第章土地物理性質(zhì)與工程分類

第一章土的物理性質(zhì)及工程分類要點：*土體的形成*土中顆粒、土中水、土中氣體對土的工程性質(zhì)影響。

——土的顆粒組成，顆分試驗，顆粒級配成果分 析，土體的初步分類。*土的物理性質(zhì)指標(biāo)的工程意義

——三相比例指標(biāo)的定義及計算*無粘性土（砂性土）的密實性*粘性土的軟硬性

——粘性土的界限含水量意義，土體的進(jìn)一步分 類。*土體的壓實原理*《規(guī)范》中土體的分類第一節(jié)土的形成地球表面在地質(zhì)年代中經(jīng)歷著地殼運動、剝蝕作用、沉積作用、成巖作用這樣一個不斷的循環(huán)過程。地表的整體巖石在大氣中經(jīng)受長期的風(fēng)化作用而破碎后，形成形狀不同、大小不一的顆粒。這些顆粒受各種自然力的作用，在各種不同的自然環(huán)境下堆積下來，就形成通常所說的土。在土木工程中，土是指覆蓋堆積物，它們大多數(shù)是在第四紀(jì)地質(zhì)歷史時期內(nèi)形成的。

一、土的搬運沉積第四紀(jì)土，根據(jù)其搬運和沉積方式的不同，又可分為殘積土（圖1－1）和運積土兩大類。殘積土是指母巖表層經(jīng)風(fēng)化作用破碎成為巖屑或小顆粒后，未經(jīng)搬運，殘留在原地的堆積物。它的特征是顆粒表面粗糙、多棱角、粗細(xì)不均、無層理。運積土是指風(fēng)化所形成的土顆粒，受自然力的作用，搬運到遠(yuǎn)近不同的地點所沉積的堆積物，其特點是顆粒經(jīng)過滾動和相互摩擦，具有一定的渾圓度，即顆粒因摩擦作用而變渾圓。在沉積過程中因受水流等自然力的分選作用而形成顆粒粗細(xì)不同的層次，粗顆粒下沉快，細(xì)顆粒下沉慢而形成不同粗細(xì)的土層。根據(jù)搬運的動力不同，運積土又可分為如下幾類：

（1）坡積土——殘積土受重力和短期水流（如雨水和雪水）的作用，被搬運到山坡或坡腳處沉積起來的堆積物。此堆積物體內(nèi)土顆粒粗細(xì)不均勻，性質(zhì)差異較大（圖l－2）。（2）洪積土——殘積土和坡積土受洪水沖刷，被搬運到山麓處沉積的堆積物。具有一定的分選性。搬運距離近的沉積物其沉積顆粒較粗，力學(xué)性質(zhì)較好；而搬運距離遠(yuǎn)的沉積物其沉積顆粒較細(xì)，力學(xué)性質(zhì)較差（圖1－3）。

(4）湖泊沼澤沉積土——在極為緩慢水流或靜水條件下沉積形成的堆積物。其特點是這種土除了含有細(xì)小的顆粒外，常伴有生物化學(xué)作用所形成的有機(jī)物的存在，成為具有特殊性質(zhì)的淤泥或淤泥質(zhì)土，其工程性質(zhì)一般較差。（5）海相沉積土——由水流挾帶到大海沉積起來的堆積物，其顆粒細(xì)，表層土質(zhì)松軟，工程性質(zhì)較差．（6）冰積土——由冰川或冰水挾帶搬運所形成的沉積物，顆粒粗細(xì)變化也較大，土質(zhì)不均勻。

（7）風(fēng)積土——由風(fēng)力搬運形成的堆積物，顆粒均勻，往往堆積層很厚而不具層理。我國西北的黃土就是典型的風(fēng)積土。

二、風(fēng)化作用和土的主要特征巖石和土在其存在和沉積的各個過程中都在不斷風(fēng)化。不同的風(fēng)化作用，形成不同性質(zhì)的土。風(fēng)化作用有三種類型：物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化。

1．土的碎散性物理風(fēng)化是指巖石和土的粗顆粒受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，溫度、濕度的變化，不均勻膨脹和收縮，使巖石產(chǎn)生裂隙，崩解為碎塊。這種風(fēng)化作用只改變顆粒的大小與形狀，不改變礦物成分。

由物理風(fēng)化生成的多為粗顆粒土，如碎石、卵石、礫石、砂土等，呈松散狀態(tài)，統(tǒng)稱無粘性土。這類土顆粒的礦物成分仍與原來的母巖相同，稱為原生礦物。雖然物理風(fēng)化后的土可以當(dāng)成只是顆粒大小上量的變化，但是這種量變的積累結(jié)果使原來的大塊巖體獲得了新的性質(zhì)，變成了碎散的顆粒。顆粒之間存在著大量的孔隙，可以透水和過氣，這就是土的第一個主要特征——碎散性。2．土的三相體系化學(xué)風(fēng)化是指巖石碎屑與水、氧氣和二氧化碳等物質(zhì)接觸而發(fā)生的變化，它改變了原來的礦物成分，形成了新的礦物，也稱次生礦物。化學(xué)風(fēng)化常見的反應(yīng)有：水解作用、水化作用、氧化作用、溶解作用、碳酸化作用等?；瘜W(xué)風(fēng)化的結(jié)果，形成十分細(xì)微的土顆粒以及大量的可溶性鹽類。

微細(xì)顆粒的表面積很大，具有吸附水分子的能力，具有粘聚力，如粘土、粉質(zhì)粘土等。因此，自然界的土，一般都是由固體顆粒、水和氣體三種成分構(gòu)成，這是土的第二個主要特征——三相體系。

3．土的自然變異性在自然界中，土的風(fēng)化作用時刻都在進(jìn)行，而且各種風(fēng)化作用相互加強(qiáng)。由于形成過程的自然條件不同，自然界的土也就多種多樣。同一場地，不同深度處土的性質(zhì)也不一樣，即使同一位置的土，其性質(zhì)也往往隨方向而異。例如沉積土往往豎直方向的透水性小，水平方向的透水性大。因此，土是自然界漫長的地質(zhì)年代內(nèi)所形成的性質(zhì)復(fù)雜、不均勻、各向異性且隨時間不斷變化的材料。這是土的第三個主要特征——自然變異性。第二節(jié)土的三相組成土是由固體顆粒、水和氣體三部分組成的三相體系。固體部分即固體顆粒，一般由礦物質(zhì)所組成，有時含有有機(jī)質(zhì)。這一部分構(gòu)成土的骨架，稱為土骨架。土骨架間布滿相互貫通的孔隙，這些孔隙有時完全被水充滿，稱為飽和土；有時一部分被水占據(jù)，另一部分被氣體占據(jù)，稱為非飽和土；有時也可能完全充滿氣體，稱為干土。水和溶于水的物質(zhì)構(gòu)成土的液體部分，空氣及其他一些氣體構(gòu)成土的氣體部分。這三部分本身的性質(zhì)以及它們之間的比例關(guān)系和相互作用決定了土的物理力學(xué)性質(zhì)。

一、土的固體顆粒固體顆粒構(gòu)成的土骨架對土的物理性質(zhì)起決定性的作用。研究固體顆粒就要分析粒徑的大小及其在土中所占的百分比，這稱之為土的顆粒級配。此外，固體顆粒的礦物成分以及顆粒的形狀也影響土的性質(zhì)。例如粗顆粒的成分都是原生礦物，形狀多呈單粒狀；而細(xì)顆粒的成分多是次生礦物，形狀多為片狀或針狀。

（－）土的顆粒級配自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒組成的。隨著顆粒大小不同，土的性質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生著變化。例如粗顆粒的礫石，具有很大的進(jìn)水性，完全沒有粘性和可塑性；而細(xì)顆粒的粘土則透水性很小，粘性和可塑性較大。粒徑：顆粒的大小。粒組：粒徑的變化范圍表l－l表示國內(nèi)常用的粒組劃分及各粒組的主要特征。表中根據(jù)界限粒徑把土粒分為6大粒組：漂石（塊石）、卵石（碎石）、圓礫（角礫）、砂粒、粉粒和粘粒。

實際上，土常是各種大小不同顆粒的混合物，混合土的性質(zhì)取決于土中不同顆粒的相對含量（各粒組質(zhì)量占土?？傎|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）。顆粒級配：土中各粒組的相對含量。1．顆粒級配分析方法工程中，實用的顆粒級配分析方法有篩分法和水分法二種。篩分法適用于粒徑大于0．074mm粒組的土。它是利用一套孔徑不同的標(biāo)準(zhǔn)篩子（實驗室中篩子的孔徑為10mm、5mm、2mm、lmm、0.5mm、0.25mm、0.074mm），將事先稱過質(zhì)量的風(fēng)干或烘干土樣置于振動篩上，然后振動過篩，稱留在各篩上土的質(zhì)量，即可求得各個粒組的相對含量。水分法適用于分析粒徑小于0.074mm的土。根據(jù)斯托克斯（Stokes）定理，球狀的細(xì)顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。因此可以利用粗顆粒下沉速度快，細(xì)顆粒下沉速度慢的原理，把顆粒按下沉速度進(jìn)行粗細(xì)分組。根據(jù)這種原理，實驗室常用比重計法或移液管法測得。2．顆粒級配曲線綜合上述篩分試驗和比重計試驗的全部結(jié)果，可以繪制如圖1－4所示的顆粒級配累積曲線。其橫坐標(biāo)為土顆粒的直徑，以mm表示。由于混合土中所含的土粒粒徑通常相差千倍、萬倍甚至更大，且細(xì)粒土的含量對土的性質(zhì)影響很大，必須較為詳細(xì)地表示。因此，粒徑的坐標(biāo)常取為對數(shù)坐標(biāo)。級配曲線的縱坐標(biāo)則表示小于（或大于）某粒徑土質(zhì)量的含量（或稱累計百分含量）。d60——小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分?jǐn)?shù)為60%時相應(yīng)的粒徑

d30——小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分?jǐn)?shù)為30%時相應(yīng)的粒徑

d10——小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計百分?jǐn)?shù)為10%時相應(yīng)的粒徑3．顆粒級配曲線的應(yīng)用由土的顆粒級配曲線的坡度可以大致判斷土的均勻程度。如曲線較陡，則表示粒徑大小相差不多，土粒較均勻，則級配不好；反之，如曲線平緩，則表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，級配良好。不均勻系數(shù)Cu=d60/d10；當(dāng)Cu〈5，土為均勻，即級配不良；當(dāng)Cu〉10，土為不均勻，即級配良好。曲率系數(shù)Cc=d230/(d10*d60)，當(dāng)Cc=1~3，級配良好。

土的顆粒級配可以在一定程度上反映土的某些性質(zhì)。對于級配良好的土，較粗顆粒間的孔隙被較細(xì)的顆粒所填充，因而土的密實度較好，相應(yīng)的地基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較好，透水性和壓縮性也較小，可用作堤壩或其他土建工程的填方土料。GradingcurvesW WellgradedGradingcurvesW WellgradedU UniformGradingcurvesW WellgradedU UniformP PoorlygradedGradingcurvesW WellgradedU UniformP PoorlygradedC WellgradedwithsomeclayGradingcurvesW WellgradedU UniformP PoorlygradedC WellgradedwithsomeclayF Wellgradedwithanexcessoffines（二）土粒的礦物成分 土粒的礦物成分主要決定于母巖的成分及其所經(jīng)受的風(fēng)化作用。不同的礦物成分對土的性質(zhì)有著不同的影響。土中固體部分的成分如圖1－5所示，絕大部分是礦物質(zhì)。顆粒的礦物成分分兩大類。一類是原生礦物，它是由巖石經(jīng)物理風(fēng)化生成的；另一類是次生礦物，它是由原生礦物經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化后所形成的新礦物。土中的次生礦物主要是粘土礦物。

漂石、卵石、圓礫等粗大土粒都是巖石的碎屑，他們的礦物成分與母巖相同。砂粒大部分是母巖中的單礦物顆粒，如石英、長石和云母等。其中石英的抗化學(xué)風(fēng)化能力強(qiáng)，在砂土中尤為多見。粉粒的礦物成分是多樣性的，主要是石英和一些難溶鹽的顆粒。粘粒的礦物成分主要是次生礦物，而其中以粘土礦物為最多。粘土礦物具有與原生礦物很不同的特性，它對粘性土的性質(zhì)影響很大。粘土礦物依硅氧晶片和鋁氫氧晶片的組疊形式的不同，可以分成蒙脫石、伊利石和高嶺石三種類型

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二．土中水 土中水是組成土的第二種主要成分。 土中水可以有不同的存在形態(tài)：固態(tài)的冰，氣態(tài)的水蒸氣，液態(tài)的水，還有礦物顆粒晶格中的結(jié)晶水。 水蒸氣一般對土的性質(zhì)影響較小。結(jié)晶水是土的固體顆粒的組成部分，不能自由移動，只有在高溫下才能脫離晶格。這里著重討論土中的液態(tài)水。 土中液態(tài)水可分為結(jié)合水和自由水兩大類。（－）結(jié)合水 結(jié)合水是指受顆粒表面電場作用力吸引而強(qiáng)力吸附于土粒表面上的土中水。這種電分子吸引力高達(dá)幾千到幾萬個大氣壓，使水分子和土粒表面牢固的粘結(jié)在一起。結(jié)合水不傳遞靜水壓力，不能任意流動。 結(jié)合水距顆粒表面遠(yuǎn)近不同，所受電場作用力的大小也不一樣，結(jié)合水按所受電場作用力的大小可分成強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩類。

（二）自由水自由水是存在于土粒表面電場影響范圍以外的水。它的性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水壓力，冰點為0oC，有溶解能力，不能抗剪，密度在1．0左右。自由水按其移動所受作用力的不同，又分為重力水和毛細(xì)水。

1．重力水重力水是指存在于地下水位以下的透水土層中的地下水，它是在重力或壓力差作用下運動的自由水，對土粒有浮力作用。

2．毛細(xì)水 毛細(xì)水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水。毛細(xì)水存在于地下水位以上的透水土層中。毛細(xì)水按其與地下水位是否聯(lián)系可分為毛吸懸掛水（與地下水無直接聯(lián)系）和毛細(xì)上升水（與地下水相連）兩種。三．土中氣土中氣存在于土孔隙中未被水占據(jù)的部位。在粗粒土中常見到與大氣相通的空氣，它對土的力學(xué)性質(zhì)影響不大。在細(xì)粒土中則常存在與大氣隔絕的封閉氣泡，使土在外力作用下的壓縮變形增加，透水性減小。對于淤泥和泥炭等有機(jī)質(zhì)土，由于微生物的分解作用，在土中蓄積了某種可燃?xì)怏w（如硫化氫、甲烷等），使土層在自重作用下長期得不到壓密，形成高壓縮性土層。

四．土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。一般分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。

土的構(gòu)造是指在同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等都相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征。土的構(gòu)造最主要的特征就是成層性，即層理構(gòu)造

第三節(jié)土的三相比例指標(biāo)上節(jié)已講到，土中固體顆粒、水、氣的性質(zhì)，特別是固體顆粒的性質(zhì)直接影響土的工程特性。但是，對于砂性土，密實時，即固體顆粒含量相對較多、氣體含量相對較少，則強(qiáng)度高，反之，松散時強(qiáng)度低。而對于細(xì)粒土，水的含量相對較少時硬，水的含量相對較多時則軟。這說明土的性質(zhì)不僅決定于三相組成中各相的性質(zhì)，而且三相之間量的比例關(guān)系也是一個很重要的影響因素。表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(biāo)。

一．土的三相草圖為了使土的三相量的比例關(guān)系形象化，以獲得清楚的概念，在土力學(xué)中，通常用三相草圖來表示土的三相組成。二．基本試驗指標(biāo)為了確定三相草圖中的三個獨立的量，就必須通過實驗室的手段進(jìn)行試驗測定。通常作三個基本物理性質(zhì)指標(biāo)試驗：土的密度試驗、土粒的相對密度試驗和土的含水量試驗。由此得到三項基本物理性質(zhì)指標(biāo)：土的密度、土粒相對密度和土的含水量。

1．土的密度土的密度定義為土單位體積的質(zhì)量，單位為g／cm3或t／m3，即工程中還常用重度／來表示類似的概念。土的重度定義為單位體積土的重量，單位為kN／m3。它與土的密度有如下關(guān)系：

式中g(shù)——重力加速度（g=9．81m／s2，工程上為了計算簡便，取g=10m／s2）。

天然狀態(tài)下土的密度變化范圍較大，隨土的礦物組成、孔隙體積和水的含量而異，一般變化于1.60～2.20g／cm3之間。土的密度一般用“環(huán)刀法”測定。2．土粒的相對密度（土粒比重）土粒相對密度定義為土粒的質(zhì)量與同體積4℃時純水的質(zhì)量之比，即

式中ds——土粒密度，即單位體積土粒的質(zhì)量；

ρw1——純水在4℃時的密度。實用上，土粒相對密度在數(shù)值上等于土粒的密度，是無量綱數(shù)。土粒相對密度決定于土的礦物成分，其數(shù)值一般為2．6~2．8。同一類土，其土粒相對密度變化幅度不大。土粒相對密度在實驗室內(nèi)用比重瓶法測定，試驗測定的是土粒的平均相對密度。土中有機(jī)質(zhì)含量增加時，土料相對密度減少。3．土的含水量（含水率）土的含水量定義為土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示：

含水量是標(biāo)志土的濕度的一個重要指標(biāo)。天然土層的含水量變化范圍很大，它與土的種類、埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。一般干的粗砂土，其值接近于零，而飽和砂土可達(dá)40％；堅硬的粘性土的含水量約小于30％，而飽和狀態(tài)的軟粘性土（如淤泥），則可達(dá)80％以上。一般說來，同一類土，當(dāng)其含水量增大時，則其強(qiáng)度就降低。土的含水量一般用“烘干法”測定。

三、其他導(dǎo)出指標(biāo)測出土的密度ρ、土粒相對密度ds和土的含水量w后，就可以根據(jù)土的三相草圖計算出三相組成各自在體積上和重量上的含量。為了便于表示三相含量的比例特征及工程性質(zhì)，定義如下幾種導(dǎo)出指標(biāo)。

1.土的干密度（ρd）、飽和密度（ρsat）和有效密度(ρ`)

土的干密度定義為土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量，即

工程上常把干密度作為評定土體緊密程度的標(biāo)準(zhǔn)，以控制填土工程的施工質(zhì)量，干密度越大，說明土越密實。土的飽和密度定義為土飽和時，即孔隙中完全充滿水時單位體積的質(zhì)量，即式中ρw——水的密度，ρw≈ρw=1g/cm3。

土的有效密度（又稱土的浮密度）定義為在地下水位以下，單位土體積中土粒的質(zhì)量扣除浮力后質(zhì)量，即單位土體積中土粒的有效質(zhì)量，即

以上表示土的密度的幾個指標(biāo)在數(shù)值上有如下關(guān)系：對應(yīng)于這幾種密度，工程上還常用土的天然重度γ、飽和重度γsat、干重度γd和浮重度γ`來表示土在不同含水狀態(tài)下單位體積的重量。在數(shù)值上，它們等于相應(yīng)的密度乘以重力加速度g。另外，靜水下的土體受水的浮力作用，其重度等于土的飽和重度減去水的重度，稱為浮重度γ`，即為同樣地，這幾種重度在數(shù)值上有如下關(guān)系：

2．土的孔隙比(e)和孔隙率（n）

工程上常用孔隙比或孔隙率表示土中孔隙的含量?？紫侗榷x為土中孔隙體積與土粒體積之比，即

孔隙比用小數(shù)表示。它是一個重要的物理性質(zhì)指標(biāo)，可用來評價天然土層的密實程度。一般e＜0．6的土是密實的低壓縮性土，e＞l．0的土是疏松的高壓縮性土。

孔隙率定義為土中孔隙體積與土的總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示，即

土的孔隙比和孔隙率都是用以表示孔隙體積含量的概念，它可用來表示同一種土的松密程度，它隨土形成過程中所受的壓力、顆粒級配和顆粒排列的狀況而變化。一般說，粗粒土的孔隙率小，細(xì)粒土的孔隙率大，孔隙比與孔隙率之間有下列關(guān)系：

3土的飽和度（Sr

）

土的飽和度定義為土中水的體積與孔隙總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示，即

顯然，干土的飽和度Sr=0，而飽和土的飽和度Sr=1．0，砂土根據(jù)飽和度Sr

的指標(biāo)值可分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)：

四、指標(biāo)的換算表示土的三相量比例關(guān)系的指標(biāo)一共有9個，即土的天然密度ρ，土粒比重ds，土的含水量w，干密度ρd，飽和密度ρsat，有效密度ρ`，孔隙比e，孔隙率n和飽和度Sr。對于三相土，只要通過試驗確定三個獨立指標(biāo)，就可以應(yīng)用三相草圖，按照它們的定義計算出其他指標(biāo)來。為了計算方便起見，不妨令Vs=1，則用指標(biāo)表示的三相圖見圖1-14。根據(jù)指標(biāo)的定義；

第四節(jié)土的物理狀態(tài)所謂土的物理狀態(tài)，對于粗粒土，是指土的密實程度，對于細(xì)粒土則是指土的軟硬程度或稱為粘性土的稠度。一．粗粒土（無粘性土）的密實度土的密實度通常指單位體積中固體顆粒的含量。它與土的工程性質(zhì)有著密切的關(guān)系，土顆粒含量多，土呈密實狀態(tài)，強(qiáng)度較大，可作為良好的地基；土顆粒含量少，土呈松散狀態(tài)，則是不良地基。工程上為了更好地表明無粘性土所處的密實狀態(tài)，采用將現(xiàn)場土的孔隙比e與該種土所能達(dá)到最密實時的孔隙比emin和最松散時的孔隙比emax相對比的辦法來表示孔隙比為e時土的密實度。這種度量密實度的指標(biāo)稱為相對密實度Dr，定義為

式中e——現(xiàn)場無粘性土的天然孔隙比；

emax——土的最大孔隙比；

emin——土的最小孔隙比。從上式可以看出，若無粘性土的天然孔隙比e接近于emax，即相對密度Dr接近零時，土呈松散狀態(tài)；e接近emin，即Dr

接近于1時，土呈密實狀態(tài)。根據(jù)Dr

的值可把粗粒土的密實度狀態(tài)劃分為下列三種：

將孔隙比與干密度的關(guān)系式代入式中整理，可以得到用干密度表示的相對密實度的表達(dá)式為

相對密實度試驗適用于透水性良好的無粘性土，如純砂、純礫。相對密實度作為無粘性土的密實度指標(biāo)，對于土作為土工構(gòu)筑物和地基穩(wěn)定性，特別是在抗震穩(wěn)定性方面具有重要意義。

雖然相對密實度指標(biāo)理論上比較完善，但是要在實驗室條件下測得各種土理論上的emax和emin卻十分困難，并且在具體工程中難以取得原狀土樣，即很難準(zhǔn)確測定土的天然孔隙比e。因此，利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、靜力觸探等原位測試方法來評價天然砂土的密實度得到了工程技術(shù)人員的廣泛采用。砂土根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的錘擊數(shù)N63..5分為松散、稍密、中密及密實四種密實度，其劃分標(biāo)準(zhǔn)如下。

碎石土可以根據(jù)野外鑒別方法劃分為密實、中密、稍密三種密實度狀態(tài)。其劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1－3。

二．細(xì)粒土（粘性土）的稠度細(xì)粒土的物理特征表現(xiàn)為它的稠度以及伴隨著出現(xiàn)的粘性和塑性。稠度是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力。（－）粘性土的稠度狀態(tài)粘性土由于其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)和流動狀態(tài)。當(dāng)土中含水量很低時，水被顆粒表面的電荷緊緊吸附于顆粒表面，成為強(qiáng)結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水的性質(zhì)接近于固態(tài)。因此，當(dāng)土粒之間只有強(qiáng)結(jié)合水時，按水膜厚薄不同，土表現(xiàn)為固態(tài)或半固態(tài)。

當(dāng)含水量增加，被吸附在顆粒周圍的水膜加厚，土粒周圍既有強(qiáng)結(jié)合水也有弱結(jié)合水，弱結(jié)合水呈粘滯狀態(tài)，不能傳遞靜水壓力，不能自由流動，但受力時可以變形，能從水膜較厚處向鄰近較薄處移動。在這種含水量條件下，土體受外力作用可以被捏成任意形狀而不發(fā)生裂紋，并當(dāng)外力取消后仍然保持既得的形狀，這種狀態(tài)稱為可塑狀態(tài)。土的這種性能稱為可塑性。結(jié)合水的存在是土具有可塑狀態(tài)的原因。土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，大致上相當(dāng)于土粒所能吸附的弱結(jié)合水的含量。

當(dāng)含水量繼續(xù)增加，土中除結(jié)合水外，已有相當(dāng)數(shù)量的自由水，這時土粒之間被自由水隔開，土體不能承受剪應(yīng)力，呈流動狀態(tài)。（二）界限含水量（稠度界限）粘性土從某種狀態(tài)進(jìn)入另一種狀態(tài)的分界含水量稱為土的界限含水量。它對粘性土的分類及工程性質(zhì)的評價很有意義。

如圖所示，土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限含水量叫做液限（也稱塑性上限含水量或流限），用符號wL

表示；土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量叫做塑限（也稱塑性下限含水量）用符號wP

表示；土由半固態(tài)不斷蒸發(fā)水分，體積逐漸縮小，直到體積不再縮小時土的界限含水量叫縮限，用符號wS

表示。在實驗室中，液限wL

用液限儀測定，塑限wP

用搓條法測定。也可以用聯(lián)合測定法測定。（三）塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)是指液限和塑限的差值（省去％符號），即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化，用符號IP

表示，即

顯然，塑性指數(shù)值愈大，土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍也愈大。即塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的可能含量有關(guān)，亦即與土的顆粒組成、土粒的礦物成分以及土中水的離子和濃度等因素有關(guān)。土粒愈細(xì)，粘粒含量愈多，其比表面積也愈大，與水作用和進(jìn)行離子交換的機(jī)會愈多，塑性指數(shù)IP

也愈大。由于塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素，因此在工程上常按此值對粘性土進(jìn)行分類。GB5007—2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定粘性土按塑性指數(shù)值可劃分為粘土和粉質(zhì)粘土。

液性指數(shù)是指粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比，用符號IL

表示，即

由上式可知，當(dāng)土的天然含水量w<wp時，IL<0，天然土處于堅硬狀態(tài)；當(dāng)w＞wL時，IL＞1，天然土處于流動狀態(tài)；當(dāng)w在wL與wP之間時，即IL

在0～1之間，則天然土處于可塑狀態(tài)。因此可用液性指數(shù)IL

表示粘性土所處的較硬狀態(tài)。IL值愈大，土質(zhì)愈軟；反之土質(zhì)愈硬。

GB5007—2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定粘性土根據(jù)液性指數(shù)值劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑及流塑五種軟硬狀態(tài)，其劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1－4。

（四）反映粘性土（細(xì)粒土）結(jié)構(gòu)特性的兩種性質(zhì)

1．粘性土的靈敏度土的結(jié)構(gòu)形成后即有一定的強(qiáng)度，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨時間而增長。在含水量不變化的條件下，將原狀土捏碎，重新按照原來的密度制備成重塑土樣。由于原狀土結(jié)構(gòu)徹底破壞，重塑土樣的強(qiáng)度較之原狀土樣將有明顯的降低。定義土的靈敏度St

為原狀土樣的單軸抗壓強(qiáng)度qu（或稱無側(cè)限抗壓強(qiáng)度）與重塑土樣的單軸抗壓強(qiáng)度q`u之比，即

顯然結(jié)構(gòu)性愈強(qiáng)的土，靈敏度St愈大。表1－5表示飽和粘性土根據(jù)靈敏度的分類。某些近代沉積的粘性土靈敏度S可以達(dá)到50～60，甚至更大，這種土結(jié)構(gòu)受到擾動后，強(qiáng)度幾乎完全喪失。

2．粘性土的觸變性與靈敏度密切相關(guān)的另一種特性是觸變性。結(jié)構(gòu)受破壞，強(qiáng)度降低以后的土，若靜置不動，則土顆粒和水分子及離子會重新排列，形成新的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度又得到一定程度的恢復(fù)。這種含水量和密度不變、土因擾動而軟化、又靜置而逐漸硬化、強(qiáng)度有所恢復(fù)的性質(zhì)，稱為土的觸變性。

第六節(jié)土的工程分類自然界中的各種土，從直觀上大致可分為兩大類：無粘性土和粘性土。工程上是用某種最能反映土的工程特性的指標(biāo)來進(jìn)行系統(tǒng)的分類。按前述分析，影響土的工程性質(zhì)的三個主要因素是土的三相組成、土的物理狀態(tài)和土的結(jié)構(gòu)。這三者中，三相組成起主要作用。在三相組成中，關(guān)鍵是土的固體顆粒。首先就是顆粒的粗細(xì)。按實踐經(jīng)驗，工程中以土中顆粒粒徑大于0．074mm的質(zhì)量占全部土粒質(zhì)量的50％以上稱為粗粒土（無粘性土），小于50％的稱為細(xì)粒土（粘性土）。

粗粒土的工程性質(zhì)，如透水性、壓縮性和強(qiáng)度等，在很大程度上取決于土的顆粒級配。因此粗粒土按顆粒級配累積曲線進(jìn)一步分類。

細(xì)粒土的工程性質(zhì)不僅決定于顆粒級配，而且與土粒的礦物成分也有密切的關(guān)系。它們直接綜合表現(xiàn)為土的吸附結(jié)合水的能力。反映土吸附結(jié)合水的能力的特性指標(biāo)有wL、wP

。IP

。工程上多用塑性指標(biāo)作為分類指標(biāo)。GB5007一2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》將地基土分成六大類，即巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土?，F(xiàn)分述如下。一、巖石（－）巖石按堅固性分類巖石根據(jù)堅固性可分為硬質(zhì)巖石和軟質(zhì)巖石兩類，如表1-16。（二）巖石按風(fēng)化程度分類根據(jù)巖石風(fēng)化所造成的特征，包括礦物變異、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、堅硬程度以及可挖性或可鉆性等，將巖石的風(fēng)化程度劃分為微風(fēng)化、中等風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化三類。如表1-17。(三）巖體按完整性分類巖體完整程度應(yīng)按表4．1．4劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎。

二、碎石土

碎石土系指粒徑大于2mm的顆粒含量超過總土重50％的土。根據(jù)粒組含量及顆粒形狀，按表l－18細(xì)分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫六類。

三、砂土砂土系指粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重的50％、而粒徑大于0．074mm的顆粒含量超過全重的50％土。砂土根據(jù)粒組含量不同又細(xì)分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂五類。如表1－19。

四、粉土粉土系指粒徑大于0．074mm的顆粒含量不超過全重的50％、塑性指數(shù)Ip小于或等于10的土。其工程性質(zhì)介于粘性土和砂土之間。必要時可根據(jù)顆粒級配分為砂質(zhì)粉土（粒經(jīng)小于0．005mm的顆粒含量不超過全重的10％）和粘質(zhì)粉土（粒徑小于0．005mm的顆粒含量超過全重的10％）。粉土既不具有砂土透水性大、抗剪強(qiáng)度高的特點，又不具有粘性土防水性能好、粘聚力強(qiáng)的特點。在工程上常表現(xiàn)受振動易液化、凍脹性大等性質(zhì)。

五、粘性土粘性土系指塑性指數(shù)IP＞10的土。其中IP≤17，稱為粉質(zhì)粘土；IP＞17稱為粘土。粘性土的工程性質(zhì)與土的成因、生成年代的關(guān)系很密切，不同成因和年代的粘性土，盡管其某些物理指標(biāo)可能接近，但其工程性質(zhì)可能相差很懸殊。按照不同的地質(zhì)年代，粘性土又可分為老粘性土、一般粘性土和新近沉積粘性土。

六.淤泥和淤泥質(zhì)土：淤泥為在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1．5的粘性土。當(dāng)大然含水量大于液限而天然孔隙比小于1．5但大于或等于1．0的粘性土或粉土為淤泥質(zhì)土。七.紅粘土：紅粘土為碳酸鹽巖系的巖石經(jīng)紅土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50。紅粘土經(jīng)再搬運后仍保留其基本特征，其液限大于45的土為次生紅粘土。八、人工填土人工填土系指由人類活動而堆填的土。其物質(zhì)成分復(fù)雜，均勻性較差。根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土和沖填土三類。

素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一種或幾種材料組成的填土。按主要組成物質(zhì)成分的不同又可分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土、粘性素填土。經(jīng)壓實后稱為壓實填土。雜填土是指含有大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。按其主要組成和特征又可分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土及生活垃圾土。沖填土是由水力沖填泥砂形成的填土。

此外，自然界中還分布有許多具有一般土所沒有的特殊性質(zhì)的土，如黃土、紅粘土、凍土、膨脹土等特殊土。它們的分類都各有規(guī)范，工程實踐中遇到時，可選擇相應(yīng)的規(guī)范查用。第五節(jié)土的壓實原理有時建筑物建筑在填土上，為了提高土的強(qiáng)度，減小壓縮性和滲透性，增加土的密實度，經(jīng)常要采用夯打、振動或碾壓等方法使土得到壓實，從而保證地基和土工建筑物的穩(wěn)定。壓實——指土體在壓實能量作用下，土顆?？朔ｉg阻力，產(chǎn)生位移，土顆粒重新排列，使土中的孔隙減小，密實度增加。實踐經(jīng)驗表明，細(xì)粒土和粗粒土具有不同的壓密性質(zhì)。壓實細(xì)粒土宜用夯擊或碾壓機(jī)具，同時必需控制土的含水量。壓實粗粒土