4岩石及特殊土的工程性质.ppt
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1、工程地质与 水文地质学,河南城建学院交通工程系 杨国洲 e-mail :,岩石及特殊土的工程性质,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 孔隙性质,吸水性 透水性 软化性 抗冻性,强度性质 变形性质,一.岩石的工程性质,1、 岩石的物理性质,孔隙度多用于松散土、石,而裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。,、s,n、e,岩石的工程性质,2、岩石的水理性质,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。,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:,
2、岩石的透水性,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。,岩石的抗冻性,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:,强度损失率 重量损失率,3、 岩石的力学性质,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 压 强 度 (R) 抗 拉 强 度 (Rt) 抗 剪 强 度() 点荷载强度(Is) 回 弹 强 度(N),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=s5
3、0/eD 泊松比 n= e 横/e纵,岩石变形性质的指标,影响岩石工程性质的主要因素,岩石性质:成因、矿物成分、结构、构造 地质构造; 风化作用(风化的程度); 水的作用 天然的溶剂; 天然的润滑剂。,岩石按坚硬程度分类,二. 岩石、土的工程分类,岩土施工工程分级,土的分类,土:是第四纪以来地壳表层的最新沉积物,未经胶结成岩,常称为松散土。,特殊土:是具有特殊的成分、状态、结构特征,而且具有特殊工程性质的土。,特殊土的分类,4.4.1 黄土 4.4.2 膨胀土 4.4.3 软土 4.4.4 冻土,三. 特殊土的工程性质,黄土: 是在干旱、半干旱气候条件下形成的第四纪的一种松散的特殊土。,1、
4、黄土,黄土的特征,颜色为淡黄、褐色或灰黄色; 粒度成分以粉土为主,约占有60%70%,一般不含0.25mm的颗粒; 含各种可溶盐,富含碳酸盐(CaCO3),可形成钙质结核(姜结石); 孔隙多且大,结构疏松; 无层理,但有垂直节理和柱状节理。天然条件下能保持近于垂直的边坡; 具有湿陷性。,具有()项特征的为标准黄土,只有其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质土。 具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土。,黄土的分布,黄土在世界上的分布面积达1300万km2,我国的黄土面积是世界上最大的,达64万km2,比法国和瑞士的面积总和还要大。黄土最厚处约410m左右,在兰州市七里河区西津村。在我国,西北、中原、华北、
5、华东、东北等地均有分布,但主要集中在黄河的中游陕、甘、宁、青及山西、河南一带,其厚度各不相同。陕甘地区多厚100200m,薄处仅几公分。,黄土高原的自然景象,黄土的工程性质,粉粒约占6070%,其次是砂粒和粘粒。,黄土结构疏松,密度较低,一般:,Gs 2.542.84; 1.51.8g/cm3; rd 1.31.6g/cm3,与e有关,一般认为: rd 1.5g/cm3时,一般为非湿陷性黄土,黄土的天然含水量一般为138.6%,有的干燥地区则为112%。,一般认为:天然含水量25%时,无湿陷性。,黄土的抗剪强度中等。 一般c=3040kPa, j =1525,我国北部黄土的j可达 2728。,
6、黄土的透水性比一般粘性土大。,黄土的压缩性中等。,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,称为黄土湿陷。,黄土湿陷性的判定方法,黄土的相对湿陷系数 dsh=(h2h2)/h2 dsh 0.02, 非湿陷性黄土 0.02 dsh 0.03,轻微湿陷性黄土 0.03 dsh 0.07,中等湿陷性黄土 dsh 0.07, 强烈湿陷性黄土,自重湿陷性黄土的判定方法,黄土的湿陷起始压力,湿陷起始压力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。,湿陷起始压力的确定,现场常用野外简化方法。,防
7、治黄土湿陷的措施,采用物理、化学等方法,提高黄土强度,降低孔隙度,加强其内部联结; 强夯法; 挤密法 防排水。包括排除地表水和地下水。 换填法。在湿陷性黄土层不厚(13m),下面又是硬土层或基岩。换填的土是砂夹卵石,回填厚度每层15cm,填后浇水再夯实。 预浸水法 深层浸水法,黄土陷穴,黄土陷穴的防治措施有: 开挖回填、夯实、灌浆; 做好地表排水工程。 防止水流渗漏是保证建筑物稳定的措施之一。,这些洞穴使上覆土层陷落,2 膨胀土,膨胀土:是一种粘性土,含有较多的亲水性粘土矿物,吸水膨胀,遇水崩解或软化,失水收缩,抗冲刷性能差,这种具有较明显的胀缩性的土称为膨胀土。,膨胀土的特征,颜色有灰白、棕
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