黏性素填土地基是什么意思

一、任务介绍

自然界中土的种类很多，工程性质各异。为了便于研究，需要按其主要特征进行分类。任何一种土的分类体系，其目的无非是想提供一种通用的鉴别标准，以便在不同土类之间可作有价值的比较、评价，以及积累和交流经验。为了能够具有通用性，这种分类体系首先应当是简明的，而且尽可能直接与土的工程性质相联系。可惜，土的分类法不仅各国尚未统一，就连一个国家的各个部门也都制定了结合本行业的特点的分类体系。本任务主要介绍《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）分类方法。

二、理论知识

地基土（岩）的工程分类是指根据分类用途和土（岩）的各种性质的差异将其划分为一定的类别，其意义在于根据分类名称可以大致判断土（岩）的工程特性，评价土（岩）作为建筑材料的适宜性以及结合其他指标来确定地基的承载力等。根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中的分类方法，作为建筑地基的岩土，可分成岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六大类。

1．岩石

1）定义

岩石是指颗粒间牢固连接，形成整体或具有节理裂隙的岩体。

2）分类

（1）根据其成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

（2）根据其坚硬程度划分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩，如表1－11所示。

表1－11 岩石坚硬程度的划分

当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能进行该项试验时，可在现场通过观察定性划分，划分标准如表1－12所示。

表1－12 岩石坚硬程度的定性划分

（3）根据风化程度分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化，如表1－13所示。

表1－13 岩石按风化程度分类

续表

（4）按岩体的完整性划分。岩体还可根据完整性指数划分其完整程度，如表1－14所示。

表1－14 岩石按完整程度划分

当缺乏试验数据时，可按表1－15判断其完整程度。

表1－15 岩体完整程度判定标准

3）工程性质

微风化的硬质岩石为最优良的地基；强风化的软质岩石工程性质差，这类地基的承载力不如一般卵石地基承载力高。

2．碎石土

1）定义

碎石土是指粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％的土。

2）分类

根据土的粒径级配中各粒组含量和颗粒形状，分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾，如表1－16所示。

表1－16 碎石土的分类

注：分类时应在粒组含量栏中按从上到下的顺序确定最先符合者。

3）工程性质

常见的碎石土强度大，压缩性小，渗透性大，为优良地基。其中，密实碎石土为优等地基；中密碎石土为优良地基；稍密碎石土为良好地基。

4）碎石土的现场鉴别

碎石土的现场鉴别方法见表1－17。

表1－17 碎石土现场鉴别方法

3．砂土

1）定义

砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50％、粒径大于0．075mm的颗粒含量超过全重的50％的土。

2）分类

根据粒组含量，砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂，如表1－18所示。

表1－18 砂土的分类

注：分类时应在粒组含量栏中按从上到下的顺序确定最先符合者。

3）工程性质

（1）密实与中密状态的砾砂、粗砂、中砂为优良地基；稍密状态的砾砂、粗砂、中砂为良好地基。

（2）粉砂与细砂要具体分析：密实状态时为良好地基；饱和疏松状态时为不良地基。

4）砂土的现场鉴别

砂土的现场鉴别方法见表1－19。

表1－19 砂土分类现场鉴别方法

4．粉土

1）定义

粉土是指粒径大于0．075mm的颗粒含量不超过全重的50％，并且塑性指数IP≤10的土。

2）分类

粉土的性质介于砂土和黏性土之间。砂粒含量较多的粉土，地震时可能产生液化，类似于砂土的性质。黏粒含量较多（＞10％）的粉土不会液化，性质近似于黏性土。而西北一带的黄土，颗粒成分以粉粒为主，砂粒和黏粒含量都很低。因此，将粉土细分为亚类是符合工程需要的。但目前，由于经验积累的不同和认识上的差别，尚难确定一个能被普遍接受的划分亚类标准。

3）工程性质

密实的粉土为良好地基；饱和稍密的粉土，地震时易产生液化，为不良地基。

4）粉土的现场鉴别

粉土的现场鉴别方法见表1－20。

表1－20 粉土的现场鉴别

5．黏性土

1）定义

黏性土是指塑性指数IP＞10的土。

2）分类

根据塑性指数大小，黏性土分为黏土和粉质黏土，当10＜IP≤17时为粉质黏土，当IP＞17时为黏土。

黏性土的工程性质受土的成因、生成年代的影响很大，不同成因和年代的黏性土，即使某些物理性质指标很接近，但其工程性质可能相差很悬殊。因此《岩土工程勘察规范》按土的沉积年代将黏性土分为老黏性土（第四纪晚更新世Q3及其以前沉积的黏性土）、一般黏性土（第四纪全新世Q4沉积的黏性土）和新近沉积黏性土（文化期以来新近沉积的黏性土）。

3）工程性质

黏性土的工程性质与其含水量的大小密切相关。密实硬塑的黏性土为优良地基；疏松流塑状态的黏性土为软弱地基。

4）黏性土的现场鉴别

黏性土的现场鉴别方法见表1－21。

表1－21 黏性土的现场鉴别

6．人工填土

1）定义

人工填土是指由于人类活动而堆积的土。其成分复杂，均质性差。

2）分类

根据人工填土的组成与成因分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土四类，如表1－22所示。

表1－22 人工填土按组成物质分类

根据人工填土的堆积年代分为老填土和新填土。通常黏性土堆填时间超过10年，粉土堆填时间超过5年的称为老填土；黏性土堆填时间少于10年，粉土堆填时间少于5年的称为新填土。

3）工程性质

通常人工填土的工程性质不良，强度低，压缩性大且不均匀。其中，压实填土相对较好。杂填土因成分复杂，平面与立面分布很不均匀、无规律，工程性质较差。

7．特殊土

特殊土是指在特定的地理环境下形成的具有特殊性质的土。它的分布一般具有明显的区域性，包括淤泥、淤泥质土、红黏土、湿陷性土、膨胀土、多年冻土等。

1）淤泥和淤泥质土

在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限（ω＞ωL），天然孔隙比e≥1．5的黏性土为淤泥；天然含水量大于液限（ω＞ωL），而天然孔隙比1．0≤e＜1．5的黏性土或粉土为淤泥质土。

工程性质：压缩性高、强度低、透水性低，为不良地基。

2）红黏土和次生红黏土

红黏土和次生红黏土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性黏土。红黏土的液限ωL一般大于50，红黏土经再搬运后仍保留其基本特征。液限ωL大于45的土为次生红黏土。

工程性质：强度高、压缩性低、上硬下软，具有明显的收缩性。

3）湿陷性土

浸水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于0．015的土。根据上覆土自重压力下是否发生湿陷变形，可划分为自重湿陷性土和非自重湿陷性土。

4）膨胀土

膨胀土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性。膨胀土为自由膨胀率大于或等于40％的黏性土。

5）多年冻土

多年冻土是指土的温度等于或低于摄氏零度、含有固态水，并且这种状态在自然界连续保持3年或3年以上的土。当自然条件改变时，会产生冻胀、融陷、热融滑塌等特殊不良地质现象及发生物理力学性质的改变。

三、任务实施

【例1－6】 某土样，测定其土粒比重ds＝2．73，天然密度ρ＝20．9kN／m3，含水量ω＝24．2％，液限ωL＝34％，塑限为ωP＝19．8％。试确定：（1）土的干密度；（2）土的名称和软硬状态。

【解】 （1）土的干密度。

（2）土的塑性指数。

IP＝ωL－ωP＝34－19．8＝14．2

可知10＜IP＜17，故该土为粉质黏土。

（3）土的液性指数。

可知：0．25＜IL＜0．75，故该土处于可塑状态。

【例1－7】 某砂土，标准贯入试验锤击数N63．5＝28，土样筛分试验结果如表1－23所示，试确定该土的名称和状态。

表1－23 例1－7中土样筛分试验结果

【解】 按照定名时以粒组含量由大到小最先符合者为准的原则确定。

粒径大于0．25mm的颗粒占全部土重的百分数为62％，大于50％。同时，按表1－14排列的名称顺序又是第一个适合规定的条件，所以将该砂土定名为中砂。

四、任务小结

粗粒土（粒径大于0．075mm）按各粒组含量和颗粒形状分类；细粒土（粒径小于0．075mm）按塑性指数分类。但需注意黏性土的工程性质受土的成因、生成年代的影响很大。

地基土（岩）的分类方法很多，我国不同行业根据其用途对土采用各自的分类方法。作为建筑地基的岩土，可分成岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六大类。

五、拓展提高

从分类体系讲，国外存在两种主要的分类体系。这两种分类体系的共同点是：对粗粒土按粒度成分来分类；对细粒按土的阿太堡界限来分类。其主要区别是：第一种分类体系对粗粒土按大于某一粒径的百分含量超过某一界限值来定名，并按从粗到细的顺序以最先符合为准，对细粒土按塑性指数分类；第二种分类体系对粗粒土根据两个粒组相对含量的多少，以含量多的来定名，对细粒土按塑性图分类。第一种分类体系的代表是苏联的土分类方法，第二种分类体系的代表是美国ASTM的统一分类法。

第一种分类体系中，土分为以下三个大类。

①大块碎石类土 粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％的土，再按颗粒级配和形状分为三个亚类，见表1－24。

②砂土 粒径大于2mm的颗粒含量不超过50％，并且塑性指数不大于1的土，再按颗粒级配分为五个亚类，见表1－25。

③黏性土 塑性指数IP＞1的土，按IP值大小分为三个亚类，见表1－26。

表1－24 苏联大块碎石类土的分类

表1－25 苏联砂土的分类

注：定名时应根据粒径从大到小的顺序，以最先符合者定名。

表1－26 苏联黏性土的分类

这一分类体系的主要优点是简单明了，易于掌握，全部土类只有十一个亚类，在此基础上可再根据成因、年代、有机质含量和其他特性进一步描述，或者在基本土名前冠以定语，如淤泥质黏土等。对于由洪积、冲积形成的，以及分选性较好的土层，这种分类方法能反映土的主要特征，满足各类建筑地基的评价与设计的要求。但对于残积土及分选性较差的土层，这个分类法只反映了主要粒组的影响，而不能评价其他粒组的影响，特别对于用作材料的土，其级配特征不能全面描述，难以满足评价土石料的要求。对于细粒土，如用以评价成分和成因非常特殊的土，也过于简单而不能反映更多的特性。同时，这个分类体系在某些划分界限上不尽妥当，如砂土与黏性土的划分界限、亚砂土定名等。

第二种分类体系的特点是逻辑性强，按二分法从粗到细来逐步分类。第一步，按200号筛或下侧定名为黏质砾石（或砂）或粉质砾石（或砂），见表1－27。对细粒土，按是否是在A线下侧区分为有机土或无机土，对无机土也用A线划分为黏土或粉土，见表1－28和图1－23。这种分类的方法能比较全面地考虑粒径级配情况和次要粒组的影响，特别适用于作为材料用土的评价，也适用于残坡积土，但分类的类别太多。尽管ASTM的分类是这种体系中最简单的分类法，但粗粒土一共至少有18个类别。即使如此，有时还感到太粗，无法对某些土加以区分，如砾粗中砂和粉细砂的性质有明显差异，但按这种分类方法无法区分开来。又如卵石和圆砾也是不同的，但也不能加以区别开来。

表1－27 ASTM粗粒土（过200号筛余量大于50％）分类

注：过200号筛量在5％～12％或A线以上且4＜IP＜7时分类用二元符号。

表1－28 ASTM细粒土（200号筛余量小于50％）分类

图1－23 ASTM塑性图

除了上述两种主要分类体系外，还有别的一些分类体系，如美国各州公路工作者协会（AASHTO）的分类方法，美国联邦航空管理局（FAA）的分类方法以及在美国和苏联应用很广的三角坐标分类法。这些分类法都有各自的特点，在一定范围内能行之有效地使用。有兴趣的读者可参阅相关参考书。

六、拓展练习

1．有细粒土原状土样两个，经测定其天然含水量ω、液限ωL和塑限ωP如表1－29所示，试确定该细粒土的名称和状态。

表1－29 习题1中土样分析结果

2．甲、乙两土样的颗粒分析结果列于表1－30中，试绘制颗粒级配曲线，并定出土的名称。

表1－30 习题2中土样分析结果

3．某砂土土样，标准贯入试验锤击数N63．5＝20，饱和度Sr＝85％，土样颗粒分析结果如表1－31所示，试求土的名称和状态。

表1－31 习题3中土样分析结果