1、工 程 地 质 学,昆明理工大学 土木工程系 张家明,讲课学时安排,4.3 土的工程分类,土的分类方案很多，这里介绍GBJ789建筑地基基础设计规范推荐的分类（1）碎石土：粒径大于2 mm的颗粒含量超过总重量的50%以上。（2）砂土：粒径大于2 mm的颗粒含量不超过总重量的50%，而粒径大于0.075 mm的颗粒含量超过总重量的50%的土。（3）粉土：粒径大于0.075 mm的颗粒含量不超过总重量的50%，塑性指数IP 小于或等于10的土。,（4）黏性土：塑性指数IP大于10的土。为粉质粘土； 为黏土。（5）人工填土：人类活动而堆填的土。可以分为：素填土：由碎石、砂、粉土或粘土等中的一种或几种
2、堆积组成。杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土。,第四纪时期沉积的砾石相对较短，一般又未经固结硬化成岩作用，因此在第四纪形成的各种沉积物通常是松散的、软弱的、多孔的，与岩石的性质有着显著差异，有时统称之为土。凡第四纪松散物质沉积后成土后，再在一个相当长的稳定环境中经受生物化学及物理化学的成壤作用所形成的土体，统称为土壤。而未经受成壤作用的松散物质受到外力的剥蚀，侵蚀而在破碎、搬运、沉积等地质作用，时代较老的土体受上覆沉积物的自重压力和地下水作用下，经受压密固结作用，逐渐形成具有一定强度和稳定性的土体，这就是工程地质学中所说的土体。 土壤一定是土体，但土体不一定是土壤。,4.
3、4.1 残积土（物）-residual deposit残积土是指岩石经风化后未搬运而残留于原地的碎屑物质。残积土处于岩石风化壳的最上部，向下逐渐过度为强风化带、弱风化带及基岩。各带之间为渐变过渡关系。,4.4 土的成因类型特征,残积土的粒度成分受到气候条件和原岩成分的双重控制。A 高原及干旱地区，岩石以物理风化为主，残积土主要由原岩不同粒度的碎块组成。,B 半干旱地区，以物理风化为主，同时有一定程度的化学风化，岩石中除原岩碎块外，有部分次生矿物，如，水云母、可溶盐类矿物。 C 炎热的气候湿润区，化学风化强烈，往往形成所谓“残积砂粘土”，它以原岩成分为主，同时含有大量原岩的砾石、砂粒等。这种沉积
4、在广大南方地区极为普遍。,物理风化残积物-云南文山-2006/11/4,Photo Xu Zemin,物理风化残积物-西藏昌都,Photo Xu Zemin,残积土的成分还与原岩密切相关：花岗岩类风化形成的残积土中含有大量的粘土矿物，一般以粘土为主；中基性岩的风化产物一般为粉质粘土；砂岩、泥岩等的风化产物一般为砂粘土,4.4.2 坡积土（物）岩石风化产物在重力、水流等外力作用下，经过短距离搬运，在较平缓的山坡或坡脚堆积则形成坡积土。,Photo Xu Zemin,坡积物的厚度变化较大，一般坡脚最厚，向上变薄；坡积物中一般没有层理，但有些情况下，可以见到清晰的层理。,Photo Xu Zemin
5、,坡积物中清晰的层理,Photo Xu Zemin,坡积土的最大特征是有比较好的分选性，从上向下，粒度越来越大。,Photo Xu Zemin,寨子村滑坡滑源区坡积物,寨子村滑坡滑源区坡积物,坡积土的成分与高处残积土的成分密切相关，极其复杂，从碎石土到砂粘土都有。,Photo Xu Zemin,坡积物的混杂结构及复杂成分,Photo Xu Zemin,4.4.3 洪积土（土）由暴雨或冰雪融化形成的集中性、暂时性洪流携带的碎屑物质在山沟的沟口或山前倾斜平原堆积形成的堆积物.有时这种堆积体因为形状象“扇子”而被称为“洪积扇” 。,澜沧江支流沟口洪积物,Photo Xu Zemin,Photo Xu
6、 Zemin,澜沧江支流沟口洪积物,Photo Xu Zemin,甘肃玉门附近的祁连山巨型(扇长80 km)洪积扇 6.85MB,洪积物的分选：在扇顶往往是颗粒最粗大的（块石、漂砾等），越接近扇缘，颗粒越细（粉沙、粘土等）。由于一个洪积扇可能由多次洪水形成，因而在其剖面上常可以见到层理。,山前倾斜平原,洪积扇,相临山口处的洪积扇常常彼此相连形成“洪积裙”（如华北平原），并可能形成洪积平原。洪水与经常性河水共同形成冲洪积扇.洪积扇顶部由于堆积物颗粒粗大，常常成为良好的供水源地（如石家庄）；洪积扇中上部由于一般为粗粒土，加之地下水的埋深比较大，常可以作为良好的地基。,新疆喀什昆仑山与天山交汇处塔里
7、木盆地边缘-山前倾斜平原的洪积扇群4.8 M,洪积裙,洪积扇，您也许见过，可您见过这么大的洪积扇吗？,2008/04/23,您见过红军走过的洪积扇吗？,瞧好了！大渡河泸定段的巨型洪积扇-请注意：雪山、红军路和洪积扇,没有,没有,Photo Xu Zemin,养眼吗？,再给您一特写：雪山和洪积扇扇顶,2008/04/23,Photo Xu Zemin,您再瞧瞧：洪积扇的人居环境有多好！,2008/04/23,但也有遭遇灭顶之灾的风险！,Photo Xu Zemin,Debris flow-奇强啊！,4.4.4 冲积土（物）-fluvial deposits由常年性河流将碎屑物质搬运到河道中的某一
8、部位堆积形成的沉积物。冲积物分布于现代河道及古河道附近；根据堆积场所，可以分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相和三角洲相。,河床相：分布于河床及阶地上。 河床相在山区河流或河流上游一般为颗粒粗大的砾石、漂砾及粗砂；中下游一般为砂、粉细砂等。河床相，尤其是阶地往往成为良好的地基。,山区河床相,Photo Xu Zemin,山区河床相,Photo Xu Zemin,山区河床相,Photo Xu Zemin,平原河床相,河漫滩相：是洪水期，河水漫过河床两侧，其携带的物质堆积形成。堆积物一般颗粒细小，为粉土、粉质粘土、粘土等。它是冲积平原的主要构成单元。河漫滩相常被作为地基，但需要注意的是其中往往含有淤泥质
9、软弱夹层，可能引起地基破坏或不均匀沉降。,河漫滩相,河床相,河漫滩相,牛轭湖相：废弃河道的牛轭湖中沉积形成的，颗粒很细，常含有大量有机质。,三角洲相：在河流入海或入湖口，由于水流流速急剧降低，河水所携带的大量细粒物质在此沉积，形成面积宽广而且厚度极大的三角洲沉积。常常为饱和软土，压缩性高，一般不宜作为地基。,河流三角洲相,湖泊三角洲相-青海湖,4.4.5 风积土（物）风积土是指在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑被风吹扬，搬运一段距离后，在适当地段堆积下来形成的一类土。风积土主要由粉粒(0.0750.005 mm)和粘土矿物组成，土质均匀，质纯，孔隙度大，结构松散。最常见的是风成的砂和风成黄土.
10、,风力搬运,风积土（物）,Photo Xu Zemin,黄土高原,4.5 特殊土的主要工程地质性质,4.5.1 软土软土：淤泥及淤泥质土，是第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲相和弱谷相；内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相等静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的饱和软黏土。 e 1.5时，淤泥； 1.5e 1.0时，淤泥质土,滇池盆地湖相淤质粘土,软土特征： 1、淤泥的黏粒含量较高，一般达3060%； 2、黏粒的黏土矿物含量以水云母和蒙脱石为主； 3、高含水量和高孔隙性：软土的天然含水量总是大于液限，孔隙比在12之间，最大达34. 4、低渗透性：渗透系数一般在10-4
11、10-8数量级； 5、高压缩性：软土属于高压缩性土，压缩系数a0.10.2一般为0.71.5 Mpa. 6、变形特征：变形大而不均匀、变形稳定时间长、抗剪强度低、较显著的触变性和蠕变性。,4.5.2 湿陷性黄土凡天然黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下，受水湿陷受土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的，称为湿陷性黄土。 以粉粒为主。 湿陷原因：可溶性盐类是粗粉粒的胶结物。 黄土分类：原生黄土（湿陷性黄土（自重湿陷性黄土+非自重湿陷性黄土）+非湿陷性黄土）+次生黄土（又称黄土状土）。,4.5.3 红黏土红黏土：在亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石
12、，经过红土化作用形成的高塑性黏土。 分类：红黏土+次生红黏土 红黏土一般特征：天然含水率高、孔隙比很大、强度高、压缩性低，工程性能良好。,红黏土,4.5.4 膨胀土膨胀土：含有大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。 特点：高强度、低压缩性、具有膨胀和收缩特性。 A、高分散的黏土颗粒组成，黏粒含量高达3585%； B、天然含水率接近塑限； C、天然孔隙比小； D、自由膨胀率一般大于40%,4.5.5 填土填土：一定地质、地貌和社会历史条件下，由于人类活动而堆填的土。 分类：素填土、杂填土、冲填土-建筑地基基础设计规范（GB 50007-2001
13、）,素填土：由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土，其中不含杂质或杂质很少。 分类：碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土和黏性素填土。素填土经分层压实者-压实填土。 工程地质问题： 素填土的工程地质性质取决于它的密实度和均匀性； 素填土地基的不均匀性。,杂填土：有大量杂物的填土。 分类：建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土。 工程地质问题： 不均匀性； 工程性质随堆填时间而变化； 一般具有湿陷性 含腐殖质及水化物问题,冲填土（吹填土）：由水力冲填泥沙形成的沉积土，即在整理或河道治理时，有计划地用挖沙船，通过泥浆泵将泥砂夹大量水分，吹送到江河两岸而形成的土。 工程地质问题： 冲填土的颗粒组成和分布规律与所充填泥沙的来源及充填时的水力条件有着密切的关系； 充填土的含水量大、透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态； 充填土一般比同类自然成绩饱和土的强度低、压缩性高。,
