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砂岩的工程地质性质-岩土的工程分类和工程性质自测题

发布时间:2018-05-05 所属栏目:工程地质条件

一 : 岩土的工程分类和工程性质自测题

43.岩土的工程分类和工程性质自测题

一、单项选择题来源:
1.从建筑施工的角度,根据(    ),可将土石分为松软土、普通土、坚土等八类。
    a.土的强度    b.土石坚硬程度
    c.土的性质    d.土的天然含水量
2.土石分类中的一类土是(    )。
    a.松软土    b.普通土
    c.坚土      d.砂砾坚土
3.土石分类中的二类土是(    )。
    a.松软土    b.普通土
    c.坚土      d.砂砾坚土
4.土石分类中的三类土是(    )。
    a.松软土    b.普通土
    c.坚土      d.砂砾坚土
5.土石分类中的四类土是(    )。
    a.松软土    b.普通土
    c.坚土      d.砂砾坚土
6.土石分类中的五类土是(    )。
    a.软石    b.次坚石 来源:
    c.坚石    d.特坚石
7.土石分类中的六类土是(    )。
    a.软石    b.次坚石
    c.坚石    d.特坚石
8.土石分类中的七类土是(    )。
    a.软石    b.次坚石
    c.坚石    d.特坚石 来源:
9.土石分类中的八类土是(    )。
    a.软石    b.次坚石
    c.坚石    d.特坚石
10.(    )是确定地基处理方案和制定施工方案的重要依据。
    a.土的强度    b.土石坚硬程度
    c.土的性质    d.土的天然含水量
11.土的性质对土方工程的(    )没有影响。
    a.降水工作    b.工程造价
    c.工程量      d.劳动量
12.土中所含水的质量与土的固体颗粒质量之比的百分率,称为(    )。
    a.土的干密度    b.土的密实度
    c.含水量        d.土的天然含水量
13.土中所含水的质量与(    )之比的百分率,称为土的天然含水量。
    a.土中的液体质量    b.土的固体颗粒质量
    c.土的质量          d.干土质量
14.土的天然含水量用(    )表示。
    a.σ    b.§
    c.ω    d.ρ 来源:
15.土的含水量对土方工程的(    )没有影响。
    a.劳动量              b.挖土的难易
    c.土方边坡的稳定性    d.填土的压实

16.土在天然状态下单位体积的(    ),称为土的天然密度。
    a.重量    b.质量
    c.容重    d.干密度
17.土的天然密度用(    )表示。
    a.σ    b.§
    c.ω    d.ρ
18.土的天然密度随着土的颗粒组成、孔隙的多少和水分含量而变化,不同的土,密度(    )。
    a.不同        b.基本相同
    c.完全相同    d.不能确定
19.单位体积内土的固体颗粒质量与总体积的比值,称为(    )。
    a.土的密度    b.土的密实度
    c.土的固体颗粒密度    d.土的干密度
20.土的干密度用(    )表示。     来源:
    a.ρd    b.ρt
    c.ωd    d.ωt
21.土的干密度越大,表明土越(    )。
    a.疏松          b.坚实
    c.密实度不变    d.干燥
22.在土方填筑时,常以土的(    )控制土的夯实标准。
    a.湿密度    b.密度
    c.干密度    d.强度    
23.土的密实度反映了土的(    )程度。
    a.疏松    b.夯实
    c.坚硬    d.紧密
24.天然土经开挖后,其体积会因松散而(    )。
    a.减少    b.增加
    c.不变    d.不能确定
25.由于土的可松性,天然土经开挖后,虽经振动夯实,(    )完全恢复到原来的体积。
    a.能         b.不能
    c.肯定能     d.不能确定
26.土的可松性程度用(    )表示。     来源:
    a.可松性系数    b.密实系数
    c.紧密系数      d.坚硬系数
27.土的渗透性主要取决于(    )。
    a.土体的孔隙特征和土的密实性  b.水力坡度和土的干密度
    c.土的密实性和土的可松性      d.土体的孔隙特征和水力坡度
28.对于不同的土其渗透性(    )。
    a.不同        b.基本相同
    c.完全相同    d.不能确定
29.一般用(    )做为土的渗透性强弱的衡量指标。 来源:
    a.孔隙率    b.渗透系数
    c.密实度    d.干密度

二、多项选择题
1.确定土石分类的作用有(    )。
    a.选择施工方法    b.确定劳动量
    c.确定施工天数    d.为计算工程费用提供依据
    e.为计算劳动力、机具提供依据
2.土的性质对土方工程的(    )有影响。
    a.稳定性    b.施工方法
    c.工程量    d.排水
    e.劳动量和工程造价
3.土的含水量对土方工程的(    )有影响。
    a.所需施工机械    b.挖土的难易
    c.所需施工人数    d.土方边坡的稳定性
    e.填土的压实 来源:
 
考点43自测题答案:
    一、单项选择题:1.b  2.a  3.b  4.c  5.d  6.a  7.b  8.c  9.d  10.  c  11.  a  12.  d  13.  b  14.  c  15.  a  16.  b  
17.  d  18.  a  19.  d  20.a  21.  b  22.  c  23.  d  24.  b  
25.  b  26.  a  27.  d  28.  a  29.  b
    二、多项选择题:1.abde  2.abce  3.bde

二 : 三大岩石简介2-岩石地质分类:沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

三大岩石简介2-岩石地质分类:

<一>沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

泥质岩

三大岩石简介2-岩石地质分类:<一 />沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

页岩,是泥质岩的一种。顾名思义,我们可以把它理解为是沉积的泥土变成的岩石。说它是泥土变成的并不为过,因为一方面它们是由一些非常细小的颗粒组成,超过一半以上都是直径小于0.0039毫米的,一方面又含有大量粘土。所以人们也称它为粘土岩。事实上,它们在没有变成岩石时或疏松时,就是粘土。页岩是分布最为广泛的一种沉积岩,约占大陆沉积物的69%。它们能给我们提供很多地壳演化的信息。形成页岩的物质大多是岩石风化中产生的细碎屑,这些碎屑被水流带到盆地等低洼处沉积起来。


页岩具有可塑性、耐火性、烧结性、吸水性等,被广泛应用在多种工业中。有些页岩中还存在一些金属矿床如镍、铅等,还有的页岩中含有有用气体和焦油,被称为油页岩。


泥质岩中还有一种叫高岭石,也叫高岭土。它的发现地在中国江西景德镇附近的高岭村。说到这里你可能猜到了什么吧。高岭石就是制作陶瓷的原料,当然,它还有很多其他的用途呢。江西景德镇、湖南衡阳、河北唐山、山东淄博等地都是优质高岭石的产地,所以这些地方也就盛产陶瓷制品。
下图就是高岭石

三大岩石简介2-岩石地质分类:<一 />沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

【百度百科资料:泥质岩argillaceous rocks

  包括泥岩、粘土岩、页岩、板岩等。因形成条件不同,有白、灰白、灰、黄、绿、红褐、棕等各种颜色。

三大岩石简介2-岩石地质分类:<一 />沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

常见胶状、豆状、鲕粒状结构和鳞片状、毡状、格子状构造。主要由粘土矿物(高岭石、埃洛石、蒙脱石、水云母、海泡石等)、碎屑矿物(石英、长石、云母等)和某些自生非粘土矿物(铁、锰的氧化物、氢氧化物和碳酸盐矿物等)组成。依混入物可分为粉砂泥质岩、砂质泥质岩等;依粘土矿物,可分为高岭石泥质岩、蒙脱石泥质岩、水云母泥质岩等。泥质岩是沉积岩中分布最广的一类岩石,约占沉积岩总面积的60%。质纯的单矿物泥质岩具有可塑性、耐火性、烧结性、干缩性、吸附性、吸水膨胀性等特点,被工业部门广泛应用作为陶瓷材料、耐火材料、漂白剂、净化剂和钻井泥浆原料。但某些性质(如可塑性、吸水性等)对工程建设有极不利的影响应加以注意。

泥质岩的主要岩类有下列几种:

高岭石粘土(岩)

  又称高岭土,因首先发现于中国江西景德镇附近的高岭村而得名。主要由高岭石组成,质纯者其含量可达90%以上,其次是埃洛石和伊利石,混入物有石英、长石、云母、黄铁矿、菱铁矿和有机质等。其化学成分主要是SiO2、Al2O3和H2O。岩石多呈白、灰等色,含杂质时色变深。致密块状或疏松土状,有腻滑感,可塑性低,粘结性小,耐火度高,可达1770~1790℃,具良好的绝缘性和化学稳定性。主要作造纸涂料、填料、橡胶、塑料、油漆填料和陶瓷原料。用高岭土制合成沸石,可用于气体和液体的吸附、干燥、分离净化,以及石油的催化、裂化等。高岭石粘土(岩)可分为风化残积型和沉积型。前者主要发育在酸性及中酸性侵入岩的风化壳中,在温暖潮湿的气候条件下,由铝硅酸盐矿物分解而成。著名产地有江西景德镇、湖南衡阳等地。后者是由SiO2和Al2O3胶体在酸性介质中凝聚而成,也可以是风化残积型高岭土(岩)的侵蚀破坏产物,以机械方式沉积而成。中国晚古生代和部分中生代含煤岩系中沉积型高岭土(岩)的储量远大于风化残积型高岭土(岩)。著名产地有河北唐山、山东淄博等地。中国许多煤田中发现有一种高岭石泥岩,呈煤层夹矸产出,几乎由纯高岭石组成,是一种优质高岭土矿床,厚度不大,但层位稳定,分布范围广泛,可作地层和煤层对比标志。在高岭石泥岩中,发现了高温石英、透长石以及自形锆石、磷灰石和褐色黑云母等特殊重矿物,结合它的地质产状,使人们相信,火山灰降落,后经蚀变是高岭石泥岩的形成机理。

蒙脱石粘土(岩)

  主要由蒙脱石组成,常含少量白云母、绿泥石、碳酸盐矿物、石膏、有机质以及未分解的火山凝灰物质等。岩石常呈白、粉红、淡绿、浅黄等色。吸水性、可塑性和粘结性强,但耐火度弱。按其工艺性能和用途,又分为膨润土(又称斑脱岩)和漂白土。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土,具有极强的吸水性,吸水后,体积可膨胀10~30倍,还具有很强的阳离子交换性能。按化学成分可分为钠基膨润土和钙基膨润土。膨润土在石油化工、制糖、油脂工业中用作脱色剂,铸造工业中作粘结剂,钻探中作泥浆材料。漂白土是一种胶质粘土,成分与膨润土相似,但钙多、钠少,吸附性能强,在精炼石油产品及精制矿物油和植物油时,作为脱色剂或漂白剂。中国主要产地有吉林舒兰,浙江余杭、临安,江苏江宁,新疆托克逊等地。蒙脱石粘土(岩)是凝灰岩或玻璃质喷出岩,在碱性介质(pH=7~8.5)中,在海水或地下水的作用下的分解产物,堆积于原地或沉积于湖泊、海湾以及深海中而成。

伊利石粘土(岩)

  是以伊利石为主的分布最广的一类粘土(岩),但经常含有其他粘土矿物,以及石英、长石、云母等碎屑和有机质。岩石常呈灰、黄褐等色,水平层理发育。由于常含较多杂质,一般仅作粗陶瓷制品及制砖瓦原料。伊利石粘土(岩)在大陆及海洋环境中均可生成。地层时代越老,其相对含量也越大,这与成岩作用有关。④泥岩和页岩。泥岩是块状的不具纹理或页理的泥质岩,页岩是具纹理或页理的泥质岩(见彩图)。这两种岩石成分以伊利石为主,此外常含其他粘土矿物和一些碎屑矿物及某些自生矿物。按混入物的化学成分,又可划为:含CaCO3(<25%)的,称为钙质泥岩和钙质页岩。含铁离子时,岩石呈红、紫红、灰绿等色,称为铁质泥岩和铁质页岩。富含SiO2(含量可达85%以上)的,称为硅质泥岩和硅质页岩。含大量碳化有机质的,称为碳质泥岩和碳质页岩。含较多有机质和细分散的硫化铁而显黑色的,称为黑色泥岩和黑色页岩。黑色页岩中常有各种金属元素,有时达工业品位。黑色页岩中铱和碳的异常含量,以及它在某些地质时期(如前寒武纪、早古生代、石炭纪等)在世界范围内的广泛分布,引起地质学家的极大注意。认为黑色页岩是在不寻常的缺氧事件下形成的。含一定数量干酪根(>10%)的页岩,称为油页岩,可从中提取若干有用气体和焦油。】

砂岩

三大岩石简介2-岩石地质分类:<一 />沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

砂岩
在沉积岩中,除了泥质岩以外,最多的就要算是砂岩了。砂岩占沉积岩总体积的四分之一。砂岩中半数以上是由砂粒构成的,这些砂粒的大小在2~0.0625毫米之间。因此,肉眼可见它们比泥质岩要粗糙得多。这些砂粒主要是石英,其次是长石、岩屑、白云母、绿泥石、重矿物等。砂岩不但能够告诉人们一些过去的地质信息,而且它还是石油、天然气和地下水的聚集所(储集层)许多砂岩都可以用来做磨料、玻璃原料和建筑材料等。


人们通常按砂岩中砂粒的大小来将它们分类,如砂粒直径在2~1毫米的,叫巨粒砂岩、1~0.5毫米的叫粗粒砂岩、0.5~0.25毫米的叫中粒砂岩、0.25~0.125毫米的叫细粒砂岩、 0.125~0.0625毫米的叫微粒砂岩。同时,砂岩类型还可分为石英砂岩(石英含量高)、长石砂岩(长石含量超过25%)、岩屑砂岩(岩屑含量超过25%)等

【百度百科资料:砂岩sandstone

三大岩石简介2-岩石地质分类:<一 />沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

砂岩由石英颗粒(沙子)形成,结构稳定,通常呈淡褐色或红色,主要含硅、钙、黏土和氧化铁。砂岩是一种沉积岩,主要由砂粒胶结而成的,其中砂里粒含量要大于50%。决大部分砂岩是由石英或长石组成的。

鼎盛砂岩,石英、长石等碎屑成分占50%以上的沉积碎屑岩。砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成。岩石由碎屑和填隙物两部分构成。碎屑除石英、长石外还有白云母、重矿物、岩屑等。填隙物包括胶结物和碎屑杂基两种组分。常见胶结物有硅质和碳酸盐质胶结;杂基成分主要指与碎屑同时沉积的颗粒更细的黏土或粉砂质物。填隙物的成分和结构反映砂岩形成的地质构造环境和物理化学条件。砂岩按其沉积环境可划分为:石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩三大类。砂层和砂岩构成石油、天然气和地下水的主要储集层。砂和砂岩可用做磨料、玻璃原料和建筑材料。一定产状的砂层和砂岩中富含砂金、锆石、金刚石、钛铁矿、金红石等砂矿。
  砂岩是一种沉积岩,是由石粒经过水冲蚀沉淀于河床上,经千百年的堆积变得坚固而成。后因地球地壳运动,而形成今日的矿山。砂岩主要产地,四川内江。

主要成份:
  A.石英成份 52%以上;B.粘土 15%左右;C.针铁矿 18%左右;D.其它物质 10%以上。

砂岩是使用最广泛的一种建筑用石材.几百年前用砂岩装饰而成的建筑至今仍风韵犹存,如巴黎圣母院,砂岩罗浮宫,英伦皇宫,美国国会,哈佛大学等,砂岩的高贵典雅的气质以及其坚硬的质地成就了世界建筑史上一朵朵奇葩。最近几年砂岩作为一种天然建筑材料,被追随时尚和自然的建筑设计师所推崇,广泛地应用在商业和家庭装潢上.
澳洲砂岩
  目前世界上已被开采利用的有澳洲砂岩,印度砂岩,西班牙砂岩,中国砂岩等。其中色彩,花纹最受建筑设计师所欢迎的则是澳洲砂岩。澳洲砂岩是一种生态环保石材,其产品具有无污染、无辐射、无反光、不风化、不变色、吸热、保温、防滑等特点。】

石灰岩

三大岩石简介2-岩石地质分类:<一 />沉积岩——泥质岩、砂岩、石灰岩

石灰岩也叫灰岩,它是主要由方解石组成的碳酸盐岩。石灰岩成分中经常混入有白云石、石膏、菱镁矿、黄铁矿、蛋白石、玉髓、石英、海绿石、萤石、磷酸盐矿物等。此外还常含有粘土、石英碎屑、长石碎屑和其他重矿物碎屑。
  石灰岩的主要类型有十多种,其中比较有意思的有:叠层灰岩,远古时期,一些能分泌粘液的藻类,通过分泌碳酸钙,然后沉淀、捕获和收集、粘结碳酸盐颗粒物质而形成岩石;障积灰岩,是指海底含有的生物(钙藻、海百合、层孔虫、苔藓虫),通过自身的阻挡作用将碳酸钙泥晶截获并堆积而成。障积灰岩内部常见层状晶洞构造和有根茎的生物化石。骨架灰岩,又称生物礁灰岩。它是由珊瑚、石枝藻、层孔虫、苔藓虫和厚壳蛤类等这些生物形成,这些生物的骨架将碳酸岩沉积物粘在一起,形成固定在海底上的坚硬的碳酸盐岩礁。骨架灰岩通常在海底形成一个隆起,就是我们平常所说的珊瑚礁;白垩,是一种细粒白色疏松多孔易碎的石灰岩,质极纯。它生成于温暖海洋环境,沉积的厚度从几十米到几百米;结晶灰岩,一般就是我们常说的钟乳石和石笋它是由水中的溶解的物质沉淀累积而形成的,是一种致密的钙质沉淀物,多产于石灰岩洞穴表面。

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石灰岩主要用于制造水泥和石灰及铺路基石,冶金工业中作熔剂,环保中用于软化饮用水及污水处理,农业中作土壤调节剂、家禽饲料添加剂,还可用于轻工、化工、纺织、食品等工业。由于石灰岩容易溶解在水中,在石灰岩发育地区,常形成石林、溶洞等景观,是宝贵的旅游资源。

【百度百科资料:石灰岩(Limestone)

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简称灰岩,以方解石为主要成分的碳酸盐岩。有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物,有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色,硬度一般不大,与稀盐酸反应剧烈。
石灰岩石灰岩主要是在浅海的环境下形成的。石灰岩按成因可划分为粒屑石灰岩(流水搬运、沉积形成);生物骨架石灰岩和化学、生物化学石灰岩。按结构构造可细分为竹叶状灰岩、鲕粒状灰岩、豹皮灰岩、团块状灰岩等。石灰岩的主要化学成分是CaCO3易溶蚀,故在石灰岩地区多形成石林和溶洞,称为喀斯特地形
  石灰岩是烧制石灰和水泥的主要原料,是炼铁和炼钢的熔剂。
  有生物化学作用生成的石灰岩,常含有丰富的有机物残骸。石灰岩中一般都含有一些白云石和黏土矿物,当黏土矿物含量达25%~50%时,称为泥质灰岩。白云石含量达25%~50%时,称为白云质灰岩。
  石灰岩分布相当广泛,岩性均一,易于开采加工。

石灰岩结构较为复杂,有碎屑结构和晶粒结构两种。碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成。颗粒又称粒屑,主要有内碎屑、生物碎屑和鲕粒等,泥晶基质是由碳酸钙细屑或晶体组成的灰泥,质点大多小于0.05毫米,亮晶胶结物是充填于岩石颗粒之间孔隙中的化学沉淀物,是直径大于0.01毫米的方解石晶体颗粒;晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。

石灰岩石灰岩是地壳中分布最广的矿产之一。按其沉积地区,石灰岩又分为海相沉积和陆相沉积,以前者居多;按其成因,石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型;按矿石中所含成分不同,石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。


资源分布情况:中国石灰岩矿产资源十分丰富,作为水泥、溶剂和化工用的石灰岩矿床已达八百余处。产地遍布全国,各省、市自治区均可在工业区附近就地取材。
  石灰岩矿产在每个地质时代都有沉积,各个地质构造发展阶段都有分布,但质量好,规模大的石灰岩矿床往往赋存于一定的层位中。以水泥用石灰岩为例,东北、华北地区的中奥陶系马家沟组石灰岩是极其重要的层位,中南、华东、西南地区多用石炭、二叠、三叠系石灰岩,西北、西藏地区一般多用志留、泥盆系石灰岩,华东、西北及长江中下游的奥陶纪石灰岩也是水泥原料的重要层位。

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石灰岩的结构分类

  

灰泥含量/%颗粒含量/%颗粒品粒生物格架
内碎屑生物鲕粒团块粪粒
Ⅰ颗粒灰泥石灰岩Ⅰ1颗粒石灰岩10
25
50
75
90
90
75
50
25
10
内碎屑石灰岩生物石灰岩鲕粒石灰岩团块石灰岩粪粒石灰岩Ⅱ结晶石灰岩




Ⅰ2含灰泥颗粒
石灰岩
含灰泥内碎屑石灰岩含灰泥生物石灰岩含灰泥鲕粒石灰岩含灰泥团块石灰岩含灰泥粪粒石灰岩
Ⅰ3灰泥质颗粒石灰岩灰泥质内碎屑石灰岩灰泥质生物石灰岩灰泥质鲕粒石灰岩灰泥质团块石灰岩灰泥质粪粒石灰岩
Ⅰ4颗粒质灰泥石灰岩内碎屑质灰泥石灰岩生物质灰泥石灰岩鲕粒质灰泥石灰岩团块质灰泥石灰岩粪粒质泥质石灰岩
Ⅰ5含颗粒灰泥石灰岩含内碎屑灰泥石灰岩含生物灰泥石灰岩含鲕粒灰泥石灰岩含鲕粒灰泥石灰岩含粪粒泥质石灰岩
Ⅰ6灰泥石灰岩灰泥石灰岩

  (据华东石油学院)】

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三 : 1A414011岩土的工程分类和工程性质

1a414000  建筑工程施工技术

1a414010  掌握土石方工程施工的技术要求和方法

1a414011  岩土的工程分类和工程性质

   (1)岩土的工程分类
   从建筑施工的角度,根据土石坚硬程度,即施工开挖难易程度不同,可将土石分为八类,以便选择施工方法和确定劳动量,为计算劳动力、机具及工程费用提供依据。
   1)一类土:松软土;
   2)二类土:普通土;
   3)三类土:坚土;
   4)四类土:砂砾坚土;
   5)五类土:软石;
   6)六类土:次坚石;
   7)七类土:坚石;
   8)八类土:特坚石。

例题:从建筑施工的角度讲,由施工开挖难易程度不同,可将土石分为(  )类。
a、5
b、6
c、7
d、8
答案:d

   (2)土的工程性质
   1)土的天然含水量:土中所含水的质量与土的固体颗粒质量之比的百分率,称为土的天然含水量,用ω表示。土的含水量对挖土的难易、土方边坡的稳定性、填土的压实等均有影响。所以在制定土方施工方案、选择土方机械和决定地基处理时,均应考虑土的含水量。
   2)土的天然密度:土在天然状态下单位体积的质量,称为土的天然密度,用ρ表示。土的天然密度随着土的颗粒组成、孔隙的多少和水分含量而变化,不同的土,密度不同。
   3)土的干密度:单位体积内土的固体颗粒质量与总体积的比值,称为土的干密度,用ρd表示。干密度越大,表明土越坚实,在土方填筑时,常以土的干密度控制土的夯实标准。

例题:土的干密度是指(  )。
a、土在天然状态下单位体积的质量
b、单位体积内土的固体颗粒质量与总体积的比值
c、单位体积内土的固体颗粒质量与总质量的比值
d、固体颗粒体积与总体积的比
答案:b

   4)土的密实度:土的密实度是指土被固体颗粒所充实的程度,反映了土的紧密程度。填土压实后,必须要达到要求的密实度,现行的《建筑地基基础设计规范》规定以设计规定的土的压实系数λc作为控制标准。
   5)土的可松性;在进行土方的平衡调配,计算填方所需挖方体积,确定基坑(槽)开挖时的留弃土量以及计算运土机具数量时,应考虑土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示,即土开挖后的体积增加用最初可松性系数ks表示,松土经夯实后的体积增加用最后可松性系数k′s表示。
   6)土的渗透性:土的渗透性即指土体被水所透过的性质,也称土的透水性。土的渗透性主要取决于土体的孔隙特征和水力坡度,不同的土其渗透性不同。一般用渗透系数k做为土的渗透性强弱的衡量指标。

四 : 土的工程地质性质

4.4土的成因类型特征

根据土的地质成因,土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰积及冰水沉积土和风积土等类型。一定成因类型的土具有一定的沉积环境、具有一定的土层空间分布规律和一定的土类组合、物质组成及结构特征。但同一成因类型的土,在沉积形成后,可能遭到不同的自然地质条件和人为因素的变化,而具有不同的工程特性。

1. 残积土

形成原因:岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物,其分布主要受地形的控制,如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡,残积土较厚。

工程特征:一般呈棱角状,无层理构造,孔隙度大;存在基岩风化层(带),土的成分和结构呈过渡变化。

工程地质问题:(1)建筑物地基不均匀沉降,原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大,均匀性差,孔隙度较大;(2)建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题,原因原始地形变化大,岩层风化程度不一。

2. 坡积土

形成原因:经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运,及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物,一般分布在坡腰上或坡脚下,上部与残积土相接。

工程特征:具分选现象;下部多为碎石、角砾土;上部多为粘性土;土质(成分、结构)上下不均一,结构疏松,压缩性高,土层厚度变化大。

工程地质问题:建筑物不均匀沉降;沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。

3. 洪积土

形成原因:碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后,因水流流速骤减而呈扇形沉积体,称洪积扇。

工程特征:具分选性;常具不规划的交替层理构造,并具有夹层、尖灭或透镜体等构造;近山前洪积土具有较高的承载力,压缩性低;远山地带,洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。

工程地质问题:洪积土一般可作为良好的建筑地基,但应注意中间过渡地带可能地质较差,因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带,且存在尖灭或透镜体。

4. 冲积土

形成原因:碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成,发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件,可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。

工程特征:古河床相土压缩性低,强度较高,而现代河床堆积物的密实度较差,透水性强;河漫滩相冲积物具有双层结构,强度较好,但应注意其中的软弱土层夹层;牛轭湖相冲积土压缩性很高、承载力很低,不宜作为建筑物的天然地基;三角洲沉积物常常是饱和的软粘土,承载力低,压缩性高,但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层,可作低层或多层建筑物的地基。

5. 湖泊沉积物

形成原因:分湖边沉积物和湖心沉积物两类,湖边沉积物由湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的,近岸带多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土,远岸带为细颗粒的砂土和粘性土;湖心沉积物由河流和湖流挟带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成的,主要是粘土和淤泥,常夹有细砂、粉砂薄层。

工程特征:湖边沉积物具有明显的斜层理构造,近岸带土的承载力高,远岸带则差些;湖心沉积物压缩性高,强度很低;若湖泊逐渐淤塞,则可演变为沼泽,形成沼泽土,主要由半腐烂的植物残体和泥炭组成的,含水量极高,承载力极低,一般不宜作天然地基。

6. 海洋沉积物

海洋沉积物可分为如下四类:

滨海沉积物:主要由卵石、圆砾和砂等组成,具有基本水平或缓倾的层理构造,其承载力较高,但透水性较大。

浅海沉积物:主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物(硅质和石灰质)组成,有层理构造,较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。

陆坡和深海沉积物:主要是有机质软泥,成分均一。

海洋沉积物:在海底表层沉积的砂砾层很不稳定,随着海浪不断移动变化,选择海洋平台等构筑物地基时,应慎重对待。

7. 冰积土和冰水沉积土

冰积土和冰水沉积土是分别由冰川和冰川融化的冰下水进行搬运堆积而成,其颗粒以巨大块石、碎石、砂、粉土及粘性土混合组成。一般分迭性极差,无层理,但冰水沉积常具斜层理。颗粒呈棱角状,巨大块石上常有冰川擦痕。

8. 风积土

风积土是指在干旱的气候条件下,岩石的风化碎屑物被风吹扬,搬运一段距离后,在有利的条件下堆积起来的一类土。颗粒主要由粉粒或砂粒组成,土质均匀,质纯,孔隙大,结构松散。最常见的是风成砂及风成黄土,风成黄土具有强湿陷性。

4.5 特殊土的主要工程性质

特殊土是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态或结构特征的土。我国的特殊土不仅类型多,而且分布广,如各种静水环境沉积的软土,西北、华北等干旱、半干旱气候区的湿陷性黄土,西南亚热带湿热气候区的红粘土,南方和中南地区的膨胀土,高纬度、高海拔地区的多年冻土及盐渍土、人工填土和污染土等。

1. 软土:

软土指天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。

软土的分布

软土在我国沿海地区分布广泛,内陆平原和山区亦有分布。我国东海、黄海、渤海、南海等沿海地区,例如滨海相沉积的天津塘沽,浙江温州、宁波等地,以及溺谷相沉积的闽江口平原河滩相沉积的长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区。内陆(山区)软土主要位于湖相沉积的洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周和古云梦泽地区边缘地带,以及昆明的滇池地区,贵州六盘水地区的洪积扇等。

2. 湿陷性黄土

湿陷性黄土: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,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土。

湿陷性黄土的特征和分布

黄土是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色;颗粒组成以粉土粒为主,粒度大小较均匀,粘粒含量较少;含碳酸盐、硫酸盐及少量易溶盐;含水量小,;孔隙比大,且具有肉眼可见的大孔隙;具有垂直节理,常呈现直立的天然边坡。黄土按其成因可分为原生黄土和次生黄土。一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土。原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积而形成的为次生黄土。次生黄土一般具有层理,并含有砂砾和细砾。

我国黄土分布面积约64万km2,其中具有湿陷性的约27万km2,分布在北纬33°~47°之间。一般湿陷性黄土大多指新黄土,即晚更新世 马兰黄土和全新世 次生黄土,它广泛覆盖在老黄土之上的河岸阶地,颗粒均匀或较为均匀,结构疏松,大孔发育。

黄土湿陷性的形成及影响因素

(1)黄土湿陷性的形成原因

内在因素:黄土的结构特征及其物质组成。

外部条件:水的浸润和压力作用。

(2)黄土湿陷性的影响因素:黄土湿陷性强弱与其微结构特征、颗粒组成、化学成分等因素有关,在同一地区,土的湿陷性又与其天然孔隙比和天然含水量有关,并取决于浸水程度和压力大小。

我国湿陷性黄土的固有特征有:

1)黄色、褐黄色、灰黄色;2)粒度成分以粉土颗粒(0.05~0.005mm)为主,约占60%;3)孔隙比e一般在1.0左右,或更大;4)含有较多的可溶性盐类,例如:重碳酸盐、硫酸盐、氯化物;5)具垂直节理;6)一般具肉眼可见的大孔。

湿陷性黄土工程特征:

1)塑性较弱;2)含水较少;3)压实程度很差,孔隙较大;4)抗水性弱,遇水强烈崩解,膨胀量较小,但失水收缩交明显;5)透水性较强;6)强度较高,因为压缩中等,抗剪强度较高。

3. 红粘土

红粘土的定义与形成条件

红粘土指碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土,液限一般大于50%,上硬下软,具明显的收缩性,裂隙发育。经再搬运后仍保留红粘土基本特征,液限大于45%小于50%的土称为次生红粘土。

形成条件:1)气候特点:气候变化大,年降水量大于蒸发量,潮湿的气候有利于岩石的机械风化和化学风化;2)岩 性:主要为碳酸盐类岩石,当岩层褶皱发育、岩石破碎时,更易形成红粘土。

红粘土的分布规律

红粘土主要为残积、坡积类型,也有洪积类型,其分布多在山区或丘陵地带。这种受形成条件所控制的土,为一种区域性的特殊性土。在我国以贵州、云南、广西分布最为广泛和典型,其次在安徽、川东;粤北、鄂西和湘西也有分布。一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中,其厚度的变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化密切相关。

红粘土的成分特点

红粘土的粒度成分中,小于0.005mm的粘粒含量为60%~80%,其中小于0.002 mm的胶粒占40%~70%,使红粘土具有高分散性。红粘土的矿物成分主要为高岭石、伊利石和绿泥石。红粘土的化学成分以SiO2、A12O3和Fe2O3为主,其次为CaO、MgO、K2O和Na2O。粘土矿物具有稳定的结晶格架,细粒组结成稳固的团粒结构,土体近于两相系且土中水多为结合水。

1)红粘土的物理力学性质:一是天然含水量、孔隙比、饱和度以及塑性界限(液限和塑限)都很高,但却具有较高的力学强度和较低的压缩性,二是各种指标的变化幅度很大。

2)红粘土的裂隙性与胀缩性

A.裂隙性: 处于坚硬和硬塑状态的红粘土层,由于胀缩作用形成了大量裂隙,且裂隙的发生和发展速度极快,在干旱气候条件下,新挖坡面数日内便可被收缩裂隙切割得支离破碎,使地面水易侵入,土的抗剪强度降低,常造成边坡变形和失稳。

B.胀缩性:红粘土的胀缩性能表现为以缩为主。即在天然状态下膨胀量微小,收缩量较大,经收缩后的土试样浸水时,可产生较大的膨胀量。

3)红粘土中的地下水特征

红粘土的透水性微弱,其中的地下水多为裂隙性潜水和上层滞水,它的补给来源主要是大气降水,基岩岩溶裂隙水和地表水体,水量一般均很小。在地势低洼地段的土层裂隙中或软塑、流塑状态土层中可见土中水,水量不大,且不具统一水位。红粘土层中的地下水水质属重碳酸钙型水,对混凝土一般不具腐蚀性。

4. 膨胀土

膨胀土的分布

膨胀土是指含有大量的强亲水性粘土矿物成分,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粘土。膨胀土的胀缩性会导致建筑物开裂和损坏,并造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等严重的不稳定因素。

膨胀土的特征

(1)土体的现场工程地质特征

1)地形、地貌特征:膨胀土多分布于Ⅱ级以上的河谷阶地或山前丘陵地区,个别处于I级阶地。

2)土质特征:颜色呈黄、黄褐、灰白、花斑(杂色)和棕红等色;多为高分散的粘土颗粒组成,常有铁锰质及钙质结核等零星包含物;近地表部位常有不规则的网状裂隙。

膨胀土的物理、力学及胀缩性指标

1)粘粒含量多达35%~85%。   2)天然含水量接近或略小于塑限,故一般呈坚硬或硬塑状态。    3)天然孔隙比小,便其天然孔隙比随土体湿度的增减而变化,即土体增湿膨胀,孔隙比变大;土体失水收缩,孔隙比变小。   4)自由膨胀量一般超过40%,而各地膨胀土的膨胀率、膨胀力和收缩率等指标的试验结果的差异很大。   5)关于膨胀土的强度和压缩性。

膨胀土在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态,强度较高,压缩性较低。但会因干缩、裂隙发育及不规则网状与条带状结构等原因,破坏了土体的整体性,降低承载力,并可能使土体丧失稳定性。注意不能单纯从“平衡膨胀力”的角度,或小块试样的强度考虑膨胀土地基的整体强度问题。同时,当膨胀土的含水量剧烈增大或土的原状结构被扰动时,土体强度会骤然降低,压缩性增高。

影响膨胀土胀缩变形的主要因素及其评价

主要内在因素:土的粘粒含量和蒙脱石含量、土的天然含水量和密实度及结构强度等。

主要外部因素:引起地基土含水量剧烈或反复变化的各种因素,如气候条件、地形地貌及建筑物地基不同部位的日照、通风及局部渗水影响等。

膨胀土建筑场地与地基的评价,应根据场地的地形地貌条件、膨胀土的分布及其胀缩性能、等级地表水和地下水的分布、集聚和排泄条件,并按建筑物的特点、级别和荷载情况,分析计算膨胀土建筑场地和地基的胀缩变形量、强度和稳定性问题,为地基基础、上部结构及其他工程设施的设计与施工提供依据。

5. 填土

填土是一定的地质、地貌和社会历史条件下,由于人类活动而堆填的土。填土在堆填方式、组成成分、分布特征及其工程性质等方面,表现出一定的复杂性。在一般的岩土工程勘察与设计工作中,如何正确评价、利用和处理填土层,将直接影响到基本建设的经济效益和环境效益。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),填土可划分为素填土、杂填土、冲填土及压实填土四类。

(1)素填土

由碎石、砂土、粉土或粘性土等一种或几种材料组成的填土。

素填土作为地基应注意的工程地质问题如下:

1)素填土的密实度和均匀性;

2)素填土地基的不均匀性。

(2)杂填土

杂填土为含有大量杂物的填土,如建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土等。以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成份的杂填土,一般不宜作为建筑物地基;对以建筑垃圾或一般工业废料主要组成的杂填土,采用适当措施处理后可作为一般建筑物地基。

利用杂填土作为地基时应注意的工程地质问题如下:

1)不均匀性:颗粒成分、密实度和平面分布及厚度的不均匀性;

2)工程性质随堆填时间而变化;

3)结构松散、干或稍湿的杂填土一般具有浸水湿陷性;

4)含腐殖质及水化物问题。

(3)冲填土(吹填土)

冲填土由水力冲填泥砂形成的沉积土,即在整理和疏浚江河航道时,有计划地用挖泥船,通过泥浆泵将泥砂夹大量水分,吹送至江河两岸而形成的一种填土。在我国长江、上海黄浦江、广州珠江两岸,都分布有不同性质的冲填土。

冲填土的工程特性如下:

1)冲填土的颗粒组成和分布规律与所冲填泥砂的来源及冲填时的水力条件有关系。

2)冲填土的含水量大,透水性较弱,排水固结差,一般呈软塑或流塑状态。

3)冲填土一般比同类自然沉积饱和土的强度低,压缩性高。

4.6影响土的工程性质的其他因素

1. 矿物成分对土的工程性质影响

可溶盐,对土的工程性质影响的实质是:溶解后使土的粒间连接减弱,增大土的孔隙性,降低土的强度和稳定性,增大其压缩性。

粘土矿物,是主要的次生矿物,是组成粘粒的主要矿物成分。大多具有由硅氧四面体与铝氧八面体两个基本单位所组成的层状结晶格架。根据不同结晶格架,可形成很多种类的粘土矿物,其中分布较广且对土性质影响较大的是蒙脱石、高岭石和伊利石(或水云母)三种。高岭石晶层之间连结牢固,水不能自由渗入,故其亲水性差,可塑性低,胀缩性弱;蒙脱石则反之,晶胞之间连结微弱,活动自由,亲水性强,胀缩性亦强;伊利石的性质介于二者之间。

有机质,有机质对土的工程性质影响的实质是它比粘土矿物有更强的胶体特性和更高的亲水性。

2. 毛细水的工程地质意义

(1)毛细压力促使土的强度增高 ;

(2)毛细水上升接近基础底面时,增大基底附加应力,增大建筑物的沉降;

(3)当地下水埋深浅,由于毛细管水上升,可助长地基土的冰冻现象;地下室潮湿;危害房屋基础及公路路面;促使土的沼泽化;

(4)腐蚀管道和混凝土。

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五 : 土的工程地质性质

4.4土的成因类型特征

根据土的地质成因,土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰积及冰水沉积土和风积土等类型。一定成因类型的土具有一定的沉积环境、具有一定的土层空间分布规律和一定的土类组合、物质组成及结构特征。但同一成因类型的土,在沉积形成后,可能遭到不同的自然地质条件和人为因素的变化,而具有不同的工程特性。

1. 残积土

形成原因:岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物,其分布主要受地形的控制,如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡,残积土较厚。

工程特征:一般呈棱角状,无层理构造,孔隙度大;存在基岩风化层(带),土的成分和结构呈过渡变化。

工程地质问题:(1)建筑物地基不均匀沉降,原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大,均匀性差,孔隙度较大;(2)建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题,原因原始地形变化大,岩层风化程度不一。

2. 坡积土

形成原因:经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运,及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物,一般分布在坡腰上或坡脚下,上部与残积土相接。

工程特征:具分选现象;下部多为碎石、角砾土;上部多为粘性土;土质(成分、结构)上下不均一,结构疏松,压缩性高,土层厚度变化大。

工程地质问题:建筑物不均匀沉降;沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。

3. 洪积土

形成原因:碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后,因水流流速骤减而呈扇形沉积体,称洪积扇。

工程特征:具分选性;常具不规划的交替层理构造,并具有夹层、尖灭或透镜体等构造;近山前洪积土具有较高的承载力,压缩性低;远山地带,洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。

工程地质问题:洪积土一般可作为良好的建筑地基,但应注意中间过渡地带可能地质较差,因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带,且存在尖灭或透镜体。

4. 冲积土

形成原因:碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成,发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件,可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。

工程特征:古河床相土压缩性低,强度较高,而现代河床堆积物的密实度较差,透水性强;河漫滩相冲积物具有双层结构,强度较好,但应注意其中的软弱土层夹层;牛轭湖相冲积土压缩性很高、承载力很低,不宜作为建筑物的天然地基;三角洲沉积物常常是饱和的软粘土,承载力低,压缩性高,但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层,可作低层或多层建筑物的地基。

5. 湖泊沉积物

形成原因:分湖边沉积物和湖心沉积物两类,湖边沉积物由湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的,近岸带多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土,远岸带为细颗粒的砂土和粘性土;湖心沉积物由河流和湖流挟带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成的,主要是粘土和淤泥,常夹有细砂、粉砂薄层。

工程特征:湖边沉积物具有明显的斜层理构造,近岸带土的承载力高,远岸带则差些;湖心沉积物压缩性高,强度很低;若湖泊逐渐淤塞,则可演变为沼泽,形成沼泽土,主要由半腐烂的植物残体和泥炭组成的,含水量极高,承载力极低,一般不宜作天然地基。

6. 海洋沉积物

海洋沉积物可分为如下四类:

滨海沉积物:主要由卵石、圆砾和砂等组成,具有基本水平或缓倾的层理构造,其承载力较高,但透水性较大。

浅海沉积物:主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物(硅质和石灰质)组成,有层理构造,较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。

陆坡和深海沉积物:主要是有机质软泥,成分均一。

海洋沉积物:在海底表层沉积的砂砾层很不稳定,随着海浪不断移动变化,选择海洋平台等构筑物地基时,应慎重对待。

7. 冰积土和冰水沉积土

冰积土和冰水沉积土是分别由冰川和冰川融化的冰下水进行搬运堆积而成,其颗粒以巨大块石、碎石、砂、粉土及粘性土混合组成。一般分迭性极差,无层理,但冰水沉积常具斜层理。颗粒呈棱角状,巨大块石上常有冰川擦痕。

8. 风积土

风积土是指在干旱的气候条件下,岩石的风化碎屑物被风吹扬,搬运一段距离后,在有利的条件下堆积起来的一类土。颗粒主要由粉粒或砂粒组成,土质均匀,质纯,孔隙大,结构松散。最常见的是风成砂及风成黄土,风成黄土具有强湿陷性。

4.5 特殊土的主要工程性质

特殊土是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态或结构特征的土。我国的特殊土不仅类型多,而且分布广,如各种静水环境沉积的软土,西北、华北等干旱、半干旱气候区的湿陷性黄土,西南亚热带湿热气候区的红粘土,南方和中南地区的膨胀土,高纬度、高海拔地区的多年冻土及盐渍土、人工填土和污染土等。

1. 软土:

软土指天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。

软土的分布

软土在我国沿海地区分布广泛,内陆平原和山区亦有分布。我国东海、黄海、渤海、南海等沿海地区,例如滨海相沉积的天津塘沽,浙江温州、宁波等地,以及溺谷相沉积的闽江口平原河滩相沉积的长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区。内陆(山区)软土主要位于湖相沉积的洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周和古云梦泽地区边缘地带,以及昆明的滇池地区,贵州六盘水地区的洪积扇等。

2. 湿陷性黄土

湿陷性黄土: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,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土。

湿陷性黄土的特征和分布

黄土是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色;颗粒组成以粉土粒为主,粒度大小较均匀,粘粒含量较少;含碳酸盐、硫酸盐及少量易溶盐;含水量小,;孔隙比大,且具有肉眼可见的大孔隙;具有垂直节理,常呈现直立的天然边坡。黄土按其成因可分为原生黄土和次生黄土。一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土。原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积而形成的为次生黄土。次生黄土一般具有层理,并含有砂砾和细砾。

我国黄土分布面积约64万km2,其中具有湿陷性的约27万km2,分布在北纬33°~47°之间。一般湿陷性黄土大多指新黄土,即晚更新世 马兰黄土和全新世 次生黄土,它广泛覆盖在老黄土之上的河岸阶地,颗粒均匀或较为均匀,结构疏松,大孔发育。

黄土湿陷性的形成及影响因素

(1)黄土湿陷性的形成原因

内在因素:黄土的结构特征及其物质组成。

外部条件:水的浸润和压力作用。

(2)黄土湿陷性的影响因素:黄土湿陷性强弱与其微结构特征、颗粒组成、化学成分等因素有关,在同一地区,土的湿陷性又与其天然孔隙比和天然含水量有关,并取决于浸水程度和压力大小。

我国湿陷性黄土的固有特征有:

1)黄色、褐黄色、灰黄色;2)粒度成分以粉土颗粒(0.05~0.005mm)为主,约占60%;3)孔隙比e一般在1.0左右,或更大;4)含有较多的可溶性盐类,例如:重碳酸盐、硫酸盐、氯化物;5)具垂直节理;6)一般具肉眼可见的大孔。

湿陷性黄土工程特征:

1)塑性较弱;2)含水较少;3)压实程度很差,孔隙较大;4)抗水性弱,遇水强烈崩解,膨胀量较小,但失水收缩交明显;5)透水性较强;6)强度较高,因为压缩中等,抗剪强度较高。

3. 红粘土

红粘土的定义与形成条件

红粘土指碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土,液限一般大于50%,上硬下软,具明显的收缩性,裂隙发育。经再搬运后仍保留红粘土基本特征,液限大于45%小于50%的土称为次生红粘土。

形成条件:1)气候特点:气候变化大,年降水量大于蒸发量,潮湿的气候有利于岩石的机械风化和化学风化;2)岩 性:主要为碳酸盐类岩石,当岩层褶皱发育、岩石破碎时,更易形成红粘土。

红粘土的分布规律

红粘土主要为残积、坡积类型,也有洪积类型,其分布多在山区或丘陵地带。这种受形成条件所控制的土,为一种区域性的特殊性土。在我国以贵州、云南、广西分布最为广泛和典型,其次在安徽、川东;粤北、鄂西和湘西也有分布。一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中,其厚度的变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化密切相关。

红粘土的成分特点

红粘土的粒度成分中,小于0.005mm的粘粒含量为60%~80%,其中小于0.002 mm的胶粒占40%~70%,使红粘土具有高分散性。红粘土的矿物成分主要为高岭石、伊利石和绿泥石。红粘土的化学成分以SiO2、A12O3和Fe2O3为主,其次为CaO、MgO、K2O和Na2O。粘土矿物具有稳定的结晶格架,细粒组结成稳固的团粒结构,土体近于两相系且土中水多为结合水。

1)红粘土的物理力学性质:一是天然含水量、孔隙比、饱和度以及塑性界限(液限和塑限)都很高,但却具有较高的力学强度和较低的压缩性,二是各种指标的变化幅度很大。

2)红粘土的裂隙性与胀缩性

A.裂隙性: 处于坚硬和硬塑状态的红粘土层,由于胀缩作用形成了大量裂隙,且裂隙的发生和发展速度极快,在干旱气候条件下,新挖坡面数日内便可被收缩裂隙切割得支离破碎,使地面水易侵入,土的抗剪强度降低,常造成边坡变形和失稳。

B.胀缩性:红粘土的胀缩性能表现为以缩为主。即在天然状态下膨胀量微小,收缩量较大,经收缩后的土试样浸水时,可产生较大的膨胀量。

3)红粘土中的地下水特征

红粘土的透水性微弱,其中的地下水多为裂隙性潜水和上层滞水,它的补给来源主要是大气降水,基岩岩溶裂隙水和地表水体,水量一般均很小。在地势低洼地段的土层裂隙中或软塑、流塑状态土层中可见土中水,水量不大,且不具统一水位。红粘土层中的地下水水质属重碳酸钙型水,对混凝土一般不具腐蚀性。

4. 膨胀土

膨胀土的分布

膨胀土是指含有大量的强亲水性粘土矿物成分,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粘土。膨胀土的胀缩性会导致建筑物开裂和损坏,并造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等严重的不稳定因素。

膨胀土的特征

(1)土体的现场工程地质特征

1)地形、地貌特征:膨胀土多分布于Ⅱ级以上的河谷阶地或山前丘陵地区,个别处于I级阶地。

2)土质特征:颜色呈黄、黄褐、灰白、花斑(杂色)和棕红等色;多为高分散的粘土颗粒组成,常有铁锰质及钙质结核等零星包含物;近地表部位常有不规则的网状裂隙。

膨胀土的物理、力学及胀缩性指标

1)粘粒含量多达35%~85%。   2)天然含水量接近或略小于塑限,故一般呈坚硬或硬塑状态。    3)天然孔隙比小,便其天然孔隙比随土体湿度的增减而变化,即土体增湿膨胀,孔隙比变大;土体失水收缩,孔隙比变小。   4)自由膨胀量一般超过40%,而各地膨胀土的膨胀率、膨胀力和收缩率等指标的试验结果的差异很大。   5)关于膨胀土的强度和压缩性。

膨胀土在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态,强度较高,压缩性较低。但会因干缩、裂隙发育及不规则网状与条带状结构等原因,破坏了土体的整体性,降低承载力,并可能使土体丧失稳定性。注意不能单纯从“平衡膨胀力”的角度,或小块试样的强度考虑膨胀土地基的整体强度问题。同时,当膨胀土的含水量剧烈增大或土的原状结构被扰动时,土体强度会骤然降低,压缩性增高。

影响膨胀土胀缩变形的主要因素及其评价

主要内在因素:土的粘粒含量和蒙脱石含量、土的天然含水量和密实度及结构强度等。

主要外部因素:引起地基土含水量剧烈或反复变化的各种因素,如气候条件、地形地貌及建筑物地基不同部位的日照、通风及局部渗水影响等。

膨胀土建筑场地与地基的评价,应根据场地的地形地貌条件、膨胀土的分布及其胀缩性能、等级地表水和地下水的分布、集聚和排泄条件,并按建筑物的特点、级别和荷载情况,分析计算膨胀土建筑场地和地基的胀缩变形量、强度和稳定性问题,为地基基础、上部结构及其他工程设施的设计与施工提供依据。

5. 填土

填土是一定的地质、地貌和社会历史条件下,由于人类活动而堆填的土。填土在堆填方式、组成成分、分布特征及其工程性质等方面,表现出一定的复杂性。在一般的岩土工程勘察与设计工作中,如何正确评价、利用和处理填土层,将直接影响到基本建设的经济效益和环境效益。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),填土可划分为素填土、杂填土、冲填土及压实填土四类。

(1)素填土

由碎石、砂土、粉土或粘性土等一种或几种材料组成的填土。

素填土作为地基应注意的工程地质问题如下:

1)素填土的密实度和均匀性;

2)素填土地基的不均匀性。

(2)杂填土

杂填土为含有大量杂物的填土,如建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土等。以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成份的杂填土,一般不宜作为建筑物地基;对以建筑垃圾或一般工业废料主要组成的杂填土,采用适当措施处理后可作为一般建筑物地基。

利用杂填土作为地基时应注意的工程地质问题如下:

1)不均匀性:颗粒成分、密实度和平面分布及厚度的不均匀性;

2)工程性质随堆填时间而变化;

3)结构松散、干或稍湿的杂填土一般具有浸水湿陷性;

4)含腐殖质及水化物问题。

(3)冲填土(吹填土)

冲填土由水力冲填泥砂形成的沉积土,即在整理和疏浚江河航道时,有计划地用挖泥船,通过泥浆泵将泥砂夹大量水分,吹送至江河两岸而形成的一种填土。在我国长江、上海黄浦江、广州珠江两岸,都分布有不同性质的冲填土。

冲填土的工程特性如下:

1)冲填土的颗粒组成和分布规律与所冲填泥砂的来源及冲填时的水力条件有关系。

2)冲填土的含水量大,透水性较弱,排水固结差,一般呈软塑或流塑状态。

3)冲填土一般比同类自然沉积饱和土的强度低,压缩性高。

4.6影响土的工程性质的其他因素

1. 矿物成分对土的工程性质影响

可溶盐,对土的工程性质影响的实质是:溶解后使土的粒间连接减弱,增大土的孔隙性,降低土的强度和稳定性,增大其压缩性。

粘土矿物,是主要的次生矿物,是组成粘粒的主要矿物成分。大多具有由硅氧四面体与铝氧八面体两个基本单位所组成的层状结晶格架。根据不同结晶格架,可形成很多种类的粘土矿物,其中分布较广且对土性质影响较大的是蒙脱石、高岭石和伊利石(或水云母)三种。高岭石晶层之间连结牢固,水不能自由渗入,故其亲水性差,可塑性低,胀缩性弱;蒙脱石则反之,晶胞之间连结微弱,活动自由,亲水性强,胀缩性亦强;伊利石的性质介于二者之间。

有机质,有机质对土的工程性质影响的实质是它比粘土矿物有更强的胶体特性和更高的亲水性。

2. 毛细水的工程地质意义

(1)毛细压力促使土的强度增高 ;

(2)毛细水上升接近基础底面时,增大基底附加应力,增大建筑物的沉降;

(3)当地下水埋深浅,由于毛细管水上升,可助长地基土的冰冻现象;地下室潮湿;危害房屋基础及公路路面;促使土的沼泽化;

(4)腐蚀管道和混凝土。

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本文标题:砂岩的工程地质性质-岩土的工程分类和工程性质自测题
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