4岩石及特殊土的工程性质-226.ppt
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1、4 4岩石及特岩石及特殊土的工殊土的工程性质程性质二.岩石、土的工程分类一.岩石的工程性质三.特殊土的工程性质物理性质水理性质力学性质重力性质重力性质孔隙性质孔隙性质吸水性吸水性透水性透水性软化性软化性抗冻性抗冻性强度性质强度性质变形性质变形性质一一.岩石的工程性质岩石的工程性质密度(密度()和重度()和重度()r r、r rsat、r rd(、sat、d)等)等颗粒密度(颗粒密度(s)和比重()和比重(ds)ds=s/w孔隙比(孔隙比(e)与孔隙度()与孔隙度(n)裂隙率(裂隙率(KT)1、岩石的物理性质岩石的物理性质孔隙度孔隙度多用于多用于松散土、石松散土、石,而,而裂隙率裂隙率多用于结晶
2、多用于结晶连接的连接的坚硬岩石坚硬岩石。、s,n、e,岩石的工程性质岩石的工程性质吸水性吸水性岩石在浸水过程中具有的吸水性能岩石在浸水过程中具有的吸水性能透水性透水性岩石容许水透过的能力岩石容许水透过的能力软化性软化性岩石浸水后强度降低的性能岩石浸水后强度降低的性能抗冻性抗冻性岩石抵抗冻融破坏的性能岩石抵抗冻融破坏的性能可溶性可溶性岩石被水溶解的性能岩石被水溶解的性能膨胀性膨胀性岩石吸水后体积增大引起岩石结构破坏的性能岩石吸水后体积增大引起岩石结构破坏的性能崩解性崩解性岩石被水浸泡,内部结构遭到完全破坏呈碎块状岩石被水浸泡,内部结构遭到完全破坏呈碎块状崩开散落的性能崩开散落的性能2、岩石的水理
3、性质、岩石的水理性质u岩石的吸水性岩石的吸水性岩石的吸水性取决于本身所含裂隙、孔隙的数量、大小、开闭程度及分布情况。吸水率吸水率(w1)饱和吸水率饱和吸水率(w2)饱和系数饱和系数(kw)指岩石容许水透过的能力,用渗透系数k来表示。水在孔隙、裂隙中渗透流动,大多服从达西定律:u岩石的透水性岩石的透水性u岩石的软化性岩石的软化性软化性用软化系数来表示,它是指岩石饱状态下与天然风干状态下单轴抗压强度之比,即:软化性取决于岩石中的矿物成分和孔隙性。u岩石的抗冻性岩石的抗冻性岩石的抗冻性与岩石的结构有关。岩石的抗冻性与岩石的结构有关。表示岩石抗冻性的指标有:表示岩石抗冻性的指标有:强度损失率强度损失率
4、重量损失率重量损失率强度性质岩石在外力作用下发生破坏时所能承受的最大应力变形性质3、岩石的力学性质岩石的力学性质u强度性质强度性质干燥试样抗压强度饱和试样抗压强度冻融试样抗压强度t=sn tgj+c抗抗压压强强度度(R)抗抗拉拉强强度度(Rt)抗抗剪剪强强度度()点荷载强度点荷载强度(Is)回回弹弹强强度度(N)u变形性质OA段:裂隙压密阶段AB段:弹性变形阶段BC段:塑性变形、裂隙扩展阶段变形模量E0=s/e弹性模量E50=s50/eD泊松比n=e 横/e纵岩石变形性质的指标岩石变形性质的指标u影响岩石工程性质的主要因素影响岩石工程性质的主要因素l岩石性质:成因、矿物成分、结构、构造岩石性质
5、:成因、矿物成分、结构、构造l地质构造;地质构造;l风化作用(风化的程度);风化作用(风化的程度);l水的作用水的作用 天然的溶剂;天然的润滑剂。岩石按坚硬程度分类岩石按坚硬程度分类硬质岩硬质岩软质岩软质岩硬质岩硬质岩较硬质岩较硬质岩较软岩较软岩软岩软岩极软岩极软岩二二.岩石、土的工程分类岩石、土的工程分类岩土施工工程分级岩土施工工程分级I.松土松土II.普通土普通土III.硬土硬土IV.软石软石V.次坚石次坚石VI.坚石坚石土的分类土的分类碎石类土碎石类土砂类土砂类土粉土粉土粘性土粘性土u按颗粒级配划分按颗粒级配划分土:土:是第四纪以来地壳表层的最新沉积物,未经胶结是第四纪以来地壳表层的最新
6、沉积物,未经胶结成岩,常称为成岩,常称为松散土松散土。残积土残积土坡积土坡积土冲积土冲积土淤积土淤积土风积土风积土崩积土等崩积土等u按土的成因划分按土的成因划分特特殊殊土土:是是具具有有特特殊殊的的成成分分、状状态态、结结构构特特征征,而且具有特殊工程性质的土。而且具有特殊工程性质的土。黄土黄土膨胀土膨胀土软土软土冻土冻土红粘土红粘土盐渍土盐渍土填土填土等等特殊土特殊土u特殊土的分类特殊土的分类4.4.1 4.4.1 黄土黄土4.4.2 4.4.2 膨胀土膨胀土4.4.3 4.4.3 软土软土4.4.4 4.4.4 冻冻土土三三.特殊土的工程性质特殊土的工程性质黄黄土土:是是在在干干旱旱、半半
7、干干旱旱气气候候条条件件下下形形成成的的第第四纪的一种松散的特殊土。四纪的一种松散的特殊土。1、黄土黄土u黄土的特征黄土的特征l颜色为淡黄、褐色或灰黄色颜色为淡黄、褐色或灰黄色;l粒度成分以粉土为主粒度成分以粉土为主,约占有约占有60%70%,一般不,一般不含含0.25mm的颗粒;的颗粒;l含各种可溶盐含各种可溶盐,富含碳酸盐(,富含碳酸盐(CaCO3),),可形成钙可形成钙质结核(姜结石);质结核(姜结石);l孔隙多且大,结构疏松孔隙多且大,结构疏松;l无无层层理理,但但有有垂垂直直节节理理和和柱柱状状节节理理。天天然然条条件件下下能能保持近于垂直的边坡;保持近于垂直的边坡;l具有湿陷性具有
8、湿陷性。n具有具有()项特征的为项特征的为标准黄土标准黄土,只有其,只有其中部分特征的黄土叫中部分特征的黄土叫黄土状土黄土状土或或黄土质土。黄土质土。n具有湿陷性的黄土为具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土湿陷性黄土。u黄土的分布黄土的分布黄黄土土在在世世界界上上的的分分布布面面积积达达13001300万万kmkm2 2,我我国国的的黄黄土土面面积积是是世世界界上上最最大大的的,达达6464万万kmkm2 2,比比法法国国和和瑞瑞士士的的面面积积总总和和还还要要大大。黄黄土土最最厚厚处处约约410m410m左左右右,在在兰兰州州市市七七里里河河区区西西津津村村。在在我我国国,西西北北、中中原原、华华北
9、北、华华东东、东东北北等等地地均均有有分分布布,但但主主要要集集中中在在黄黄河河的的中中游游陕陕、甘甘、宁宁、青青及及山山西西、河河南南一一带带,其其厚厚度度各各不不相相同同。陕陕甘甘地地区区多多厚厚100100200m200m,薄薄处处仅仅几公分。几公分。黄土高原的自然景象u黄土的分类黄土的分类按生成年代分按生成年代分下更新世下更新世 Q Q1 1 (午城午城黄土)黄土)中更新世中更新世 Q Q2 2 (离石离石黄土)黄土)上更新世上更新世 Q Q3 3 (马兰马兰黄土)黄土)全全 新新 世世 Q Q4 41 1 老黄土老黄土新黄土新黄土新近堆积的黄土:新近堆积的黄土:全新世全新世 Q Q4
10、 42 2风积风积坡积坡积残积残积洪积洪积冲积等冲积等u黄土的分类黄土的分类按生成过程分按生成过程分u黄土的分类黄土的分类按塑性指数按塑性指数I IP P分分黄土质粘土黄土质粘土IP17黄土质砂粘土黄土质砂粘土7IP17黄土质粘砂土黄土质粘砂土1IP7黄土质砂土黄土质砂土IP1u黄土的分类黄土的分类按湿陷性分按湿陷性分湿湿陷陷性性非非湿湿陷陷性性自重自重湿陷性湿陷性非自重非自重湿陷性湿陷性划划分分自自重重湿湿陷陷性性黄黄土土和和非非自自重重湿湿陷陷性性黄黄土土,对工程建设有明显的现实意义。对工程建设有明显的现实意义。在自重湿陷性黄土地区在自重湿陷性黄土地区修筑的渠道修筑的渠道与渠道与渠道平行的
11、裂缝平行的裂缝;管道漏水管道漏水后后管道断裂管道断裂;路基受水路基受水后后局部严重坍塌局部严重坍塌;地基土地基土很大的很大的裂缝或倾斜裂缝或倾斜u黄土的工程性质黄土的粒度成分黄土的粒度成分黄土的比重和密度黄土的比重和密度黄土的含水量黄土的含水量黄土的透水性黄土的透水性黄土的压缩性黄土的压缩性黄土的抗剪强度黄土的抗剪强度黄土的湿陷性黄土的湿陷性粉粒粉粒约占约占6060 70%70%,其次是砂粒和粘粒。,其次是砂粒和粘粒。黄土的粒度成分黄土的粒度成分黄土黄土结构疏松,密度较低结构疏松,密度较低,一般:,一般:Gs2.542.84;1.51.8g/cm3;r rd1.31.6g/cm3,与,与e有关
12、有关一般认为一般认为:r rd1.5g/cm3时时,一般为非湿陷一般为非湿陷性黄土性黄土黄土的比重和密度黄土的比重和密度黄土的天然含水量一般为黄土的天然含水量一般为138.6%,有的干,有的干燥地区则为燥地区则为112%。一般认为一般认为:天然含水量天然含水量 25%25%时,无湿陷性时,无湿陷性。天然含水量低的黄土天然含水量低的黄土 湿陷性较强湿陷性较强黄土的含水量黄土的含水量黄土的抗剪强度黄土的抗剪强度中等中等。一般一般c=3040kPa,j j=1525,我国北部黄,我国北部黄土的土的j j可达可达 2728。黄土的透水性黄土的透水性黄土的压缩性黄土的压缩性黄土的抗剪强度黄土的抗剪强度黄
13、土的透水性黄土的透水性比一般粘性土大比一般粘性土大。黄土的压缩性黄土的压缩性中等中等。天然黄土在一定压力的作用下,受水浸天然黄土在一定压力的作用下,受水浸湿后土体结构受到破坏而发生的下沉现象,湿后土体结构受到破坏而发生的下沉现象,称为称为黄土湿陷黄土湿陷。黄土的湿陷性黄土的湿陷性u黄土湿陷性的判定方法黄土湿陷性的判定方法黄土的黄土的相对湿陷系数相对湿陷系数d dsh=(h2h2)/h2d dsh0.02,非非湿陷性黄土湿陷性黄土0.02d dsh0.03,轻微轻微湿陷性黄土湿陷性黄土0.03d dsh0.07,中等中等湿陷性黄土湿陷性黄土d dsh0.07,强烈强烈湿陷性黄土湿陷性黄土u自重湿
14、陷性黄土的判定方法自重湿陷性黄土的判定方法室内试验法室内试验法:室内普通固结仪中进行。:室内普通固结仪中进行。现现场场法法:挖挖平平底底方方形形坑坑或或圆圆坑坑,边边长长或或直直径径大大于于等等于于黄黄土土层层的的厚厚度度且且不不应应小小于于10m。深深度度一一般般为为50cm,坑坑底底铺铺厚厚510cm的的砂砂或或砾砾,坑坑内内灌灌水水,保保持持水水深深30cm。浸浸水水至至黄黄土土全全部部饱饱和和,湿湿陷陷达达到到稳稳定定时时为为止止。其其稳稳定定标标准准为为最最后后5天天的的平平均均湿湿陷陷量量小小于于1mm。测出自重湿陷量测出自重湿陷量D Dzs。当当D Dzs7cm时时非非自重湿陷性
15、黄土场地;自重湿陷性黄土场地;当当D Dzs7cm时自重湿陷性黄土场地。时自重湿陷性黄土场地。根据野外无载荷试坑浸水试验,得出根据野外无载荷试坑浸水试验,得出兰州地区兰州地区黄土黄土明显或强烈的明显或强烈的自重湿陷性自重湿陷性;西安、太原西安、太原黄土黄土绝大多数为绝大多数为非自重湿陷性非自重湿陷性。l黄土的湿陷起始压力黄土的湿陷起始压力湿陷起始压力湿陷起始压力对非自重湿陷性黄土,其对非自重湿陷性黄土,其湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现出湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现出来,这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的压来,这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的压力即为黄土的湿陷起始压力。力即为
16、黄土的湿陷起始压力。密度越大密度越大粘粒含量越高粘粒含量越高土层的埋深越大土层的埋深越大湿陷起始压力愈大湿陷起始压力愈大l湿陷起始压力的确定湿陷起始压力的确定现场常用野外简化方法。现场常用野外简化方法。室内压缩试验室内压缩试验野外载荷试验野外载荷试验(单双线法)(单双线法)u防治黄土湿陷的措施防治黄土湿陷的措施采采用用物物理理、化化学学等等方方法法,提提高高黄黄土土强强度度,降降低低孔孔隙隙度,加强其内部联结;度,加强其内部联结;强夯法强夯法;挤密法挤密法防排水防排水。包括排除地表水和地下水。包括排除地表水和地下水。换换填填法法。在在湿湿陷陷性性黄黄土土层层不不厚厚(1(13m)3m),下下面
17、面又又是是硬硬土土层层或或基基岩岩。换换填填的的土土是是砂砂夹夹卵卵石石,回回填填厚厚度度每每层层15cm15cm,填后浇水再夯实。,填后浇水再夯实。预浸水法预浸水法深层浸水法深层浸水法u黄土陷穴黄土陷穴黄土陷穴的黄土陷穴的防治措施防治措施有:有:开挖回填、夯实、灌浆开挖回填、夯实、灌浆;做好地表排水工程做好地表排水工程。防止水流渗漏防止水流渗漏是保证建筑物稳定的措施之一。是保证建筑物稳定的措施之一。这些洞穴使上覆土层陷落这些洞穴使上覆土层陷落天然洞穴天然洞穴人工洞穴人工洞穴2膨胀土膨胀土膨膨胀胀土土:是是一一种种粘粘性性土土,含含有有较较多多的的亲亲水水性性粘粘土土矿矿物物,吸吸水水膨膨胀胀
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- 岩石 特殊 工程 性质 226
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