（二）土体的工程地质性质
1．土的物理力学性质
（1）土的主要性能参数
1）土的含水量
土的含水量增大时，其强度就降低
2）土的饱和度
土的饱和度（Sr）=土中被水充满的孔隙体积
/
孔隙总体积。
饱和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr<50％是稍湿状态，Sr在50％～80％之间是很湿状态，Sr>80％是饱水状态。
3）土的孔隙比
土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，反映天然土层的密实程度，孔隙比小于0.6的是密实的低压缩性土，大于1.0的土是疏松的高压缩性土。
3）土的孔隙率
土的孔隙率=土的孔隙体积/土的体积
4）土的塑性指数和液性指数
土可分为无黏性土和黏性土。无黏性土一般指碎石土和砂土。粉土属于砂土和黏性土的过渡类型，其物质组成、结构及物理力学性质主要接近砂土。碎石土和砂土为无黏性土，无黏性土的紧密状态是判定其工程性质的重要指标。
颗粒小于粉砂的是黏性土，随着含水量的变化，黏性土由一种稠度状态转变为另一种状态，相应于转变点的含水量称为界限含水量，也称为稠度界限，是黏性土的重要特性指标。
缩限：半固态黏性土随水分蒸发体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水量叫缩限
塑限，体积不再随水分蒸发而缩小的状态为固态。半固态黏性土随含水量增加转到可塑状态的界限含水量叫塑限，也称塑性下限。
液限：由可塑状态转到流塑、流动状态的界限含水量叫液限。
塑性指数=（液限-塑限），它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强。
液限指数=（黏性土的天然含水量-塑限）/塑性指数
。液限指数愈大，土质愈软。
【例题】以下说法正确的是（）。
A．塑性指数=（天然含水量/塑限）
B．塑性指数=（液限/塑限）
C．液限指数=（黏性土的天然含水量-塑限）/塑性指数
D．液限指数=（黏性土的饱和含水量-塑限）/塑性指数
【答案】C
【解析】塑性指数=（液限-塑限），它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强。液限指数=（黏性土的天然含水量-塑限）/塑性指数。液限指数愈大，土质愈软。
（2）土的力学性质
1）土的压缩性
是土在压力作用下体积缩小的特性。在荷载作用下，透水性大的饱和无黏性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。
黏性土的透水性低，饱和黏性土中的水分只能慢慢排出，因此其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。对于饱和软黏性土而言，土的固结问题是十分重要的。
计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，无论用室内试验或原位试验来测定它，都应该力求试验条件与土的天然状态及其在外荷作用下的实际应力条件相适应。
（2）抗剪强度
是在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。
2．特殊土的主要工程性质
(1)软土
主要由黏粒和粉粒等细小颗粒组成。具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等特性。
(2)湿陷性黄土
1）黄土孔隙比大，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。
2）凡天然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下沉的，称为湿陷性黄土，否则，称为非湿陷性黄土。分析、判别黄土是否属于湿陷性的、其湿陷性强弱程度以及地基湿陷类型和湿陷等级，是黄土地区工程勘察与评价的核心问题。
3）黄土形成年代愈久，由于盐分溶滤较充分，固结成岩程度大，大孔结构退化，土质愈趋密实，强度高而压缩性小，湿陷性减弱甚至不具湿陷性。形成年代愈短，其特性相反。
4）湿陷性黄土一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土两种类型，5）自重湿陷性黄土的表现
在自重湿陷性黄土地区修筑渠道，初次放水时就可能产生地面下沉，两岸出现与渠道平行的裂缝。管道漏水后由于自重湿陷可能导致管道折断。路基受水后由于自重湿陷而发生局部严重坍塌。地基土的自重湿陷往往使建筑物发生很大的裂缝或使砖墙倾斜，甚至使一些很轻的建筑物也受到破坏。
(3)红黏土
1）红黏土一般呈褐色、棕红等颜色，液限大于50%.液限大于45%的坡、洪积黏土，称为次生红黏土，在相同物理指标情况下，其力学性能低于红黏土。土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其间。
2）红黏土的一般特点是天然含水量高，一般呈现较高的强度和较低的压缩性；不具有湿陷性。由于塑限很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态。甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。
(4)膨胀土
1）是指含有大量的强亲水性黏土矿物成分，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黏土。塑性指数多在22～35之间，天然含水量接近或略小于塑限。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。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，一般易被误认为工程性能较好的土。
2）在膨胀土地区进行工程建筑，如果不采取必要的设计和施工措施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，并往往是造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等的严重不稳定因素。同时，当膨胀土的含水量剧烈增大（例如，由于地表浸水或地下水位上升）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，这显然是由于土的内摩擦角和内聚力都相应减小及结构强度破坏的缘故。
3）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、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，分析和计算膨胀土建筑场地和地基的胀缩变形量、强度和稳定性。
(5)填土
①素填土
a.按其组成物质不同划分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土和黏性素填土。素填土经分层压实者，称为压实填土。
b.素填土的工程性质取决于它的密实性和均匀性。素填土地基具有不均匀性，防止建筑物不均匀沉降是填土地基的关键。
c.堆填时间超过10年的黏性土、超过5年的粉土、超过2年的砂土均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。
②杂填土
a.以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基；
b.对主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当（简单、易行、收效好）的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。
c.在利用杂填土作为地基时，应注意其不均匀性、工程性质随堆填时间而变化、含腐殖质及水化物等问题。
③冲填土
冲填土的颗粒组成和成分规律与所冲填泥砂的来源及冲填时的水力条件有着密切的关系，其含水量大，透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态，比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。
【2009真题】某竣工验收合格的引水渠工程，初期通水后两岸坡体出现了很长的纵向裂缝，并局部地面下沉，该地区土质可能为（）。
A．红黏土
B．软岩
C．砂土
D．湿陷性黄土
【答案】D
【解析】在自重湿陷性黄土地区修筑渠道，初次放水时就可能产生地面下沉，两岸出现与渠道平行的裂缝。
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