第一章地基与基础.ppt

第一章土的物理性质及工程分类 第一节土的构成及其构造 第二节土的物理性质指标 第三节土的物理状态指标 第四节土的压实性与渗透性 第五节地基岩土的工程分类 第六节岩土的野外鉴别方法 第一节土的构成及其构造 一、土的成因 岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积等过程后，所形成的各种疏松的沉积物，在建筑工程上都称之为“土”。这是土的狭义概念。土的广义概念是将整体岩石也包括在内，但人们一 般都使用土的狭义概念。 风化作用与气温变化、雨雪、山洪、风、空气、生物活动等(也称为外力地质作用)密切相关，一般分为物理风化、化学风化和生物风化三种。由于气温变化，岩石胀缩开裂、崩解为碎块的属于物理风化。这种风化作用只改变颗粒的大小与形状，不改变矿物成分，形成的土颗粒较大，称为原生矿物。由于水溶液、大气等因素的影响，使岩石的矿物成分不断溶解水化、氧化、碳酸盐化引起岩石破碎的属于化学风化。这种风化作用使岩石的矿物成分发生改变，土的颗粒变得很细，称为次生矿物。由于动、植物的生长使岩石破碎的属于生物风化，这种风化作用具有物理风化和化学风化的双重作用。 第一节土的构成及其构造 由于成土过程各环节交错反复，成土的自然地理环境复杂多样，因此，土的类型与性质是千差万别的。但是在大致相同的地质年代及相似的沉积条件下形成的堆积物往往在成分及性质卜是相沂的十的性质一方而取决干原始沉积条件所决宁的十粒成分、结构、石隙中水溶液的性质等，另一方面也取决于沉积以后的经历，如沉积年代的长短、自然地理条件的变迁等都可引起原始沉积物的成分或性质的某些改变。一般沉积年代越为久远，上覆土层重量越大，土压得越密实，由孔隙水中析出的化学胶结物也就越多。因此，老土层比新土层的强度、变形模量要高，甚至由散粒体经过成岩作用又变成整体岩石，如砂土成为砂岩，黏土变成页岩等。日前所见到的土大都是第四纪沉积层，一般都呈松散状态。但第四纪是由距今一百万年前开始的一个相当长的时期，第四纪早期沉积的土和近期沉积的土，在性质上就有着相当大的区别。这种影响，对钻性土尤为明显。 第一节土的构成及其构造 建筑工程中将土(岩石除外)分为儿大类，即碎石土、砂土、粉土、黍占性土和人工填土。碎石和砂土统称为无钻性土。粉土是既不同于钻性土，又有别于砂土，介乎二者之间的土。不同的自然地理环境对土的性质也有很大影响。我国沿海地区的软土、严寒地区的永冻土、西北地区的湿陷性黄土、西南亚热带的红钻土等除具有一般土的共性外，还具有自己的特点。 二、土的组成 土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。固体颗粒构成土的骨架，是三相体系中的主体，水和气体填充土骨架之间的空隙，土体三相组成中每一相的特性及三相比例关系都对土的性质有显著影响。 (一)土的固体颗粒 1.土的粒径级配 第一节土的构成及其构造 为厂便于研究，将土粒按大小及性质的不同，划分成若干粒组。土的颗粒越小，与水的相互作用就越强烈。粗颗粒和水之间儿乎没有物理化学作用，而粒径小于0. 005 mm的钻粒和胶粒就受水的强烈影响，遇水时出现钻性、可塑性、膨胀性等粗颗粒所不具有的诸种特性。很显然，土中所含的各个粒组的相对含量不同，表现出来的土的性质也就不同。 工程中常用的粒径分析法有筛分法(适用于粒径大于0. 074 mm的土)与比重计法(适用于粒径小于0. 074 mm的土)两种。如土中同时含有粒径大于和小于0. 074 mm的土粒时，则两种方法并用。 颗粒分析的结果常用如图1-1所示的粒径级配曲线表示。图中的纵坐标表示小于某粒径的土粒占土总重的百分比，横坐标表示粒径。粒径级配曲线可以对土的颗粒组成给以明确的概貌，如由曲线2可以看出，所试验的土样含劲粒44%，粉粒36%，砂粒20%。 第一节土的构成及其构造 若级配曲线平缓，表示土中各种大小的土粒都有，颗粒不均匀，级配良好;曲线陡峻则表示土粒均匀，级配不好。具体可用不均匀系数K，来衡量。Ku=d60/d10 (1-1) 式中d60--限定粒径，土中小于该粒径的颗粒重占土总重的60%; d10--有效粒径，土中小于该粒径的颗粒重占土总重的10%。 工程上把Ku5的土看做是级配均匀;Ku10的土看做是级配良好，土中的大孔隙可为细颗粒所填充，因而适于用作填方土料及混凝土工程的砂石料。 2.土粒的矿物成分 土粒的矿物成分决定于母岩的矿物成分及风化作用。粗大的土粒往往是岩石经物理风化作用形成的原生矿物，其矿物成分与母岩相同，常见的如石英、长石、石母等，一般砾石、砂等都属此类。这种矿物成分的性质较稳定，由其组成的土表现出无钻性、透水性较大、压缩性较低等性质。 第