越近，颗粒越粗；离海岸越远，颗 粒越细。层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度 低。
陆坡沉积物：主要是有机质软泥，成分均一。 深海沉积物：主要是有机质软泥。
海积土
冰积土
由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。颗粒粒径变 化较大，土质也不均匀。
风积土
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物 被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下 堆积起来的一类土。
沿水平方向：地势高处，天然含水量、孔隙比、压缩性
均较低，强度高。地势低处，则相反；
裂隙对红粘土强度和稳定性影响：裂隙破坏了土体的
整体性和连续性，使土体强度显著降低，土体沿裂隙面成 脆性破坏。
三、红黏土
红黏土地基评价：
• 红黏土的表层，为良好地基。可充分利用其作为天然地基 持力层，基础宜尽量浅埋。 • 红黏土的底层，接近下卧基岩面附近，尤其在基岩面低洼 处，因地下水积聚，常呈软塑－流塑状态，强度低，压缩 性高，容易引起地基不均匀沉降。应注意查清基岩面起伏 状况，并进行必要的处理。 • 红黏土强度高，压缩性低，对于一般建筑物，地基承载 力由强度控制，不考虑地基变形；但由于有些地方的红 黏土厚度和性质很不均匀，从而容易形成很大沉降差， 基础设计时以变形作为控制依据。 • 考虑红粘土物理性质指标的垂直向变化，划分土质单元、 分层统计、确定设计参数、按多层地基进行计算