巖土工程勘察報(bào)告識讀-土的工程性質(zhì)指標(biāo)（基礎(chǔ)工程）

土的三相組成及顆粒級配土的成因1.物理風(fēng)化2.化學(xué)變化3.生物風(fēng)化地殼表層的巖石長期暴露在大氣中，經(jīng)受氣候的變化，會使巖石逐漸崩解，破碎成大小和形狀不同的一些碎塊物理風(fēng)化后形成的碎塊與水、氧氣、二氧化碳等物質(zhì)接觸，使巖石碎屑發(fā)生化學(xué)變化動(dòng)植物和人類活動(dòng)對巖石的破壞土的成因1．殘積物2．坡積物殘積物是指殘留在原地未被搬運(yùn)的那一部分原巖風(fēng)化剝蝕后的產(chǎn)物雨雪水流的地質(zhì)作用將高處巖石風(fēng)化產(chǎn)物緩慢地洗刷剝蝕、沿著斜坡向下逐漸移動(dòng)、沉積在平緩的山坡上而形成的沉積物土的成因3．洪積物4．沖積物沖積物是江河流水的地質(zhì)作用剝蝕兩岸的基巖和沉積物，經(jīng)搬運(yùn)與沉積在平緩地帶而形成的沉積物洪積物是由暫時(shí)性山洪急流挾帶著大量碎屑物質(zhì)堆積于山谷沖溝出口或山前傾斜平原而形成的沉積物土的三相組成本節(jié)主要內(nèi)容：闡明組成土的三相（固體顆粒、水、氣）的特性及其與工程性質(zhì)的關(guān)系。一、土的固體顆粒1.土粒的礦物成分1）原生礦物：母巖經(jīng)物理風(fēng)化而成,eg.石英、云母、長石；其成分與母巖相同，分為單礦物顆粒，多礦物顆粒。2）次生礦物：母巖經(jīng)化學(xué)風(fēng)化而成，如eg.高嶺石、伊里石、蒙脫石。其成分與母巖不同，為一種新礦物顆粒。主要是粘土礦物。D<0.005mm

漂石、卵石、圓礫等粗大土粒都是母巖的碎屑，其礦物成分與母巖相同；

砂粒大部分是母巖中的單礦物顆粒，如如石英、云母、長石；

粉粒的礦物成分是多樣性的，主要是石英和MgCO3、CaCO3等難溶鹽的顆粒；2.土顆粒的大小和形狀

在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒組成的，土的粒徑由粗到細(xì)逐漸變化時(shí),土的性質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生變化。因此可將大小相近，性質(zhì)相似的顆粒劃歸為一組，稱為粒組，劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分為六大粒組:漂石(塊石)顆粒、卵石(碎石)顆粒、圓礫（角礫）顆粒、砂粒、粉粒及粘粒。見下表。土的三相組成

粘土的礦物成分主要有粘土礦物、氧化物、氫氧化物和各種難溶鹽類，它們都是次生礦物。20203.1土的三相組成

3.土的顆粒級配（粒徑級配）

土粒大小及其組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對含量（各粒組占土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)）來表示，稱為土的顆粒級配。用途：這是決定無粘性土工程性質(zhì)的主要因素。用它作為確定土的名稱和選用建筑材料的重要依據(jù)。

4.粒徑分析方法顆分試驗(yàn)：（1）篩分法：粒徑>0.075mm。（2）比重計(jì)法或移液管法：粒徑<0.075mm。顆分曲線：根據(jù)顆分試驗(yàn)成果，可以繪制顆粒級配曲線。如下圖。土的三相組成土的三相組成

級配良好的判別：

由曲線的坡度大致可判別土的均勻程度，如曲線較陡，則表示粒徑大小相差不多，土粒較均勻；反之，曲線平緩，則表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，即級配良好。

利用不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc定量判別：土的三相組成Cu<5級配不良；Cu>5級配良好。

Cc反應(yīng)曲線的整體形狀，過大或過小都表示缺乏中間粒徑。對砂類土，當(dāng)同時(shí)滿足3~15=cuCC和時(shí)，級配良好。>60102301060/dddCddCcu==.二、土中的水和氣（一）土中水：1.結(jié)晶水存在于礦物結(jié)晶中的水，只有在高溫（>105C）下，才能從礦物中吸出，故可把它視作礦物本身的一部分。2.結(jié)合水受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0土的三相組成-毛細(xì)水重力水自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水與土粒表面結(jié)合的水結(jié)合水土粒礦物內(nèi)部的水-結(jié)晶水土中水土的三相組成強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水（1）強(qiáng)結(jié)合水：沒有溶解鹽類的能力，不能傳遞靜水壓力，牢固地吸附于土粒表面，其性質(zhì)接近于固體，具有極大的粘滯度、彈性和抗剪強(qiáng)度。（2）弱結(jié)合水：厚度較強(qiáng)結(jié)合水大，具有較高的粘滯度、抗剪強(qiáng)度，仍不能傳遞靜水壓力。當(dāng)含量較多時(shí)，使土具有一定的可塑性。3.自由水（1）重力水：在土中流動(dòng)的水，受重力作用。（2）毛細(xì)水：由于水和空氣分界處彎液面上產(chǎn)生的表面張力作用，土中自由水從地下水位通過土的細(xì)小通道逐漸上升，形成毛細(xì)水。它不僅受重力作用而且還受到表面張力的支配。單粒結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)（二）土中氣1.開敞氣體：對土無影響；2.封閉氣體：使土的滲透性減小，彈性增大和拖延了土的壓縮和膨脹變形隨時(shí)間的發(fā)展。三、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.土的結(jié)構(gòu)（如上圖）土的結(jié)構(gòu)：單粒結(jié)構(gòu)；蜂窩結(jié)構(gòu)（粒徑0.075~0.005mm）；絮狀結(jié)構(gòu)（粒徑<0.005）。土的三相組成分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造

2.土的構(gòu)造土的構(gòu)造分為層理構(gòu)造、分散構(gòu)造和裂隙構(gòu)造。土的三相組成土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)

表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo),稱為土的物理性質(zhì)指標(biāo)。一、指標(biāo)定義

為了便于說明和計(jì)算，用三相組成示意圖來表示各部分之間的數(shù)量關(guān)系。氣水土

粒（一）土粒比重（土粒相對密度）dsds可用比重瓶法測定,但由于變化幅度不大（2.6~2.8),通常可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選用，如下表。粘性土土的名稱砂土粉土粉質(zhì)粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76土粒比重參考值土的物理性質(zhì)指標(biāo)（二）土的含水量

%sWmm=w含水量是標(biāo)志土的濕度的一個(gè)重要物理指標(biāo)，一般用烘箱法測定。（三）土的密度

土的密度

用環(huán)刀法測定。土的物理性質(zhì)指標(biāo)（四）干密度

d、飽和密度

sat、和有效密度

′mVVmVVmVWssWVssatsdrrrrr-=′.+==計(jì)算自重應(yīng)力時(shí)，須采用土的重力密度，簡稱重度。土的濕重度

、干重度

d、飽和重度

sat、有效重度

′分別按下式計(jì)算：單位：土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.土的干重度γd土的物理性質(zhì)指標(biāo)(1)表達(dá)式：dγ=固體重力總體積=wsv(2)物理意義：單位體積的土在水分烘干后的重力，即干土的重力密度。(3)常見值：13~18KN/m3(4)工程應(yīng)用：常用做填方工程中土體壓實(shí)質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。(5)換算公式：γd=1+ωγ2.土的飽和重度γsat土的物理性質(zhì)指標(biāo)(1)表達(dá)式：satγ=孔隙全部充滿水的總重力總體積=wsv(2)物理意義：孔隙中全部充滿水時(shí)單位體積的重力，即飽和度為100%時(shí)的重力密度。(3)常見值：18~23KN/m3+Vvγw(1)表達(dá)式：=wsv(2)物理意義：地下水位以下土體受水的浮力作用時(shí)單位體積的重力。(3)常見值：8~13KN/m3+Vvγw3.土的有效重度γ′γ′-vVγw=γsatγw-（五）孔隙比e和孔隙率n（六）土的飽和度Sr土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密實(shí)程度的重要物理性質(zhì)指標(biāo)，e或n越大，土越疏松，反之土越密實(shí)。一般e<0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土，e>1.0的土是疏松的高壓縮性土。砂土根據(jù)飽和度的指標(biāo)值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)。Sr50為稍濕；50<Sr80很濕;Sr>80飽和。土的物理性質(zhì)指標(biāo)令

w1=

w,Vs=1因所以VV=e,V=1+e推導(dǎo)如下：二、指標(biāo)的換算土的物理性質(zhì)指標(biāo)由上式：土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理狀態(tài)指標(biāo)3.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

上節(jié)講述土的物理性質(zhì)指標(biāo)，本節(jié)講述土的物理狀態(tài)指標(biāo)，即要研究土的松密和軟硬。

一、無粘性土的密實(shí)度⑴密實(shí)度：單位體積土中固體顆粒的含量。⑵密實(shí)度指標(biāo)：

a.孔隙比e《規(guī)范》以孔隙比e作為砂土密實(shí)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，分為：密實(shí)、中密、稍密、松散四狀態(tài)。

b.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)劃分砂土密實(shí)度。

3.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

c.野外鑒別方法對碎石土，通過觀察，根據(jù)骨架顆粒含量和排列、可挖性、可鉆性將其密實(shí)度劃分為密實(shí)、中密、稍密。d.相對密度DrDr=(emax-e)/(emax-emin),考慮顆粒級配的影響。

無粘性土的密實(shí)度(3)砂土的密實(shí)度砂土的密實(shí)度可用天然孔隙比衡量。一般e小于0.6，屬密實(shí)的砂土，是良好的天然地基，當(dāng)e大于0.95時(shí)，為松散狀態(tài)，不宜作天然地基。但未考慮土顆粒級配的影響。若考慮級配因素，可采用相對密實(shí)度Dr來表示砂土的密實(shí)度：按Dr值可將砂土的密實(shí)狀態(tài)劃分如下三類：

1Dr>0.67密實(shí)的

0.67Dr>0.33中密的

0.33Dr>0松散的

雖然相對密實(shí)度從理論上能反映顆粒級配、顆粒形狀等因素。但由于對砂土很難采取原狀土樣，故天然孔隙比不宜測準(zhǔn)?！兑?guī)范》用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)來劃分砂土的密實(shí)度。砂土的密實(shí)度表中N=N′，N′為實(shí)測值。無粘性土的密實(shí)度（4）碎石土的密實(shí)度

碎石土更不宜取得原狀土樣，也難于將貫入器擊入其中。對這類土可在現(xiàn)場進(jìn)行觀察,根據(jù)其骨架顆粒含量、排列、可挖性及可鉆性鑒別。將碎石土分為密實(shí)、中密和稍密三種。

(5)碎石土密實(shí)度野外鑒別方法（見下表）：無粘性土的密實(shí)度粘性土的物理特征

粘性土最主要的性質(zhì)是土粒與水相互作用產(chǎn)生的稠度。它反映土粒之間連接強(qiáng)度隨含水量高低而變化的性質(zhì)。A、稠度：是指土的軟硬狀態(tài)或土對受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力。B、稠度界限：粘性土由某一種狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的分界含水量。

一、粘性土的界限含水量

同一種粘性土隨其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動(dòng)狀態(tài)。由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)的分界含水量，叫界限含水量。界限含水量的測定方法：塑限：搓條法（滾搓法）；液限：錐式液限儀（如下圖）。粘性土的物理特征IP粘粒含量蒙脫石高嶺石伊理石蒙脫石粘粒含量IPIP與礦物成分的關(guān)系二、粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)

1.塑性指數(shù)IP：PLpIww-=（省去%）

IP表示土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍大小。它與顆粒粗細(xì)、礦物成分和水中離子成分的濃度有關(guān)。土顆粒越細(xì)且含量越多，則比表面越大，土的結(jié)合水含量越高，IP越大。當(dāng)水中高價(jià)陽離子濃度增加時(shí)，土粒表面吸附的反離子層厚度變薄結(jié)合水含量相應(yīng)減少，IP也小；反之，IP變大。

IP與礦物成分的關(guān)系（如下圖）。粘性土的物理