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巖土基礎(chǔ)知識
土是巖石經(jīng)風(fēng)化(物理、化學(xué)、生物風(fēng)化)作用后,再經(jīng)其他各種外力地質(zhì)作用(如搬運、沉積)的產(chǎn)物。是由固體顆粒、水和空氣組成的三相體。
土的三相組成示意圖
V-土的總體積;Va-土的氣體體積;Vw-土中水體積;Vs-土粒體積;Vv-土中空隙體積,Vv= Vw+Va;mw-土中水質(zhì)量;ms-土粒質(zhì)量;m-土的總質(zhì)量,m= ms+mw
一、土的組成
1. 固相-即土的顆粒,它的礦物成分、顆粒大小、形狀和級配影響土的物理力學(xué)性質(zhì)。
(1)土的粒組,將土的顆粒按適當粒徑范圍分組,使各組內(nèi)土粒大小、性質(zhì)大體相近。劃分粒組的分界尺寸,稱為界限粒徑。我國按界限粒徑200、20、2、0.05和0.005(單位為㎜)把土粒分為六組:漂石(塊石)、卵石、圓礫、砂粒、粉粒和粘粒
(2)土的級配,即土中各粒組的相對含量(各粒組質(zhì)量占全部粒組質(zhì)量的百分比),用級配累計曲線表示。
(3)土的結(jié)構(gòu),指土粒及其集合體的大小、形狀、相互排列與聯(lián)結(jié)等綜合特征。有三種:單粒結(jié)構(gòu)(顆粒較大),如砂粒、碎石;蜂窩結(jié)構(gòu)(顆粒較細),如粉粒;絮狀結(jié)構(gòu),如粘粒。
2.液相-即土中的水??梢猿使虘B(tài)(冰)、液態(tài)(水)、氣態(tài)(水蒸氣)存在于土中。從水膜理論的角度來看,水的分類如下:(1)結(jié)合水(2)自由水。
3.氣相-既是土中的氣,分為通暢氣和封閉氣。
二、土的基本物理性質(zhì)
土的基本物理性質(zhì)指標反映土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征,表明土的密實程度與干濕狀態(tài),它取決于土粒、水和氣體三相基本組成在質(zhì)量和體積間的相互比例關(guān)系,土的物理性質(zhì)包括:密度、含水性、孔隙性。
土的密度決定于土粒排列的緊密程度、土粒礦物的密度及孔隙中充水的數(shù)量;土的含水性與土層所處的自然環(huán)境及水文地質(zhì)條件有關(guān),是隨著孔隙水中水分的數(shù)量而變化的;土的孔隙性直接反映土的結(jié)構(gòu),而土的結(jié)構(gòu)又與土粒和水的相互作用有關(guān)。
三、巖土分類:
作為建筑地基的巖土,可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土,每個大類又細分為若干小類。
(1)巖石應(yīng)為顆粒間牢固聯(lián)結(jié),呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體。巖石的堅硬程度應(yīng)根據(jù)巖塊的單軸抗壓強度?rk按規(guī)范分為堅硬巖、較堅硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。
(2)碎石土為粒徑大于2㎜的顆粒含量超過全重50%的土。碎石土可為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。碎石土的密實度,可分為松散、稍密、中密和密實。
(3)砂土為粒徑大于2㎜的顆粒含量不超過全重50%、粒徑大于0.075㎜的顆粒超過全重50%的土。砂土可分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂。砂土的密實度,可分為松散、稍密、中密和密實。
(4)粘性土為塑性指數(shù)IP大于10的土,可分為粘土、粉質(zhì)粘土。粘性土的狀態(tài),可分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑。
(5)粉土為介于砂土與粘性土之間,塑性指標IP≤10且粒徑大于0.075㎜的顆粒含量不超過全重50%的土。
此外,特殊土是指某些具有特殊物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu),而工程性質(zhì)也較特殊的土。特殊土的種類較多,工程中常遇到的主要有淤泥類土、膨脹土、紅土、人工填土和凍土。
(6)人工填土根據(jù)其組成和成因,可分為素填土、壓實填土、雜填土、沖填土。素填土為由碎石土、砂土、粉土、粘性土等組成的填土。經(jīng)過壓實或夯實的素填土為壓實填土。雜填土為含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土。沖填土為由水力沖填泥砂形成的填土。
(7)淤泥為在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積,并經(jīng)生物化學(xué)作用形成,其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。當天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土為淤泥質(zhì)土。
(8)紅粘土為碳酸鹽巖系的巖石經(jīng)紅土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50。紅粘土經(jīng)再搬運后仍保留其基本特征,其液限大于45的土為次生紅粘土。
(9)膨脹土為土中粘粒成分主要由親水性礦物組成,同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮特性,其自由膨脹率大于或等于40%的粘性土。濕陷性土為侵水后產(chǎn)生附加沉降,其濕陷系數(shù)大于或等于0.015的土。
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