岩土的分类和性能

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1、一、岩土工程特性摘要：由于形成条件、形成年代、组成成分、应力历史不同，土的工程性质具有明显的区域性。广阔的中国大陆上分布着各种各样的土，北部的黄土、南部的红土、中部的老粘土以及东南近海的海洋软土(包括沿海的软土)。本文将以区域性不同土为依据，阐明我国不同区域土的工程性质的特性以及分析其差异性形成的原因。前言我国大地上分布着各种具有地区特点的区域性土，其中最主有特色的是黄河以北的黄土、长江以南的红土、黄河长江之间的老粘土（胀缩性粘土和非胀缩胀性的下蜀粘土）以及东南沿海的海洋土。这些“区域性土”有着不同于一

2、般粘性土的比较特殊的工程特性，如黄土的湿陷性、红土的高强度、粘土的胀缩性和海洋土的高压缩性，这是大家所熟知的。但这些土是怎么形成的，为什么有明显的区域性，则它们与本地区的气候条件、其形成年代、组成成分、应力历史都密切相关。本文将对各类“区域性土”的分布和工程特性形成以及影响因素加以简单介绍。1粘土及其工程特性的介绍土是由固体（矿物、岩石碎屑）、水和气体组成的质地较松散的三相地质集合体。固体颗粒、水和气体之间的比例关系随着周围条件的变化而变化。土固体颗粒的大小、成分及三项之间的比例关系，反映出土的不同性质

3、，如干湿、松密、轻重、软硬等等。土的工程特性主要包括土的物理性质、土的水理性质以及土的力学性质。其中，土的物理性质是指土体的成分、结构、可塑性和击实性等方面的特征。而表征这些物理性质的指标多种多样，如：天然重度、干重度、含水量、孔隙度、含水比、相对密度、最大干密度等等。土的水理性质是指土的渗透性、吸水或失水的胀缩性、浸水时的软化性和在水中的可溶性等方面的特征。土的力学性质是指土在力的作用下变形和破坏特性，通常用压缩系数、压缩模量、变形模量、泊松比、固结系数、粘聚力等指标来表示土的力学特性。2不同区域土为

4、何具有不同的工程性质无论是什么土，它们颗粒之间都存在着一定的“胶结联系”，所不同的只是“胶结联系”的材料性质和胶结强度有差异而已。有些土的“胶结联系”很弱，弱到在工程上可以忽略不计，这种土最常见，通常称之为一般粘性土。可是，某些区域的土颗粒之间却存在着较多性质不同的“胶结联系”，这种胶结联系的性质可以分成水稳性、非水稳性以及介于两者之间的性质。水稳性的胶结材料主要是微晶氧化铁（赤铁矿、针铁矿），非水稳性的胶结材料主要是微晶氯化钠和微晶碳酸钙等，介于两者之间的主要是含水氧化铁（水铁矿）和粘粒间的溶剂化水膜

5、等。胶结材料性质的不同，影响土颗粒“胶结联系”强度，从而直接影响土的工程行为。如黄土的湿陷性，就是在浸水条件下那些非水稳性微晶碳酸钙被慢慢地溶解而减弱“胶结联系”强度，导致土体发生沉陷。又例如贵州的粘红土和云南的砂红土的工程性质也很不相同。贵州粘红土的承载力基本上随着湿度的增加而有所降低，而云南砂红土的强度基本上不受湿度变化的影响。这主要是前者颗粒间胶结联系是含水氧化铁（水铁矿），而后者为微晶赤铁矿和赤铁矿。3土的形成过程及影响因素不同的区域的土，它的具体形成条件和过程也是不同的。其中有以下几个重要的影

6、响因素：①物质来源；②物质搬运的动力；③堆积环境；④堆积过程的气候条件；⑤上覆土压力的变化情况；⑥堆积持续时间。土的物质起源于岩石的风化，物理风化影响土颗粒的大小，化学风化影响土颗粒的矿物成分。构成土结构的是骨架颗粒，一般为固体物质，这些物质无论它们是由于气候的强烈变化造成的还是冰川移动时生成的或其他地质营力（风力、水力）的搬运过程中产生的，这些都是物理风化的结果。构成土结构的“结构连结”的主要成分是粘土矿物、微晶氧化物和溶剂化水膜，它们都是固体物质在化学风化过程的产物。当然大自然不会分工得如此明确，常

7、常是物理的和化学的风化同时或者前后交叉地进行。不过随着区域气候条件的不同，在发生风化的先后和程度上是不同的。干旱而寒冷的地区物理风化占优势，土中固体物质颗粒的含量高一些，粘土矿物、游离的微晶氧化物和溶剂化介质的含量就低一些；潮湿而炎热的地区化学风化占优势，土中粘土矿物、游离氧化物和溶剂化介质的含量就高，而固体物质颗粒尤其是容易分解的碎屑矿物颗粒较少。这就说明“气候条件”这一因素对于形成“土的组分”是非常重要的。堆积后的“上覆土的压力”和“堆积持续时间”对于形成“土结构”是有意义的。土的组分在堆积起来之后

8、，并不是立即就形成工程意义上的“土”，而是“松散堆积物”。在岩土工作者看来，颗粒之间没有任何胶结联系，排列得十分疏松，孔洞大而多，这时并没有形成稳定的“土结构”。在堆积物逐渐增厚达到一个比较稳定的时期，堆积物在当地的水热环境的作用下，颗粒之间逐渐产生一些“胶结联系”，这时“松散堆积物”才算是初步形成“土”。堆积相对稳定以后的“土”，继续受到土层增厚和当地气候条件的影响，承受着干湿和冷热的交替作用，粒间胶结物的集聚、沉淀和结晶，导致“本地化”