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可通过三个途径取得:①试块室内试验;②野外原位试验;③工程作用下岩体变形的原型观测。不论通过那种途径,都必须与岩体的地质特性,即岩性、结构、环境条件的研究相结合。试块室内试验、野外原位试验以及原型观测所取得的资料都只能代表试验、观测地点某一地质单元的工程性质。因此,综合性地质分析是岩体的工程性质研究的基础,贯穿于研究工作的始终(见岩体力学试验和测试)。2100433B
主要指地应力及地下水作用。随地应力增高,变形模量和强度随之增高,岩体结构的影响也逐渐消失。地下水的影响表现在两个方面:①孔隙-裂隙水压力作用;②软化作用。随着孔隙-裂隙水压力增大或含水量增加,岩体变形模量和抗压强度将显著降低。对于软弱岩体,这一效应尤为明显。岩体中温度作用也是很可观的,岩体中应力随温度升降而增减,它是表层岩体中地应力的一个组成部分,同时,也是岩体物理风化的一个重要因素。
在工程应用中分为定性的和定量的两类。定性指标可用于规划和初步设计阶段技术方案比较和经济概算,如评价岩体质量、岩体工程地质评价和分类及工程地质条件的对比等。定量指标可用于技术设计和施工图设计阶段的岩体的力学与分析计算工作,如分析岩体在工程作用下的变形、破坏、渗漏及其对工程稳定性的影响等。
岩体成分多种多样,使岩体的工程性质差异很大(见岩石和岩体)。如石英岩抗压强度可达数千兆帕,而软弱的粘土岩抗压强度则低至数兆帕。这种差异还在很大程度上与其中的软弱物质和胶结物有关。如云母类矿物对岩浆岩和变质岩的强度有较大的影响,亲水性很强的粘土矿物对沉积岩强度和变形性也有很大影响。当岩体内湿度变化时,易使岩体力学性质发生变化。沉积岩岩体的力学性质,很大程度上决定于其胶结物的性质,按胶结强度大小依次为:矽质、铁质、钙质、粘土质。其抗风化能力大体亦是如此。矽质胶结的岩石强度极高,抗风化能力极强,不易受环境因素变迁的影响;而粘土质的岩石强度较低,抗风化能力很弱。
岩体结构 在断层、节理、层理、片理等结构面切割下,易形成不连续结构。对岩体变形、破坏等工程性质有很大影响。被节理、裂隙等结构面切割的碎裂岩体的工程性质远远低于岩块的工程性质,且具有明显的各向异性。
在天然岩体中设计和建造各种工程构筑物时所必须掌握的岩体物理、力学等工程特性。常以下列指标表达:①物理性质指标:比重、比热、热传导系数、热膨胀系数、电阻率、吸水率、饱水率、渗透系数、波导性等;②状态指标:容重、孔隙或裂隙率、孔隙比、完整性系数、含水量、饱和度、风化程度指数等;③力学性质指标:弹性模量、泊松比、结构面法向刚度、剪切刚度、粘滞系数、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等;④易变性指标:浸水软化系数、抗冻稳定性系数等;⑤化学指标:溶解度等;⑥岩体质量指标:有效岩心采取率、岩体质量系数等。
第二章岩石、岩体及其工程性质
2012-4-19 1 돉뚼샭릤듳톧 퇒췁릤돌뾱달 ꎨ Geotechnical Investigation ꎩ 훷 붲ꎺ 쳀쏷룟 14:02:48 뮷뺳폫췁쒾릤돌톧풺 뗘훊퓖몦럀훎폫뗘훊뮷뺳놣뮤맺볒훘뗣쪵퇩쫒 뗚뛾헂 퇒쪯ꆢ퇒쳥벰웤릤돌탔훊 14:02:48 2012-4-19 2 1. 쇋뷢훷튪뿳컯벰웤탔훊ꆣ 횪쪶튪뗣 2. 쇋뷢죽듳퇒샠벰웤컯훊돉럖ꆣ 3. 쫬쾤퇒쪯뗄릤돌탔훊ꆣ 4. 쫬쾤퇒쳥뗄뷡릹쳘헷벰웤릤돌탔훊ꆣ 2.1 뿳컯벰웤컯샭탔훊 2.1.1 뿳컯 뗘뿇훐평룷훖뗘훊ퟷ폃뛸탎돉뗄 뻟폐 뚨뮯톧돉럖뫍컯샭탔훊뗄ퟔ좻풪쯘벰웤뮯뫏컯 뻟폐튻뚨뮯톧돉럖뫍컯샭탔훊뗄ퟔ좻풪쯘벰웤뮯뫏컯ꆣ 튻ꆢ풭짺뿳컯 ꎨ primary mineral ꎩ살풴폚퇒붬퇒ꎬ웤뺭맽늻춬돌뛈뗄컯샭럧 뮯ꎬ캴룄뇤뮯톧돉럖뫍뺧쳥뷡릹ꆣ풭짺뿳컯틔맨쯡퇎뫍싁맨쯡퇎햼뻸뛔폅쫆
岩土工程性质
第四章 岩土体工程性质 一、名词解释 (6) 1.岩石风化作用 p74 岩石形成后, 地表附近的完整岩石, 会在温度、 水溶液、气体及生物等自然因素作用下, 逐渐产生裂隙、 发生机械破碎和矿物成分的改变, 丧失完整性, 这个过程称为岩石风化作用。 2.物理风化作用 p74 岩石在自然因素作用下发生机械破碎,而无明显成分改变的风化作用称物理风化作用, 又称机械风化作用。 3.化学风化作用 p74 岩石在自然因素作用下发生化学成分改变,从而导致岩石破坏为化学风化作用。 4.生物风化作用 p75 岩石风化过程有生物活动的参与称生物风化,如岩石裂隙中生长的树,随着树的生长, 根系发育延伸, 岩石被劈裂, 即属生物物理风化; 岩石表面生长的地衣分泌有机酸腐蚀岩石, 使其分解,即属生物化学风化。 5.风化程度 p76 岩石风化后工程性质改变的程度。 6.饱和重度 p77 天然状态下,单位
黄土的工程性质 一般分为新黄土和老黄土两大类,其性质也有显著差异(见黄土地区筑路、路基设计)。
软土的工程性质 软土一般指压缩性大和强度低的饱和粘性土,多分布在江、河、海洋沿岸、内陆湖、塘、盆地和多雨的山间洼地。软土的孔隙比一般大于1.0,天然含水量常高出其液限,不排水抗剪强度很低,压缩性很高,因而常需加固处理。最简单的方法是预压加固法(见预压法)。软土强度的增加有赖于孔隙压力的消失,因而在地基中设置砂井以加快软土中水的排出,这是最常用的加固方法之一。预压加固过程中通过观测地基中孔隙水压力的消失来控制加压,这是保证施工安全和效率的有效方法。此外,也可用碎石桩(见振冲法)和生石灰桩等加固软土地基。
膨胀土的工程性质 粘土中的粘土矿物(主要是蒙脱石),当遇水或失水时,将发生膨胀或收缩,引起整个土体的大量胀缩变形,给建筑物带来损害(见膨胀土地基)。
多年冻土的工程性质 高纬度或高海拔地区,气温寒冷,土中水分全年处于冻结状态且延续三年以上不融化冻土称多年冻土。冻土地带表层土随季节气温变化有冻融交替的变化,季节冻融层的下限即为多年冻土的上限,上限的变化对建筑物的变形和稳定有重大影响(见冻土地基、多年冻土地区筑路)。
盐渍土的工程性质 见盐渍土地区筑路。
红粘土的工程性质 热带和亚热带温湿气候条件下由石灰岩、白云石、玄武岩等类岩石风化形成的残积粘性土。粘土矿物主要是高岭石,其活动性低。中国红粘土的特点一般是天然含水量高、孔隙比大,液限和塑性指数高,但抗水性强,压缩性较低,抗剪强度也较高,可用作土坝填料。2100433B
一般来说,填士具有不均匀性、湿陷性、自重压密性及低强度、高压缩性。
素填士的工程性质取决于它的均匀性和密实度。在堆填过程中,未经人工压实者,一般密实度较差、但在积时间较长,由于土的自重压密作用,也能达到一定密实度。如堆积时间超过10 年的黏性素填土,超过5 年的砂性素填土,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。
1.性质不均,厚度和密度变化大
由于杂填土的堆积条件、堆积时间,特别是物质来源和组成成分的复杂和差异,造成杂填土的性质很不匀匀,密度变化大,分布范围和厚度的变化均缺乏规律性,带有极大的人为随意性,往往在很小范围内,变化很大。当杂填土的堆积时间愈长,物质组成愈均匀,颗粒愈粗,有机物含量愈少,则作为天然地基的可能性愈大。
2. 变形大,并有湿陷性
就其变形特性而言,杂填土往往是一种欠压密土,一般具有较高的压缩性。对部分新的杂填土,除正常荷载作用下的沉降外,还存在自重压力下沉降及湿陷变形的特点;对生活垃圾士还存在因进一步分解腐殖质而引起的变形。在干旱和半干旱地区,干或稍湿的杂填土,往往具有湿陷性。堆积时间短、结构疏松,这是杂填土浸水湿陷和变形大的主要原因。
3. 压缩性大,强度低
杂填士的物质成分异常复杂,不同物质成分,直接影响土的工程性质。当建筑垃圾土的组成物以砖块为主时,则优于以瓦片为主的士。建筑垃圾士和工业废料土,在一般情况下优于生活垃圾土z 因生活垃圾土物质成分杂乱,含大量有机质和未分解的腐殖质,具有很大的压缩性和很低的强度。即使堆积时间较长,仍较松软。
4. 孔隙大且渗透性不均匀
杂填土由于其组成物质的复杂多样性,造成杂填士中孔隙大并且其渗透性不均匀,因此在地下水位较低的地区,地下水位以上的杂填土中经常存在鸡窝状上层滞水。
1.不均匀性
冲填土的颗粒组成随泥砂的来源而变化,有砂粒也有黏土粒和粉士粒。在吹泥的出口处,沉积的土粒较粗,甚至有石块,顺着出口向外围则逐渐变细。在冲填过程中由于泥砂来源的变化,造成冲填土在纵横方向上的不均匀性,故士层多呈透镜体状或薄层状出现。当有计划有目的地预先采取一些措施后而冲填的土,则土层的均匀性较好,类似于冲积地层。
2. 透水性能弱、排水固结差
冲填土的含水量大,一般大于液限,呈软塑或流塑状态。当黏粒含量多时,水分不易排出,土体形成初期呈流塑状态,后来虽土层表面经蒸发干缩龟裂,但下面土层由于水分不易排出仍处于流塑状态,稍加触动即发生触变现象。因此冲填土多属未完成自重固结的高压缩性的软士。土的结构需要有一定时间进行再组合,土的有效应力要在排水固结条件下才能提高。
土的排水固结条件,也决定于原地面的形态,如原地面高低不平或局部低洼,冲填后土内水分排不出去,设时间仍处于饱和状态;如冲填于易排水的地段或采取了排水措施时,则固结进程加快。
应变关系 土的变形和强度是土的最重要的工程性质。60年代以前,在工程上通常分别确定土的变形和强度指标,不考虑强度与变形间的相互影响。因为土的应力-应变关系是非线性的并具有弹塑性、 甚至粘弹塑性特征,而当时的计算技术,尚无法进行分析。随着计算机和数值分析法的普及,已可能把土的应力-应变关系纳入土工建筑物的分析计算中。正常固结粘土和松砂的剪应力和轴向应变的曲线呈双曲线型,在整个剪切过程中,土的体积发生收缩,这类土具有应变硬化的特性。 超固结粘土和密实砂的应力-应变曲线则有峰值,其后应变再增大时,则土的强度下降,最后达稳定值。剪切过程中,土的体积先有轻微压缩,随后即不断膨胀,这类土具有应变软化的特征。为了使用数学方程描述各类土的应力-应变特性,现已有各种非线性弹性、弹塑性和粘弹塑性模型。利用这些模型和数值分析法,可以分析一些复杂边界条件和不均质土体的变形和稳定问题。但是这些模型中所对应的土的参数,目前尚难正确测定,土体的原始应力状态也难确定,因而还难于在工程中普遍应用。