各类土的工程地质
土的工程分类和特殊性土(工程地质课件)
结构性差， 用手扰动原 状土时极易 变软，塑性 较低的土还 有振动水析 现象
在完整的剖面中无粒状结 核体，但可能含有圆形及 亚圆形钙质结核体（如礓 结石）或贝壳等，在城镇 附近可能含有少量碎砖、 瓦片、陶瓷、铜币或朽木 等人类活动遗物
二、土的野外鉴别
细粒土的简易鉴别
土在可塑时
半 固 态 时 的 硬 塑 ~可塑态时的后捻 土 条 可 搓 成
二、盐渍土类型
按地理分布看：滨海型、冲积平原型、内陆型 按所含盐类分： 1. 氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有很大的塑性和压缩性。
常称为湿盐土。 2. 硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水干燥时体积缩小，周期
性松胀变化使土的结构破坏。常称为松胀盐土。 3. 碳酸盐型：具明显碱性反应。潮湿时具很大的亲水性、塑
干强度
感和光滑度
的最小直径 （mm）
韧性
低-中 中-高 中-高 高-很高
粉粒为主，有砂感，稍 有黏性，捻面较粗糙， >3或3-2 无光泽
含砂砾，有黏性，稍有 滑腻感，捻面较光滑， 2-1 稍有光泽
粉粒较多，有黏性，稍 有 滑 腻 感 ， 捻 面 较 光 滑 ，2-1 稍有光泽
无砂感，黏性大，滑腻 感强，捻面光滑，有光 <1 泽
湿土搓条情况
土条（长度不短于手 掌），手持一端不易
能搓成0.5~2mm的土条
能搓成2~3mm的土条
断裂
坚硬，类似陶器碎片，
干土的性质
用锤击方可打碎，不 用锤易击碎，用手难捏碎 用手很易捏碎
易击成粉末
二、土的野外鉴别
沉积环境
新近沉积土野外鉴别
颜色
结构性
含有物
河冲表已沟滥区漫填积层、滩塞扇、谷、的和（古山湖河河锥前、道道）洪塘泛的，、、较呈或有时带深褐灰机灰、而色质黑暗，暗较色，黄含多
12土的工程地质分类概述2009.
混合土漂石 BSl （漂石粒>50%） 混合土卵石CbCl （漂石粒≤50%）
级粉配土良质好砾的G砾MGW（（细C粒u≥为5，粉C土c=）1~3） 粘级配土不质良砾的G砾CG（P（细不粒同为时粘满足土C）u， Cc）
—
含细粒土砾GF
砾（细粒<5%）
砾类土 含细粒土砾(细粒=5%~15%)
粗粒土 （砾类>50%） 细粒土质砾(细粒=15%~50%)
低液限粉土 ML 高液限粉土 MH
（粗粒<25%） 粘土
低液限粘土 CL （A线以上或Ip≥10） 高液限粘土 CH
含砾低液限粉土 MLG
含砾的细粒土 （砾粒>砂粒）
含砾高液限粉土 MHG 含砾低液限粘土 CLG
含粗粒的细粒土
含砾高液限粘土 CHG
（粗粒=25%~50%） 含砂的细粒土 （砾粒>砂粒）
水利部分类中的塑性图
Ip
B线
（wL=42%）
C线 （wL=26%）
CH
A线 Ip=0.66(wL-20)
CL
Ip=4 ML
CI MH或OH
OI或ML
wL
CH：高液限粘土 MH：高液限粉土
CL：低液限粘土 ML：低液限粉土
国家标准《土的分类标准》（GBJ145-90）中 的塑性图
Ip
B线
（wL=40%）
A线
Ip=0.63(wL-20)
CL(CLO)
CH(CHO)
Ip=10
Ip=7
ML(MLO)
MH(MHO) wL
建筑地基基础设计规范-GBJ7-89分类法
岩石 碎石土 砂土 土 粉土 粘性土 人工填土
建设部分类法
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。
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。
土的工程地质特征
土的工程地质特征土是第四纪以来地壳表层的最新沉积物，未经胶结成岩，常称为松散土一、土的分类土的颗粒分组：《铁路工程岩石分类标准》按颗粒级配，土分为碎石类土、砂类土、粉土、粘性土按土的成因，土分为残积土、坡积土、冲积土、淤积土、风积土、崩积土等特殊土是具有特殊的成分、状态、结构特征，而且具有特殊工程性质的土。
特殊土分为黄土、膨胀土、软土、冻土、红粘土、盐渍土、填土。
二、特殊土的工程性质（一）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。
黄土的特征：I. 颜色为淡黄、褐色或灰黄色；II. 粒度成分以粉土为主，约占有60%〜70%，—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；VI. 具有湿陷性。
具有（I~V ）项特征的为标准黄土，只有其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质土。
具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土。
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，在兰州市七里河区西津村。
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。
黄土的分类：1. 按生成年代分类老黄土下更新世Q1 （午城黄土）中更新世Q2 （离石黄土）新黄土上更新世Q3 （马兰黄土）全新世Q41 、新近堆积的黄土：全新世Q422. 按生成过程分类：风积、坡积、残积、洪积、冲积等3. 按塑性指数IP 分类黄土质粘土IP> 17黄土质砂粘土7v IP<17黄土质粘砂土 1 v IP<7黄土质砂土IP<14. 按湿陷性分类（1 ）湿陷性：自重湿陷性非自重湿陷性（2）非湿陷性划分自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，对工程建设有明显的现实意义。
各类土的工程地质特性
第四章各类土的工程地质特性一、一般土的工程地质特性一般土按粒度成分特点，常分为巨粒土、粗粒土及细粒土三大类。
巨粒土和粗粒土为无粘性土，细粒土为粘性土。
粗粒土又分为砾类土和砂类土。
巨粒土和粗粒土的工程地质性质主要取决于粒度成分和土粒排列的松密情况，这些成分和结构特性直接决定着土的孔隙性、透水性、和力学性质。
细粒土的性质取决于粒间连结特性（稠度状态）和密实度，这些都与土中粘粒含量、矿物亲水性及水和土粒相互作用有关。
砾类土和砂类土为单粒结构；细粒土为团聚结构。
二、几种特殊土的工程地质特征1、淤泥类土淤泥类土是指在静水或水流缓慢的环境中沉积，有微生物参与作用的条件形成的，含较多有机质，疏松软弱（天然孔隙比大于1，含水率大于液限）的细粒土。
孔隙比大于1.5的称为淤泥，小于1.5大于1的称为淤泥质土。
工程地质性质的基本特点：①高孔隙比，高含水率，含水率大于液限②透水性极若③高压缩性④抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关。
由于这类土饱水而结构疏松，所以在振动等强烈扰动下其强度也会剧烈降低，甚至液化变为悬液。
这种现象称为触变性。
同时还具有蠕变性。
淤泥类土的成分和结构是决定其工程地质性质的根本因素。
有机物和粘粒含量越多，土的亲水性越强，则压缩性越高；孔隙比越大，含水率越高，压缩性越高，强度越低，灵敏度越大，性质越差。
2、黄土黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物。
颜色多呈黄色、淡黄色或褐黄色，颗粒组成以粉粒为主，粒度大小较均匀。
天然剖面上垂直节理发育。
被水浸润后显著沉陷（湿陷性）。
一般工程地质性质：①密度小，孔隙率大②含水较少③塑性较弱④透水性较强⑤抗水性弱⑥压缩性中等，抗剪强度较高。
⑦具有湿陷性（自重湿陷和非自重湿陷）湿陷系数，自重湿陷系数3、膨胀土又称胀缩土，系指随含水量的增加而膨胀，随含水量的减少而收缩，具有明显膨胀和收缩特性的细粒土。
成分和结构特征：粘粒含量高，一般35%以上。
矿物成分以蒙脱石和伊利石为主，高岭石含量较少。
工程地质土的分类
工程地质：土的分类土的分类土的级别土的名称坚实系数f密度(kg/m3)开挖方法及工具一类土（松软土）Ⅰ砂土、粉土、冲积砂土层；疏松的种植土、淤泥（泥炭）0.5~0.6600~1500用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土（普通土）Ⅱ粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉质混卵（碎）石；种植土、填土0.6~0.81100~160用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土（坚土）Ⅲ软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土，压实的填土0.8~1.1750~190主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土(砂砾坚土) Ⅳ坚硬密实的粘性土或黄土；汗碎石、卵石的中等密实是粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砾石；软泥灰岩1.0~1.51900整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土（软石）Ⅴ~Ⅵ硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石灰岩1.5~4.1100~270用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土（次坚石）Ⅶ~Ⅸ泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩4.0~10.02200~290用爆破方法开挖，部分用风镐七类土（坚石）Ⅹ~ⅫⅠ大理岩、辉绿岩；玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化安山岩、玄武岩10.0~18.02500~310用爆破方法开挖八类土（特坚石）ⅪⅤ~ⅩⅥ安山岩、玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩、角闪岩18.0~25.0以上2700~330用爆破方法开挖。
工程地质学_第4章 各类土的工程地质特征
❖ 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。
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（三）细粒土的工程地质性质 颗粒细小，粘粒含量多，含亲水性矿物较多，团聚 结构，结合水连结或胶结，孔隙细小而数量多，透
水性弱，随含水量 的变化表现出不同的稠度状态，
如塑性、膨胀性、收缩性等；压缩性较高，过程慢，
抗剪强度以c 为主。性质与粘粒含量、 、e 密切
相关。 工程地质评价： 坚硬硬塑粘性土作地基，承载力高；软塑—承载力 低，过量沉降或失稳，边坡滑动。
4.2 特殊土的工程地质特征
一、淤泥类土 指在静水或缓慢流水条件下、在有微生物参与下
沉积的，含较多有机质，天然含水率比 l 、
e 天然孔隙 e >1的疏松软弱粉质粘性土。 淤泥类土 淤泥 e>1.5 淤泥类土1.5>e>1
一、淤泥类土
（一）物质组成和结构特点： 1．粒度上主要是粉质粘土和粉质砂土 2．含大量粘土矿物和部分石英、长石、云 母；有机质含量较多（5％～15％）。 3．呈灰、灰蓝、灰绿和灰黑等暗淡的颜色， 污染手指并有臭味。 4．结构常为蜂窝状、疏松多孔，定向排列 明显、层理较发育，常具薄层状构造。
黄土塬
黄土峁
黄土梁
（一）黄土划分
1.老黄土：以 Q1午城黄土和Q2 离石黄土为代表，沉积 时代早，土质密室，不具湿陷性；
2.新黄土：包括Q3马兰黄土及 Q4 现代黄土，结构疏松 多孔，具湿陷性，与工程建筑密切相关；
3.新近沉积的黄土：Q42 最近沉积黄土，土疏松多孔， 压缩性高，湿陷性不一，分布在局部地区。 典型黄土：黄色、粉粒为主、富含碳酸钙、大孔 隙和垂直解理发育，具湿陷性。 黄土状土：不完全具备典型黄土特点。
（二）砂类土（S）的工程地质性质 土中粘粒较少，以砂粒为主，以原生矿物石英、云 母为主；单粒结构，无连结，孔隙大，透水性强， 压缩性较低，压缩过程快，抗剪强度高， 值较大。 粉砂、细砂尤其是饱水细砂粉砂，易振动液化。 工程地质评价 ： 1.砾砂、粗砂、中砂是建筑物良好地基，也是建筑好 材料，开挖漏水，水工建筑物漏水； 2.细砂、粉砂性质差，压缩性较高， 较小。
粉土
粒径大于0.075mm的颗粒含量小于 全质量50%而塑性指数Ip≤10的土
粘性土
塑性指数Ip>10的土
10<Ip≤17的土 粉质粘土 Ip>17的土 粘土
二、一般土的工程地质特征
（一）砾类土（G）的工程地质性质 颗粒粗大，矿物成分以岩屑、原生长石、石英、云母 为主；单粒结构，孔隙大，无连结，透水性极强，压 缩性低， 值大，抗剪强度高。 工程地质评价： 1.砾类土是建筑良好的地基，承载力高，是混凝土良 好的骨料； 2.作坝基或渠道边旁、底板时产生严重渗漏，作 建筑地基开挖漏水量大。
5.抗剪强度很低，c , 小
6.较显著的触变性和蠕变性
二、淤泥类土
（三）工程地质评价
淤泥类土不宜做建筑地基，高压缩性，低 抗剪性，承载力低，做地基主要问题是产 生过量沉降，规定淤泥类土用含水量查表 定承载力。
二散堆积物.黄土颜色 呈黄色，颗粒成分以粉粒为主,富Caco3,有肉眼可见 的大孔隙,天然剖面上垂直节理发育,被水浸湿后土体 显著沉陷(湿陷土),具上述特征的土称为典型黄土； 而与之相似,但缺少个别特征的土称为黄土状土。典 型黄土和黄土状土统称黄土类土,简称黄土。
第四章
各类土的工程地质 性质
第四章
§ 4.1 一般土的工程地 质特征
§ 4.2 特殊土的工程地
质特征
link
§ 4.1 一般土的工程地质特征
一、一般土按粒度成分分类
巨粒土或含巨粒土
一般土
砾类土
粗粒土 砂类土
细粒土 粉土
粉质粘土
粘土
粘土
建筑地基基础设计规范-GB50007-2002 分类法
地基土
一、淤泥类土
（二）工程地质特征 1.高孔隙比，结构疏松多孔，孔隙比常见值为 1.0~2.0； 2.高含水量，液限一般为40％~60％，饱和度一 般>95％，天然含水率多为50~70％。未扰动时， 处于软塑状态，一经扰动，结构破坏，处于流动 状态; 3.透水性极弱，一般垂直方向地渗透系数较水平 方向小些; 4.高压缩性，压缩系数0.7-1.5PMa,过程慢;
岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土
碎石土
土的名称
颗粒形状
粒组含量
漂石 块石
圆形及亚圆形为主 粒径大于200mm的颗
棱角形为主
粒超过全质量50%
卵石 碎石
圆砾 角砾
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于20mm的颗 粒超过全质量50%
粒径大于2mm的颗 粒超过全质量50%
砂土
s
土的名称
砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂
粒组含量
粒径大于2mm的颗粒 占全质量25 -- 50%
粒径大于0.5mm的颗 粒超过全质量50%
粒径大于0.25mm的 颗粒超过全质量50%
粒径大于0.075mm的 颗粒超过全质量85%
粒径大于0.075mm的 颗粒超过全质量50%
按塑性指数分类，按塑性图分类
二、黄土类土
（四）黄土的湿陷性的评价
1.黄土的湿陷性:黄土在一压力作用下受水浸湿后，结构迅 速破坏而产生显著附加沉陷的性能。
产生的原因：它具有明显的遇水连结减弱。
2.湿陷系数 的定义，计算式。以P=0.2MPa为准测得的
3.自来重判湿断陷湿系陷数性：，s 4、计算自重湿陷s 量
<0.015,非湿陷性黄土。
二、黄土类土
（三）黄土的工程地质性质
1.塑性较弱, I p 8 ~ 14 ； 2.含水较少； 3.透水性较强，疏松多孔，未经很好压实，大孔隙发
育； 4.结构疏松多孔，孔隙比为0.8~1.1； 5.强度较高，因为压缩中等，抗剪强度较高； 6.抗水性弱，浸水后明显湿陷，遇水强烈崩解，膨胀
量较小，但失水收缩较明显；
二、黄土类土
（二）黄土的成分、结构
1.粒度成分以粉土颗粒（0.05~0.005mm）为主，约 占60％，颗粒细小均匀；
2.矿物成分以碎屑矿物为主，其中石英含量超过一半， 长石30%~40%，碳酸钙较多（8%~17%），少量粘 土矿物（水云母为主），少量有机质，含易溶、中 溶盐，矿物亲水性差；
3.典型黄土是粒状架空点接触结构，疏松多孔，未经 很好压实，胶结连结和粘粒吸附的结合水连结，连 结强，遇水结构遭破坏；