土石方工程_土的工程性質及分類概要

1、 一、土的生成與特性一、土的生成與特性 （一）土的生成（一）土的生成 不同的風化作用，形成不同性質的土。風化作用有不同的風化作用，形成不同性質的土。風化作用有下列三種：下列三種： 1.物理風化物理風化總稱無粘性土?？偡Q無粘性土。 2.化學風化化學風化巖石碎屑與水、氧氣和二氧化碳等物巖石碎屑與水、氧氣和二氧化碳等物質接觸，產生一種新的成份質接觸，產生一種新的成份次生礦物，總稱為次生礦物，總稱為粘性土。粘性土。 3.生物風化生物風化由動、植物和人類活動對巖體造成的由動、植物和人類活動對巖體造成的破壞，稱生物風化。破壞，稱生物風化。 （二）土的特性 1.壓縮性大壓縮性大 彈性模量（土稱變形模量）飽和

2、細砂的壓縮性比彈性模量（土稱變形模量）飽和細砂的壓縮性比 C20混凝土大混凝土大1600倍。粘性土壓縮性往往比飽和細砂還要倍。粘性土壓縮性往往比飽和細砂還要大。大。 2.強度低強度低 土的強度指抗剪強度。土的強度指抗剪強度。 3.透水性大透水性大二、土的三相組成二、土的三相組成n土由礦物固體顆粒、水和氣體三部分組成，稱為土的土由礦物固體顆粒、水和氣體三部分組成，稱為土的三相組成。三相組成。n固體氣體（液體固體氣體（液體0）為干土。）為干土。干粘土堅硬，干砂松干粘土堅硬，干砂松散；散；n固體液體氣體為濕土。固體液體氣體為濕土。濕的粘土多為可塑狀態(tài)；濕的粘土多為可塑狀態(tài)；n固體液體（氣體固體液體（

3、氣體0）為飽和土。）為飽和土。飽和粉細砂受震動飽和粉細砂受震動可能產生液化；飽和粘土地基沉降需很長時間才能穩(wěn)可能產生液化；飽和粘土地基沉降需很長時間才能穩(wěn)定。定。 三、土的三相比例指標三、土的三相比例指標（一）實測指標（一）實測指標 1、土的密度（、土的密度（） 定義：定義：原土狀態(tài)下，單位體積的土的質量。原土狀態(tài)下，單位體積的土的質量。 公式：公式： 單位：單位：g/cm3、t/m3 試驗測定方法：試驗測定方法：環(huán)刀法環(huán)刀法 通常，通常，砂土=1.62.0 t/m3； 粘性土和粉土=1.82.0 t/m3Vm2、土的相對密度（比重、土的相對密度（比重 ）定義：定義：土粒密度與40C時純水密度

4、之比。公式：公式： 無量綱數值上等于土粒密度,同一類土比重變化幅度較小。試驗測定方法：試驗測定方法：比重瓶法3、土的含水量（、土的含水量（ ）定義：定義：土中水的質量與土粒質量之比（%）。公式公式:試驗測定方法：試驗測定方法：烘干法含水量是表示土濕度的一個重要指標。同一類土其強度隨著含水量的增大而降低,對粘性土、粉土影響較大，對粉砂、細砂稍有影響，對碎石土等無影響。11wsssVmdsd%100wsmm 4、土的重度（、土的重度（） 定義：定義：單位體積土所受的重力。 公式：公式： 單位：單位：kN/m3 通常，砂土=16 20 kN/m3； 粘性土和粉土=1820 kN/m3 5、土的干密度

5、（、土的干密度（ ） 定義：定義：單位體積土中土粒質量。 公式：公式： 工程上常以土的干密度來評價土的密實程度，常用來控 制填土的施工質量，其值一般為1.3 1.8 t/m3。ggVmVGdVmsd 6、土的飽和重度（ ） 定義：土中孔隙完全被水充滿時土的重度。 公式： 土的飽和重度一般為1823 7、土的孔隙比（ ） 定義：土中孔隙體積與土粒體積之比。 公式： 小數表示 孔隙比是表示土的密實程度密實程度的一個重要指標。粘性土和粉土的孔隙比變化較大。一般，1.0的土是疏松的，壓縮性高。satVVGVssatw3/10mkNgww3/mkNsVVVe eee 8、土的孔隙率（ ） 定義：土中孔隙

6、體積與總體積之比。 公式： 9、土的飽和度（ ） 定義：土中水的體積與孔隙體積之比。用百分數表示 公式： 表1-3 砂土濕度狀態(tài)的劃分%100VVnVnrS%100VwrVVS濕 度稍 濕很 濕飽 和飽和度 50%50%80%rSrSrS四、無粘性土的密實度四、無粘性土的密實度（一）無粘性土（一）無粘性土 泛指砂土和碎石土泛指砂土和碎石土。（二）判別砂土密實度的方法（二）判別砂土密實度的方法（P9） 1、用天然孔隙比的大小判別；、用天然孔隙比的大小判別； 2、用砂土相對密度判別；、用砂土相對密度判別； 判別公式：判別公式： 3、現場標準貫入試驗錘擊數（、現場標準貫入試驗錘擊數（N）判別；）判別

7、； 4、野外鑒別、野外鑒別 minmaxeeeeDr五、粘性土的物理特性五、粘性土的物理特性（一）界限含水量（一）界限含水量定義：定義：粘性土從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的分界含水量。粘性土從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的分界含水量。種類：種類：液限（液限（ ）、塑限（）、塑限（ ）、縮限（）、縮限（ ）（二）塑性指數和液性指數（二）塑性指數和液性指數1、塑性指數：、塑性指數：液限和塑限（省去液限和塑限（省去%）的差值。）的差值。 塑性指數能全面反映影響粘性土的各種因素，規(guī)范按塑性指數能全面反映影響粘性土的各種因素，規(guī)范按塑性指數對粘性土分類。塑性指數對粘性土分類。 pLspLpI 2、液性指數 定義：定義

8、：粘性土的含水量和塑限的差值（省去粘性土的含水量和塑限的差值（省去%）與塑性指數）與塑性指數之比。之比。 公式：公式： 液性指數是判別粘性土軟硬狀態(tài)的指標，根據液性指數的液性指數是判別粘性土軟硬狀態(tài)的指標，根據液性指數的不同，可將粘性土劃分為以下幾種：不同，可將粘性土劃分為以下幾種： 表1-5 粘性土狀態(tài)的劃分 pppLpLII狀 態(tài)堅 硬硬 塑可 塑軟 塑 流 塑液性指數 00 0.250.25 0.750.751.0LILILILILI六、土的分類六、土的分類（一）土的工程分類：（一）土的工程分類：分為松軟土、普通土、堅土、砂分為松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石

9、等礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石等8類類16級級（二）地基土的分類（二）地基土的分類 1.巖石巖石工程性質：微風化的硬質巖石為最優(yōu)良的地基。強風化的工程性質：微風化的硬質巖石為最優(yōu)良的地基。強風化的軟質巖石工程性質差。軟質巖石工程性質差。2.碎石土碎石土定義：粒徑定義：粒徑d2mm的顆粒含量超過的顆粒含量超過50%的土稱碎石土。的土稱碎石土。定名：粒徑由大至小分漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫、定名：粒徑由大至小分漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫、角礫六種，見表角礫六種，見表15。 表表15碎石土定名碎石土定名土的名稱土的名稱顆粒形狀顆粒形狀粒組含量粒組含量漂石漂石圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為

10、主粒徑大于粒徑大于200mm的顆粒超的顆粒超過全重過全重50%塊石塊石棱角形為主棱角形為主卵石卵石圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主粒徑大于粒徑大于20mm的顆粒超過的顆粒超過全重全重50%碎石碎石棱角形為主棱角形為主圓礫圓礫圓形及亞圓形為主圓形及亞圓形為主粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒超過的顆粒超過全重全重50%角礫角礫棱角形為主棱角形為主3.砂土砂土定義：定義：粒徑粒徑d2mm的顆粒含量不超過全重的顆粒含量不超過全重50%，且，且d0.075mm的顆粒超過全重的顆粒超過全重50%的土，稱砂土。的土，稱砂土。定名：定名：粒徑由大到小分為礫砂、粗砂、中砂、細砂、粉砂粒徑由大到小分為礫砂、粗砂、中砂

11、、細砂、粉砂五種，見表五種，見表17。當砂土中，粒徑小于當砂土中，粒徑小于0.075mm的土的的土的IP10時，應以時，應以“含粘性土含粘性土”定名，如含粘性土粒砂。定名，如含粘性土粒砂。工程性質：常見的礫砂、粗砂、中砂為良好地基；粉細工程性質：常見的礫砂、粗砂、中砂為良好地基；粉細砂要具體分析，如為飽和疏松狀態(tài)，則為不良地基。砂要具體分析，如為飽和疏松狀態(tài)，則為不良地基。表表17砂土定名砂土定名土的名稱土的名稱粒粒 組組 含含 量量礫砂礫砂粒徑大于粒徑大于2mm的顆粒占全重的顆粒占全重2550%粒砂粒砂粒徑大于粒徑大于0.5mm的顆粒占全重的顆粒占全重50%中砂中砂粒徑大于粒徑大于0.25m

12、m的顆粒占全重的顆粒占全重50%細砂細砂粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒占全重的顆粒占全重85%粉砂粉砂粒徑大于粒徑大于0.075mm的顆粒占全重的顆粒占全重50%4.粉土粉土粉土的性質介于粘性土與砂土之間。粉土的性質介于粘性土與砂土之間。密實度：根據天然孔隙比的大小，可分為密實、中密、稍密實度：根據天然孔隙比的大小，可分為密實、中密、稍密。密。濕度：根據飽和度分為三等：稍濕、很濕、飽和。濕度：根據飽和度分為三等：稍濕、很濕、飽和。工程性質：密實粉土性質好，飽和稍密的粉土地震時易產工程性質：密實粉土性質好，飽和稍密的粉土地震時易產生液化，為不良地基。生液化，為不良地基。 5、粘性土 指塑性

13、指數大于指塑性指數大于10的土。的土。 分為粉質粘土和粘土。分為粉質粘土和粘土。土的名稱粉質粘土粘 土塑性指數10 17大于176、人工填土指人類活動形成的堆積物。指人類活動形成的堆積物。按堆積物的成份分為：按堆積物的成份分為：素填土：素填土：由碎石土、砂土、粉土、黏性土等組成的填土。由碎石土、砂土、粉土、黏性土等組成的填土。雜填土：雜填土：含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土。含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土。沖填土：沖填土：由水力充填泥沙形成的填土。由水力充填泥沙形成的填土。七、土的工程性質七、土的工程性質（一）壓實性（一）壓實性 壓實是指用靜力、振動、沖擊等機械方法將

14、土中孔壓實是指用靜力、振動、沖擊等機械方法將土中孔隙減少的過程。隙減少的過程。 土的壓實效果決定于土的壓實效果決定于壓實能量壓實能量和和含水量含水量。 * 最優(yōu)含水量：最優(yōu)含水量：在一定的壓實能量下，使土最易被在一定的壓實能量下，使土最易被壓實且能達到最大干密度時的含水量。用壓實且能達到最大干密度時的含水量。用 表示。表示。 * 最大干密度：最大干密度：與最優(yōu)含水量相對應的干密度。用與最優(yōu)含水量相對應的干密度。用 表示。表示。 * 壓實系數：壓實系數：施工時所控制的干密度與最大干密度之施工時所控制的干密度與最大干密度之比。用比。用 表示。在地基土受力層范圍內要求達到表示。在地基土受力層范圍內要

15、求達到0.940.96 。opmaxc 試驗證明試驗證明：w最佳含水量約與土的塑限相近，大致為最佳含水量約與土的塑限相近，大致為 ；粉土；粉土取取1418。w最佳含水量與壓實能量有關，在填土壓實程度不足時，可改最佳含水量與壓實能量有關，在填土壓實程度不足時，可改用大的壓實能量補夯。用大的壓實能量補夯。w在同類土中顆粒級配對壓實效果影響很大，不均勻的容易壓在同類土中顆粒級配對壓實效果影響很大，不均勻的容易壓實，均勻的不容易壓實。實，均勻的不容易壓實。w粘性土在最佳含水量時，壓實到最大干密度，其飽和度一般粘性土在最佳含水量時，壓實到最大干密度，其飽和度一般在在80%左右。左右。2pop （二）土的

16、可松性（二）土的可松性 天然土經開挖后，其體積因松散而增加，雖然振動夯實，仍然不能完全天然土經開挖后，其體積因松散而增加，雖然振動夯實，仍然不能完全復原，土的這種性質稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數表示，復原，土的這種性質稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數表示，即即 w式中式中:w 土的最初可松性系數；土的最初可松性系數；w 最終可松性系數；最終可松性系數；wV1土在天然狀態(tài)下的體積，土在天然狀態(tài)下的體積，m3;wV2土挖出后在松散狀態(tài)下的體積，土挖出后在松散狀態(tài)下的體積，m3;wV3土經壓（夯）實后的體積，土經壓（夯）實后的體積，m3。 在土方工程中，最初可松性系數用以計算挖方裝運

17、車輛及挖方機械的重在土方工程中，最初可松性系數用以計算挖方裝運車輛及挖方機械的重要參數；最終可松性系數是計算填方時所需填土方量的重要參數。要參數；最終可松性系數是計算填方時所需填土方量的重要參數。12VVKs13VVKssKsK（三）土的壓縮性（三）土的壓縮性w定義：地基土在壓力作用下體積減少的性質； (P15)w壓縮系數（Mpa-1）w =（e1- e2）/（p2- p1）w e1、 e2：壓力為p1、 p2時土的孔隙比（孔隙體積/土粒體積）w p1：工程實踐中取100MPaw p2：工程實踐中取200MPaw0. 1 Mpa-1 低壓縮性土w0. 1 Mpa-1 0. 5 Mpa-1 中壓

18、縮性土w0. 5 Mpa-1 高壓縮性土作業(yè)作業(yè)w1.某工程開挖基坑土方工程量為6500m3，混凝土基礎和地下室占有體積為3200m3 ，則應預留多少回填土（松散狀態(tài)土）？若多余土方外運，外運土方為多少？如果用斗容量為3m3的汽車外運，需運幾車？（已知土的最初可松性系數為1.27，最終可松性系數為1.05）w2.某梯形溝槽長200m，上口寬6m，底寬3m，槽深3m，在其底部直接鋪設DN1000鋼管，試計算挖土方量、填土方量、外運土方量。（計算時省略管壁厚度，設土的最初可松性系數為1.27，最終可松性系數為1.05）w1.解：預留松散狀態(tài)土量為w V留=(V挖-V基) Ks/Ksw =(6500-3200) 1.27/1.05=