各類土的工程地質特征

各類土的工程地質特征第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三土的分類按地質成因分類

按顆粒級配和塑性指數分類

殘積、坡積、洪積、沖積、冰積、風積等類型

土按顆粒級配和塑性指數可分為碎石土、砂土、粉土和粘性土。第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三土按顆粒大小分類

第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三

一般土的工程地質特征

一般土按粒度成分特點，常分為巨粒土、粗粒土以及細粒土三大類，其中粗粒土又分為礫類土和砂類土兩類。第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三

巨粒土、粗粒土：粒間一般無連結或只具有微弱的水連結，因不具有粘性，故又稱無粘性土。其工程地質性質主要取決于粒度成分和土粒排列的松密情況，這些成分和結構特征直接決定著土的孔隙性、透水性和力學性質。第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三

細粒土：一般含有較多的粘粒，具有結合水連結所產生的粘性，故又稱粘性土。其工程地質性質主要取決于粒間連結特性和密實度，而這些都與土中粘粒含量、礦物親水性及水和土粒相互作用有關。第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三礫類土

我國國家標準《土的分類標準》規(guī)定，礫粒組（60mm≥d>2mm）質量多于總質量50%的粗粒土稱為礫類土。礫類土主要由巖屑、石英、長石等原生礦物組成，顆粒粗大，呈單粒結構。常具有有孔隙大、透水性強、壓縮性低、內摩擦角大、抗剪強度高等特點，這些性質又與粗粒含量及孔隙中充填物的性質和數量有關。典型流水沉積的礫類土：分選性好，孔隙中充填物主要為砂粒，且數量較少，故透水性很強，壓縮性很低，強度很高。第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三

基巖風化和山坡堆積的礫類土：分選性較差，孔隙中充填大量砂粒、粉粒和粘粒等細小顆粒，其透水性相對較弱，抗剪強度較低，壓縮性稍高。礫類土是一般建筑物的良好地基，但由于其透水性強，粒間無連結力，常存在壩基、渠道、水庫等的滲漏、基坑及地下坑道的涌水、邊坡坍塌、失穩(wěn)等一系列工程地質問題。礫類土是較好的混凝土粗骨料和鋪路材料。第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三砂類土

礫粒組質量少于或等于總質量的50%的粗粒土稱砂類土。砂類土主要由石英、長石及云母等原生礦物構成，單粒結構，仍具有透水性強、壓縮性低、強度較高等特點，這些性質都與砂粒大小和密度有關。粗、中砂土一般性質較好，可作為一般建筑物的良好地基，也是良好的混凝土骨料，但也存在可能產生涌水或滲漏等工程地質問題。細砂土、粉砂土則工程地質性質相對較差，尤其是受振動時易產生液化，開挖基坑時也易產生流沙，這些都會危及建筑物的安全。細砂土、粉砂土一般不宜用作混凝土骨料。

第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三細粒土

細粒組（d≤0.075mm）質量多于或等于總質量50%的土稱細粒土。細粒土中一般都含有一定數量的親水性較強的粘土礦物，粘粒含量較多，呈團聚結構，具結合水連結，有時為膠結連結，孔隙細小而多，孔隙率可以高達40%-50%，其壓縮量較大且變形較緩慢，抗剪強度主要取決于內聚力，而內摩擦角較小。細粒土的性質主要與土中粘粒含量、稠度狀態(tài)及孔隙比有關，一般隨粘粒含量增多，則土的塑性、脹縮性和內聚力增大，而滲透系數和內摩擦角減小，稠度狀態(tài)的變化，對土的性質影響最大。呈流態(tài)或軟塑態(tài)的土，壓縮性很高、強度較低，變形量大；而固態(tài)或硬塑態(tài)的土，具有較低的壓縮性及較高的抗剪強度。

第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三幾種特殊土的工程地質特征

特殊土：指某些具有特殊物質成分與結構，而且工程地質性質也比較特殊的土。特殊土具有常見的一般土不具備的特性，如黃土具濕陷性，淤泥具觸變性，膨脹土具膨脹性等，這些特殊性質和它們的生成條件和經受變化的歷史有密切關系。有些特殊土顯示了地域分布的特征，可稱地區(qū)性土。如紅粘土主要分布在黃河中、上游一帶，凍土則分布在高緯度和高山地區(qū)。由于特殊土的性質不同于常見的一般土，故研究內容和研究方法也常有特殊要求。

第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

淤泥類土

淤泥類土：指在靜水或水流緩慢的環(huán)境中沉積，有微生物參與作用的條件下形成的，含較多有機質，疏松軟弱（天然孔隙比大于1，含水率大于液限）的細粒土。淤泥：孔隙比大于1.5的稱為淤泥淤泥質土：孔隙比小于1.5而大于1

的稱為淤泥質土。

第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

淤泥類土

（一）淤泥類土的成因及分布

在靜水或水流緩慢的環(huán)境中沉積，有微生物作用的條件下形成，分布很廣，按成因和分布情況，我國淤泥類土可分為兩大類：一類是沿海沉積的淤泥類土，一類是內陸和山區(qū)湖盆地以及山前各地沉積的淤泥類土。第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

淤泥類土

沿海沉積的淤泥類土：分布廣，厚度大，土質疏松軟弱，其成因類型有瀉湖相、濱海相、溺谷相、三角洲相及其混合類型。內路和山區(qū)湖盆地沉積的淤泥類土：分布零星，厚度較小，性質變化大，其成因類型有湖相、河漫灘相和牛軛湖相。廣大山區(qū)沉積有“山地型淤泥類土”：其主要是由當地的泥灰?guī)r、泥巖的風化產物和地面的有機質，經水流搬運沉積在地形低洼處，經長期水泡軟化及微生物作用而形成。以坡洪積、湖積和沖積三種成因類型為主，其特點是：分布面積大，厚度與性質變化較大，且多分布于沖溝、谷地、河流階地及各種洼地之中。

第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

淤泥類土

（二）淤泥類土的成分及結構特征淤泥類土是在水流不通暢、缺氧和飽水條件下的近代沉積物，物質組成和結構具有一定的特點。1、粒度成分：主要是粉粒和粘粒，一般屬粘土或粉質粘土、粉土。2、礦物成分：主要為石英、長石、白云母及大量蒙脫石、伊利石等粘土礦物，并含有少量水溶鹽，有機質含量較高。3、結構、構造：具有蜂窩狀和絮狀結構，疏松多孔，具有薄層狀構造。厚度不大的淤泥類土常是淤泥質粘土、粉砂土、淤泥或泥炭交互成層，或呈透鏡體狀夾層。第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

淤泥類土

（三）

淤泥類土工程地質性質的基本特點淤泥類土是在特定的環(huán)境中形成的，具有某些特殊的成分和結構，工程地質性質也表現出下列一些特點：（1）高孔隙比，高含水率，含水率大于液限。（2）透水性極弱，一般垂直方向地滲透系數較水平方向小些。（3）高壓縮性，a1~2一般為0.7～1.5Mpa－1，且隨天然含水率的增大而增大。（4）抗剪強度很低，且與加荷速度和排水固結條件有關。（5）有顯著的觸變性和蠕變性。第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土1、黃土：一種特殊的第四紀陸相松散堆積物。2、特征：（1）典型黃土：顏色主要呈黃色或褐黃色，顆粒成分以粉粒為主，富含碳酸鈣，有肉眼可見的大孔隙，天然剖面上垂直節(jié)理發(fā)育，被水浸濕后土體顯著沉陷（濕陷性）（2）黃土狀土：與之相似，但缺少個別特征的土。3、分布：黃土在世界上分布很廣，我國主要分布在西北、華北和東北等地。這些地區(qū)干旱少雨，具有大陸性氣候特點。4、分類：按地層時代及其基本特征，黃土分為三類（1）老黃土：形成于早更新世的午城黃土和中更新世的離石黃土，老黃土一般無濕陷性，承載力較高。（2）新黃土：晚更新世的馬蘭黃土及全新世早期的現代黃土，一般都具濕陷性。（3）近代堆積黃土：近幾百年至近幾十年堆積的黃土，土質松散，壓縮性高，濕陷性不一，承載力較低。第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（一）黃土的成分和結構特征成分：黃土基本由小于0.25mm的顆粒組成，尤其以0.1-0.01mm的顆粒占主要地位。含有60多種礦物，碎屑礦物約占3/4以上，粘土礦物約占10%-25%，易溶鹽、中溶鹽及有機物含量較少，一般不超過2%。結構：非均質的骨架式架空結構。第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（二）黃土的一般工程地質性質（1）密度小，孔隙率大。（2）含水較少。（3）塑性較弱。（4）透水性較強。（5）抗水性弱。遇水強烈崩解，膨脹量較小，但失水收縮量較明顯（6）壓縮性中等，抗剪強度較高第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（三）黃土的濕陷性1、濕陷性：黃土在一定壓力作用下受水浸濕后，結構迅速破壞而產生顯著附加沉陷的性能。2、產生原因：具有明顯的遇水連結減弱，結構趨于緊密的有利于濕陷的特殊成分和結構。3、分類：可分為自重濕陷和非自重濕陷自重濕陷：指黃土遇水后，在其本身的自重作用下產生濕陷的現象。非自重濕陷：指黃土浸水后，在附加荷載作用下所產生的附加沉陷。劃分自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土，對工程建筑具有較大的實際意義。在這兩種不同濕陷性黃土地區(qū)進行建筑時，采用的各項措施及施工要求均有較大差別。野外無荷載試坑浸水試驗資料表明，我國蘭州地區(qū)的黃土具有明顯或強烈的自重濕陷性，而西安和太原地區(qū)的黃土，往往是非自重濕陷性黃土或僅局部地區(qū)的黃土有自重濕陷性。第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（四）

黃土濕陷性的評價評價方法：直接和間接兩種方法1、間接方法：根據黃土的物質成分及物理力學指標，大致說明黃土濕陷的可能性。塑性指數小于1.2，含水率與塑限之比小于1.2?？紫侗却笥?.8。干密度小于1.5g/cm3的黃土，具有濕陷性，尤其是含水率與塑限之比小于1.0，孔隙比大于1.0的黃土，濕陷性更明顯。含水率與塑限之比大于1.2，孔隙比小于0.8，干密度大于1.5g/cm3

的黃土濕陷性微弱或無濕陷性?？傊退苄?、低含水量、低密度的黃土，常具有濕陷性。2、直接方法：利用濕陷性指標，直接判斷黃土的濕陷性濕陷性指標：濕陷系數、自重濕陷系數、計算自重濕陷量、總濕陷量和濕陷起始壓力等。第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（1）濕陷系數：黃土試樣在某壓力（P）作用下穩(wěn)定的濕陷變形值與試樣原始高度的比值。

注意：①測定濕陷系數的壓力：應自基礎底面（初步勘察時，自地面1.5m）算起，10m之內土層應用200KPa，10m以下至非濕陷性土層頂面，應用其上覆土的飽和自重壓力（當大于300KP時，仍應用300KPa）②判定黃土濕陷性標準非濕陷性黃土：<0.015濕陷性黃土：≥0.015第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（2）自重濕陷系數：黃土試樣在與其飽和自重壓力相等的壓力作用下，壓縮穩(wěn)定后的濕陷值與原土樣原始高度的比值，即測定自重濕陷性系數時的飽和自重壓力，通常是自地面算起至該土樣的頂面為止的上覆土層的飽和自重壓力。當<0.015時，定為非自重濕陷性黃土。≥0.015時，為自重濕陷性黃土。第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（3）計算自重濕陷量：計算自重濕陷量的累計，應自天然地面（當挖、填方的厚度和面積較大時，應自設計地面）算起，至其下部全部濕陷性黃土層的底面為止，其中自重濕陷系數小于0.015的土層不應累計。判定標準：非自重濕陷性黃土場地：≤7cm

自重濕陷性黃土場地：＞7cm第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土（4）總濕陷量：濕陷性黃土地基,受水浸濕飽和至下沉穩(wěn)定為止的總濕陷量,按下式計算根據基底下各土層累計的總濕陷量和計算自重濕陷量的大小，判定濕陷性黃土地基的濕陷等級第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

黃土(5)濕陷起始壓力:使黃土出現明顯濕陷所需的最小外部壓力.

黃土濕陷起始壓力,可采用室內浸水試驗或現場飽和載荷試驗來測定.經常從浸水壓縮試驗所繪制的濕陷系數與壓力的關系曲線上求得,曲線上與濕陷系數為0.015相對應的壓力,即為土的濕陷起始壓力.飽和自重壓力pz<時,為非自重濕陷性黃土飽和自重壓力pz>時,為自重濕陷性黃土第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三

黃土濕陷起始壓力大小與很多因素有關，常常是隨土的密度、粘土含量、含水率及埋藏深度的增加而增大。我過不同地區(qū)的黃土濕陷起始壓力有所不同，如下表：第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三膨脹土特殊土的工程地質特性

膨脹土：又稱脹縮土，是指隨含水量的增加而膨脹，隨含水量的減少而收縮，具有明顯膨脹和收縮特性的細粒土。分布：在世界和我國分布都很廣，一般分布在二級及二級以上階地上或盆地的邊緣，大多數是晚更新世及其以前的殘坡積、沖積、洪積物，也有第三紀至第四紀的湖相沉積物及其風化層，個別分布在一級階地上。第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三膨脹土特殊土的工程地質特性

（一）膨脹土的成分、結構特征1、成分：粘粒含量較高，常達35%以上，礦物成分以蒙脫石和伊利石為主，高嶺石含量較少。2、顏色：一般呈紅、黃、褐、灰白等色。3、結構：斑狀結構，常含鐵、錳或鈣質結核。土體常具有網狀裂隙，裂隙面比較光滑。土體表層常出現各種縱橫交錯的裂隙和龜裂現象，使土體的完整性破壞，強度降低。

第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三膨脹土特殊土的工程地質特性

（二）膨脹土的一般工程地質特征1、天然狀態(tài)下，膨脹土具有較大的天然密度和干密度，含水率和孔隙比較小，飽和度較大，常在80％以上，天然含水率較小，17％～30％。2、液限和塑限指數較大，液限為40％～68％，塑限為17%～35％，塑性指數為18～33。3、壓縮性小，屬中-低壓縮性土，抗剪強度一般都比較高，但遇水后強度顯著降低。

第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三膨脹土特殊土的工程地質特性

（三）膨脹土脹縮性的評價表征膨脹土脹縮性指標有，自由膨脹率、膨脹率、收縮系數、膨脹力根據自由膨脹率，可將膨脹土的膨脹潛勢分為三類第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三膨脹土特殊土的工程地質特性

（四）膨脹土地基變形計算及分級根據我國國家標準《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范》（GBJ112-87）規(guī)定，膨脹土地基變形量可按下列三種情況分別計算1、當離地表1m處地基土的含水率等于或接近最小值時，或地面有覆蓋且無蒸發(fā)可能時，以及建筑物在使用期間經常有水浸濕的地基，可按下式計算膨脹變形量，即第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三膨脹土特殊土的工程地質特性

2、當離地表1m處地基土的含水率大于1.2倍塑限含水率時，或直接受有高溫作用的地基，可按下式計算收縮變形量，即

第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三膨脹土特殊土的工程地質特性

3、在其他情況下，可按下式計算地基土的脹縮變形量，即

地基土的膨脹變形量、收縮變形量和脹縮變形糧統(tǒng)稱為地基分級變形量，據此，地基土的脹縮等級可分為三級

第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

紅粘土

紅粘土：是指碳酸鹽類巖石經強烈化學風化后形成的高塑性粘土。分布：在我國云貴高原、四川東部、兩湖和兩廣北部一些地區(qū)，是一種區(qū)域性的特殊土。特征：主要為殘積、坡積類型，一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中，其厚度變化很大，且與原始地形和下伏基巖面的起伏變化密切相關。分布在盆地或洼地時，其厚度變化大體是邊緣較薄，向中間逐漸增厚。當下伏基巖中溶溝、溶槽、石芽較發(fā)育時，上覆紅粘土的厚度變化較大。就地區(qū)而論，貴州的紅粘土厚度約3—6m，超過10m者較少；云南地區(qū)一般為7—8m，個別地段可達10—20m；湘西、鄂西、廣西等地一般在10m左右。第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

紅粘土

（一）

成分和結構特征1、成分：紅粘土顆粒細而均勻，粘粒含量很高，尤其以小于0.002mm的細粘粒為主，礦物成分以粘土礦物為主，倍半氧化物含量也較高，碎屑礦物較少，水溶鹽和有機質含量都很少。粘土顆粒主要是多以高嶺石和伊利石類粘土礦物為主。主要化學成分為：SiO2(33.5~68.9%)、Al2O3(9.6~12.7%)、Fe2O3(13.4~36.4%)。2、結構特征：呈蜂窩狀和絮狀結構，顆粒間具有較牢固的鐵質或鋁質膠結，常有很多裂隙、結核和土洞存在，從而影響土體的均一性。第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

紅粘土

（二）工程地質性質的基本特點1、高塑性和分散性。2、高含水率、低密度。3、

強度較高、壓縮性較低。4、具有明顯的收縮性，膨脹性輕微。第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

紅粘土（三）紅粘土作為地基土時應注意的問題

紅粘土具有強度高、壓縮性小的特點，是較好的地基土。但是，在紅粘土地區(qū)進行建筑時也常出現一些問題，應加以注意。1、紅粘土具有脹縮性。有的紅粘土膨脹收縮較明顯，膨脹力可達180Kpa。第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

紅粘土2、紅粘土受所處的位置和形成條件等因素影響，其性質與厚度變化較大。沿深度方向上，紅粘土的含水率、孔隙比、壓縮系數隨深度的增加都有較大的增高，稠度狀態(tài)由堅硬、硬塑變?yōu)榭伤?、軟塑，強度大幅度降低。在水平方向上，地勢較高處，紅粘土的含水率和壓縮性較低，強度較高；而地勢低洼處則相反。在巖溶發(fā)育的石灰?guī)r地區(qū)，紅粘土厚度變化往往很大，易造成地基不均勻沉陷。因此，不能將紅粘土視為均質體，應按其稠度狀態(tài)和成分不同，將其劃分為不同的土質單元，然后分別予以評價。3、強烈的失水收縮使紅粘土表層裂隙很發(fā)育，破壞了土體的完整性，降低了土體的強度，增強了透水性。這對于淺埋基礎或邊坡的穩(wěn)定性都有影響。4、紅粘土中常存在“土洞”，對建筑物地基穩(wěn)定極為不利。第44頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

鹽漬

土1、鹽漬土：在地表土層1m厚度內，易溶鹽含量大于0.5%的土。2、分布：我國分布很廣，主要是江蘇北部和渤海西岸，華北平原的河北、河南、山西等省，東北松遼平原西部和北部，西北的內蒙等省區(qū)。3、類型：按地理分布可分為濱海鹽漬土、沖積平原鹽漬土和內陸鹽漬土等類型。（1）濱海鹽漬土：是海水浸入到沿岸地區(qū)，經過蒸發(fā)，鹽分殘留地面而形成。（2）沖積平原鹽漬土：是由于河床淤積抬高或修建水庫渠道滲漏等使沿岸地下水升高，地下水通過毛細上升作用不斷將鹽分輸送到地表土層，經過蒸發(fā)，鹽分積聚而形成。（3）內陸鹽漬土：是由于內陸洼地礦化潛水蒸發(fā)殘留鹽分形成，或是封閉盆地中水分蒸發(fā)鹽分沉積而形成。第45頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三特殊土的工程地質特性

鹽漬

土4、厚度：并不很大，一般分布在地表以下1.5m，也有個別達4m。5、特點：干旱時具有較高的強度，潮濕時強度減弱，壓縮性增大，而且與所含鹽的成分和數量有關。6、土中的鹽類：主要是氯鹽、硫酸鹽和碳酸鹽三類，這幾類鹽有不同特性，對土的性質影響也不相同。（1）氯鹽：主要有Nacl、Kcl、Cacl2

、Mgcl2

等，具有很大的溶解度，易隨水分流動而遷移，具有強烈吸濕性，能從空氣中吸收水分，故具有保持一定水分的能力，氯鹽結晶時體積不膨脹。含氯鹽為主的鹽漬土，在干燥時具有良好的工程地質性質，強度高，易于壓實，但是當潮濕時，塑性和壓縮性很大，強度大大減弱，穩(wěn)定性被破壞。第46頁，共50頁，2023年，2月20日，星期三（2）硫酸鹽：Na2SO4

、MgSO4

等，具有很大溶解度