礦物、巖石與土-巖土的工程分類（工程地質(zhì)課件）

知識點9：巖土的工程分類9.1概述

巖土的工程分類，就是把不同的巖土分別放置到各個具有相近性質(zhì)的組合種類中去，目的是為了盡可能地根據(jù)同類巖土中已知的性質(zhì)特征去評價其它巖土，或為人們提供一個可供采用的描述與評價巖土的方法。工程建筑所用的巖石工程分類，主要是根據(jù)工程開挖和評價巖體穩(wěn)定性以及設(shè)計支撐系統(tǒng)的需要，采用各種性質(zhì)為指標(biāo)進行分類。

目前，巖土的分類方法尚未統(tǒng)一，我們國家存在著：地質(zhì)礦產(chǎn)部門標(biāo)準(zhǔn)、工民建標(biāo)準(zhǔn)、水利部標(biāo)準(zhǔn)、鐵道部標(biāo)準(zhǔn)、交通部標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一國家標(biāo)準(zhǔn)等。

巖土的分類標(biāo)準(zhǔn)，一是簡明的原則，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要其測定方法簡單，方便使用。二是工程特性差異的原則，即同類土的工程性質(zhì)最大程度相似，異類土的工程性質(zhì)顯著差異。9.2巖土的三級分類法

第一級分類：是地質(zhì)成因類型分類法，主要按巖土的成因和形成年代作為分類標(biāo)準(zhǔn)。

第二級分類：是土質(zhì)類型分類法，它側(cè)重于把土作為建筑材料，特別是用來作路堤、土壩和填土地基等工程的建筑材料，以擾動土為基本分類對象，注重土的組成，不考慮土的天然結(jié)構(gòu)性。

第三級分類：是工程建筑類型分類法。側(cè)重于把土作為建筑地基和環(huán)境，故以原狀土為基本對象。因此，除考慮土的組成外，很注重土得天然結(jié)構(gòu)性及其所處狀態(tài)，以期提供更好的工程設(shè)計施工所需要的資料。9.3巖土的工程分類巖土按地質(zhì)成因分類，是一種基本分類巖土巖石巖漿巖花崗巖、玄武巖、流紋巖等，常見全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)、半晶質(zhì)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有氣孔、流紋等構(gòu)造。巖石有特定的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物組合；顆粒間聯(lián)結(jié)牢固，形成整體或具有節(jié)理、裂隙。沉積巖礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r等，常見層理構(gòu)造、古代生物遺跡、有干裂、孔隙、結(jié)核等。變質(zhì)巖板巖、片巖、千枚巖、片麻巖，常見片理構(gòu)造、片麻構(gòu)造、板狀構(gòu)造等土殘積土是巖石經(jīng)風(fēng)化后未被搬運而殘留于原地的碎屑堆積物，它的基本特征是顆粒表面粗糙、多棱角、顆粒大小不一，無分選、無層理，厚度變化較大土具有三個重要特點，即：(1)分散性：顆粒之間無粘結(jié)或弱粘結(jié)，存在大量孔隙，可以透水、透氣；(2)復(fù)雜性：土往往是由固體顆粒、水和氣體組成的三相體系，三相之間質(zhì)和量的變化直接影響它的工程性質(zhì)；(3)自然易變性：土是在自然界漫長的地質(zhì)歷史時期演化形成的多礦物組合體，性質(zhì)復(fù)雜，不均勻，且隨時間還在不斷變化。坡積土殘積土受重力和暫時性流水(雨水、雪水)的作用，搬運到山坡或坡腳處沉積起來的土，坡積土粒度有一定的分選性和局部層理，顆粒小，有棱角，厚度小。洪積土殘積土和坡積土受洪水沖刷、搬運，在山溝出口處或山前平原沉積下來的土，隨離山遠近有一定的分選性，顆粒有一定的磨圓。沖積土河流的流水作用搬運到河谷坡降平緩的地帶沉積起來的土，這類土經(jīng)過長距離的搬運，顆粒是有較好的分選性和磨圓度，常具有層理。湖積土在湖泊及沼澤等極為緩慢水流或靜水條件下沉積起來的土，這類土除了含大量細微顆粒外，常拌有生物化學(xué)作用所形成的有機物，成為具有特殊性質(zhì)的淤泥或淤泥質(zhì)土。海積土由河流流水搬運到海洋環(huán)境下沉積下來的土。風(fēng)積土由風(fēng)力搬運形成的土，其顆粒磨圓度好，分選性好，我國西北黃土就是典型的風(fēng)積土9.3巖土的工程分類《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTGD63-2007)分類，把地基巖土分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊巖性土，共六大類。地基巖土1、巖石2、碎石土3、砂土4、粉土5、粘性土6、特殊巖性土上部為砂土下部為卵石土中密、C=0KPa、φ=30°9.3巖土的工程分類《公路土工試驗規(guī)程》（JTJ-051-93）中土的工程分類，把土劃分為：巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土，四類，計11種。漂石土卵石土礫類土砂類土粉質(zhì)土粘質(zhì)土有機質(zhì)土黃土膨脹土紅粘土鹽漬土巨粒土粗粒土細粒土特殊土土9.3巖土的工程分類本辦法主要是從路用建筑材料的角度進行的分類。一般地，巨粒土是良好的路基材料，級配良好的礫石混合料是良好的路基路面材料，砂性土是施工效果最優(yōu)的路基建材；細粒土質(zhì)砂是修筑路基的良好材料。粘性土是較常見、效果也較好的路基路面建材；粉質(zhì)土為最差的筑路材料，容易引起路基病害；有機質(zhì)土(如泥炭、腐殖土等)不宜作路基填料。9.3巖土的工程分類《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）巖體基本質(zhì)量等級分類標(biāo)準(zhǔn)。先把巖石分為堅硬程度、完整程度兩個自然屬性。然后把巖石按堅硬程度、完整程度分別劃分為五級。最后把堅硬程度、完整程度兩個自然屬性的綜合效果，作為巖體基本質(zhì)量等級，來評價巖石的工程性質(zhì)，據(jù)此可判斷巖體爆破（或開挖）的難易程度。巖體基本質(zhì)量級別分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，共五級。其中：Ⅰ級巖石工程性質(zhì)最好；Ⅴ級巖石工程性質(zhì)最差。9.3巖土的工程分類

完整程度堅硬程度完整較完整較破碎破碎極破碎堅硬巖ⅠⅡⅢⅣⅤ較硬巖ⅡⅢⅣⅣⅤ較軟巖ⅢⅣⅣⅤⅤ軟巖ⅣⅣⅤⅤⅤ極軟巖ⅤⅤⅤⅤⅤ硬質(zhì)巖石：可作為良好的建筑石材。軟質(zhì)巖石：不僅強度低，而且抗水性也差，在水的長期作用下，其內(nèi)部的聯(lián)結(jié)力會逐漸降低，甚至失去強度。9.3巖土的工程分類根據(jù)巖石的風(fēng)化程度進行分類風(fēng)化程度野外特征風(fēng)化程度參數(shù)指標(biāo)波速比Kv風(fēng)化系數(shù)Kf未風(fēng)化巖質(zhì)新鮮，偶見風(fēng)化痕跡0.9～1.00.9～1.0微風(fēng)化結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有渲染或略有變色，有少量風(fēng)化裂隙，巖質(zhì)新鮮，表面稍有風(fēng)化跡象0.8～0.90.8～0.9中風(fēng)化結(jié)構(gòu)微破壞，構(gòu)造層理清晰。風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體被切割成巖塊狀（20～40㎝），裂隙中填充少量風(fēng)化物。礦物成分基本未變化，沿節(jié)理面有次生礦物。錘擊聲脆，石塊不易擊碎，不能用鎬挖掘，巖心鉆方可鉆進。0.6～0.80.4～0.8強風(fēng)化結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分已顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，構(gòu)造層理不甚清晰。巖體破碎，巖體節(jié)理裂隙分隔成塊碎狀（2～20㎝）。錘擊聲啞，碎石可用手指折斷，用鎬可以挖掘，以手搖鉆不易鉆進。0.4～0.6＜0.4全風(fēng)化結(jié)構(gòu)已全部破壞，僅外觀保持原巖狀態(tài)。有殘余結(jié)構(gòu)強度，巖體被風(fēng)化裂隙分隔成散體狀。除石英外其它礦物均變質(zhì)成次生礦物。隨時可用手捏碎，手搖鉆可鉆進。0.2～0.4—注：風(fēng)化系數(shù)（kf）等于風(fēng)化巖石與新鮮巖石的飽和單軸抗壓強度之比9.3巖土的工程分類《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》JTGC20-2011附錄J土、石工程分級。主要用于建筑土石方工程施工，分為：（1）松土；（2）普通土；（3）硬土；（4）軟石；（5）次堅石；（6）堅石。沖積土或松軟土路基挖方部分紅色亞粘土

普通土礫石硬土20%普通土80%礫石微風(fēng)化石灰?guī)r（堅石）石灰質(zhì)角礫巖（次堅石）板巖（變質(zhì)巖）邊坡（次堅石）紅粘土（松土）

9.3巖土的工程分類7、按巖石強度分類：

（1）在工程上，根據(jù)巖石單軸飽和抗壓強度對巖石的堅硬程度進行劃分。9.3巖石的工程分類（2）巖土分類在邊坡工程設(shè)計建設(shè)中的運用：邊坡坡比取值是邊坡穩(wěn)定性的重要因素。9.3巖土的工程分類巖質(zhì)邊坡容許坡度值如下：不同巖土類別下的邊坡坡比取值使用以上數(shù)值：①應(yīng)考慮地區(qū)性的水文、氣象等條件，結(jié)合具體情況予以校正。②不適用于巖層層面或主要節(jié)理面有順坡向滑動可能的邊坡。巖土類別巖土性質(zhì)容許坡度值(高寬比)坡高在8m以內(nèi)坡高在8～15m坡高在15～30m硬質(zhì)巖石微風(fēng)化中等風(fēng)化強風(fēng)化1：0.10～1：0.201：0.20～1：0.351：0.35～1：0.51：0.20～1：0.351：0.35～1：0.501：0.50～1：0.751：0.35～1：0.501：0.50～1：0.51：0.75～l：1.00軟質(zhì)巖石微風(fēng)化中等風(fēng)化強風(fēng)化1：0.35～1：0.501：0.50～1：0.751：0.75～1：1.001：0.50～1：0.751：0.75～l：1.001：1.00～1：1.501：0.75～1：1.001：1.00～1：1.25公《公路工程地質(zhì)勘察》附錄F公路隧道圍巖分級9.4巖土的工程描述巖石描述的基本內(nèi)容：對巖石描述應(yīng)包括成因、年代、名稱、顏色、主要礦物、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、風(fēng)化程度及巖層厚度等內(nèi)容對沉積巖還應(yīng)描述沉積物的顆粒大小、形狀、膠結(jié)物成分和膠結(jié)程度。對巖漿巖及變質(zhì)巖還應(yīng)描述礦物結(jié)晶的大小和結(jié)晶程度。9.4巖土的工程描述例如：泥盆系中統(tǒng)老阱寨組（D2l），泥巖：褐紅色，中風(fēng)化，中厚層狀，為軟巖，裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈短柱狀、塊狀，RQD=10-65%。承載力容許值850kPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值150kPa。分布于橋臺部分，埋藏較淺，力學(xué)性質(zhì)最好。巖層產(chǎn)狀234°∠40°。9.4巖土的工程描述土的鑒定、描述與工程地質(zhì)特征的確定（1）土的描述內(nèi)容包括：名稱、顏色、濕度、密度、有機物及其含量等。（2）關(guān)于土的名稱，除根據(jù)顆粒級配或塑性指數(shù)確定外，必要時結(jié)合成因、年代、特征綜合定名。同一土層可描述相間層沉積韻律及各層厚度。對土的鑒定應(yīng)在現(xiàn)場觀察描述并結(jié)合試驗資料，綜合確定其工程地質(zhì)特征。9.4巖土的工程描述例如：第四系沖洪積(Q4al+pl)層：粉質(zhì)黏土：上部褐黃色、紫紅色，可塑，中等壓縮性，切面稍有光滑，干強度中等，韌性中等，含少量礫石，夾黏土。承載力容許值170kPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值5