【大学课件】土的工程分类和特殊土的工程地质特征

土的工程分类和特殊土的工程地质特征本课程将深入探讨土壤工程分类及特殊土壤的工程地质特征我们将了解不同类型土壤的性质、分类方法和工程应用引言土壤工程的重要性课程目标学习内容概览土壤工程是建筑和基础设施项目的掌握土壤分类方法，理解特殊土壤包括土壤分类、各类土壤特性、特关键了解土壤特性对确保结构安的工程地质特征，为实际工程应用殊土壤处理方法及相关试验技术全至关重要打下基础土的工程分类颗粒土1砾石、砂等粘性土2黏土、粉土等有机质土3泥炭、淤泥等特殊土4膨胀土、冻土等颗粒土的种类砾石砂粉土粒径大于2mm的土颗粒，多为圆形或棱粒径在

0.075-2mm之间，质地较粗粒径在

0.005-

0.075mm之间，质地细腻角状颗粒土的工程地质特征高渗透性低压缩性摩擦力主导颗粒间孔隙大，水分易于流通这使得颗粒间接触紧密，受压时变形小适合颗粒间主要依靠摩擦力维持稳定抗剪颗粒土排水性能良好承载重型结构强度与颗粒大小、形状密切相关粘性土的种类黏土粉质黏土淤泥含有大量粘土矿物，粒径小于介于黏土和粉土之间，具有一定的黏水下沉积的细粒土，含有机质，具有

0.005mm，具有较强的黏性和可塑性和可塑性高含水量和高压缩性性粘性土的工程地质特征低渗透性粘土颗粒间孔隙小，水分难以通过高压缩性含水量变化会导致显著体积变化黏聚力主导颗粒间主要依靠黏聚力维持稳定强度与含水量关系密切含水量增加会降低土体强度有机质土的种类有机质土的工程地质特征高含水量1有机质土能吸收大量水分，含水量可达数百percent高压缩性2受压时易发生大变形，不适合直接作为建筑基础低承载力3由于含水量高、压缩性大，承载能力较低高有机质含量4有机质含量高，可能导致土体性质随时间变化膨胀土的种类蒙脱石类伊利石类膨胀性最强，主要由蒙脱石矿物组膨胀性中等，含有伊利石矿物成高岭石类膨胀性较弱，主要由高岭石矿物组成膨胀土的工程地质特征强烈的吸水膨胀性干缩裂隙发育12遇水后体积显著增大，可能失水后体积收缩，形成裂隙导致地面隆起，影响土体整体性强度随含水量变化高粘性和可塑性34含水量增加时，强度显著降具有较高的液限和塑限，工低程性质复杂冻土的种类永久冻土季节性冻土人工冻土长期处于冻结状态的土体，主要分布在冬季冻结、夏季解冻的土体，广泛分布通过人为措施使土体冻结形成的冻土，高纬度地区于寒冷地区用于特殊工程冻土的工程地质特征高强度热敏感性冻结状态下，土体强度显著增加，承载力提高温度变化会导致冻土性质发生显著变化冻胀和融沉低渗透性冻结时体积膨胀，融化时发生沉降，影响地面稳定性冻结状态下，土体渗透性显著降低膨胀土和冻土的工程应用地基处理1采用换土、化学改良等方法减少膨胀性基础设计2考虑膨胀力和冻胀力，采用深基础或桩基础排水系统3设计合理的排水系统，控制土体含水量变化保温措施4在冻土地区采用保温措施，防止永久冻土融化特殊土的勘察特点钻探取样地球物理勘探原位测试采用特殊钻探技术，保持土样原状利用电、磁等方法探测土体分布进行现场压力、渗透等试验，获取真实数据试验室测试野外勘察地质调查观察地形地貌，收集区域地质资料钻探取样进行钻孔取样，获取土层分布情况原位测试开展标准贯入、静力触探等现场试验水文观测调查地下水位、流向等水文地质条件渗透性测试室内渗透试验现场渗水试验压力渗透试验利用渗透仪测定土样的渗透系数适用在野外进行注水或抽水试验，测定原状对高压条件下土体的渗透性进行测定于各类土壤，可控制试验条件土的渗透性更接近实际情况适用于深层土或特殊工程强度特性测试三轴压缩试验直接剪切试验测定土体的内聚力和内摩擦角快速获得土体的抗剪强度参数无侧限抗压试验测定黏性土的抗压强度压缩性测试准备阶段1制备标准尺寸的土样，装入压缩仪加载过程2逐级增加荷载，记录土样的压缩变形卸载观察3逐级卸载，观察土样的回弹特性数据分析4绘制压缩曲线，计算压缩系数和模量膨胀性测试自由膨胀率试验膨胀力试验12测定土样在水中自由膨胀的体积增加百分比测定限制土样膨胀时产生的最大压力收缩限度试验膨胀-收缩循环试验34确定土样开始产生裂缝时的含水量模拟土体在吸水膨胀和干缩过程中的变化冻融性测试冻胀试验融沉试验测定土样在冻结过程中的体积观察土样在融化过程中的沉降膨胀量特性冻融循环试验热物理性质测试模拟土体在多次冻融过程中的测定冻土的热传导系数和比热性质变化容土的工程分类依据颗粒组成1粒径分布物理性质2密度、孔隙比力学性质3强度、压缩性特殊性质4膨胀性、冻融性土的分类标准统一土壤分类系统USCS美国公路局分类法AASHTO中国工程地质分类标准基于粒径和塑性指数，广泛应用于工程主要用于公路工程，考虑土的粒径和塑结合中国地质特点，综合考虑土的物理实践性力学性质颗粒土的分类砾石砂粒径大于2mm，分为粗砾石、中砾粒径

0.075-2mm，分为粗砂、中砂石和细砾石和细砂粉土粒径

0.005-

0.075mm，质地介于砂和黏土之间粘性土的分类液限土壤从塑性状态转变为流动状态的含水量塑限土壤从半固态转变为塑性状态的含水量塑性指数液限与塑限之差，反映土的可塑性活性塑性指数与粘土含量的比值，反映粘土矿物的活性有机质土的分类有机质含量分解程度根据有机质含量分为低有机根据植物纤维分解程度分为质土、中有机质土和高有机纤维状、半纤维状和无定形质土灰分含量反映无机物含量，影响土体的工程性质膨胀土的分类弱膨胀土1自由膨胀率小于40%中等膨胀土2自由膨胀率40%-60%强膨胀土3自由膨胀率60%-90%特强膨胀土4自由膨胀率大于90%冻土的分类永久冻土季节性冻土短期冻土长期处于冻结状态，主要分布在高纬度冬季冻结、夏季解冻，广泛分布于寒冷冻结时间短于一个冬季，通常出现在温和高海拔地区地区带地区结论土壤分类的重要性特殊土的影响准确分类是土木工程设计和施工的基础膨胀土、冻土等特殊土需要特别关注和处理综合评估持续研究工程实践中需要综合考虑土壤的物理、化学和力学性质土壤工程学是一个不断发展的领域，需要持续关注新技术和方法。