超實(shí)用的巖土基本知識(shí)

巖土聯(lián)盟

2022年4月20日 17:06

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超實(shí)用的巖土基本知識(shí)的圖1

根據(jù)巖石建造類型、結(jié)構(gòu)面特征及其組成巖石的巖性和強(qiáng)度等特征，巖體分為巖漿巖、變質(zhì)巖、碎屑巖、碳酸鹽巖和特殊巖石等5個(gè)工程地質(zhì)巖類。每個(gè)巖類再劃分為若干巖組，共計(jì)18個(gè)巖組。根據(jù)土體的成因類型、物質(zhì)組成及工程特征，土體劃分為兩類11個(gè)組。

巖體工程地質(zhì)特征

1、巖漿巖類

（1）堅(jiān)硬—軟弱塊—層狀基性噴出巖。

火山熔巖為塊狀，較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬，干抗壓強(qiáng)度48.0—193.0兆帕，軟化系數(shù)0.64—0.99，巖體穩(wěn)定性較好；火山碎屑巖為似層狀或?qū)訝睿浫酢^堅(jiān)硬，干抗壓強(qiáng)度10.9—56.0兆帕，軟化系數(shù)0.43—0.54，巖體穩(wěn)定性差。力學(xué)強(qiáng)度的高低與巖石的節(jié)理裂隙發(fā)育和風(fēng)化程度有關(guān)。中等風(fēng)化玄武巖強(qiáng)度為微風(fēng)化—新鮮的20—50%；火山碎屑巖易受風(fēng)化，中等風(fēng)化的錘擊易碎。

（2）堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬層狀中—酸性噴出巖。

巖石干抗壓強(qiáng)度多大于108兆帕。流紋巖垂直和水平方向上的力學(xué)強(qiáng)度變化較大，在一定條件下可成為巖組中相對(duì)軟弱的夾層。使巖體穩(wěn)定性變差。

（3）堅(jiān)硬塊狀侵入巖。

巖石以中—粗粒或斑狀結(jié)構(gòu)為主，塊狀構(gòu)造，新鮮者致密堅(jiān)硬，裂隙不發(fā)育，力學(xué)強(qiáng)度普遍較高，尤其是新鮮花崗巖，抗壓強(qiáng)度一般大于98兆帕。

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2、變質(zhì)巖類

（1）軟硬相間薄—中厚層狀變質(zhì)砂頁(yè)巖。

巖層厚薄不等，軟硬相間，巖石的完整性和抗風(fēng)化能力差異很大，力學(xué)強(qiáng)度各向異性。

片巖、千枚巖、板巖等軟弱巖石，節(jié)理裂隙較發(fā)育，垂直干抗壓強(qiáng)度12.0—113兆帕；石英巖、變質(zhì)砂巖、硅質(zhì)巖等硬質(zhì)巖石，較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬，垂直干抗壓強(qiáng)度43.0—260兆帕，最高達(dá)338兆帕。風(fēng)化巖石干抗壓強(qiáng)僅40—90兆帕。

（2）堅(jiān)硬塊狀混合巖類。

巖石呈塊狀，完整性好，堅(jiān)硬，干抗壓強(qiáng)度59—196兆帕，強(qiáng)風(fēng)化者為22兆帕。

（3）軟弱碎裂狀構(gòu)造巖。

巖石破碎，透水性強(qiáng)，壓碎花崗巖垂直飽和抗壓強(qiáng)度為73兆帕，部分小于20兆帕。

超實(shí)用的巖土基本知識(shí)的圖3

3、碎屑巖

（1）軟弱—較堅(jiān)硬，中—厚層狀紅色砂泥巖。

巖石呈不等厚互層狀。力學(xué)強(qiáng)度因巖性不同而異。砂巖，礫巖等巖石較堅(jiān)硬，干抗壓強(qiáng)度多大于50兆帕，風(fēng)化巖干抗壓強(qiáng)度一般小于50兆帕。泥巖、粘土巖等垂直干抗壓強(qiáng)度為11.8—17.0兆帕。

（2）軟硬相間薄—中層狀砂頁(yè)巖。

頁(yè)巖常夾砂巖或與砂巖互層產(chǎn)出。砂巖干抗壓強(qiáng)度為100—169兆帕，比片巖高幾倍至十幾倍，而砂巖強(qiáng)度又容易受風(fēng)化影響，風(fēng)化者為3.8—27兆帕，半風(fēng)化者60—70.3兆帕。

（3）堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬中厚層狀砂礫巖。

巖石致密堅(jiān)硬，抗水性和抗風(fēng)化能力強(qiáng)，力學(xué)強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度多大于98兆帕。

（4）軟硬相間層狀碎屑巖夾碳酸鹽巖。

碳酸鹽巖、石英砂巖、粉砂巖等抗壓強(qiáng)度較高，頁(yè)巖抗壓強(qiáng)度低。但碳酸鹽巖因巖溶發(fā)育，強(qiáng)度有所降低，尤其在斷裂破碎帶。

超實(shí)用的巖土基本知識(shí)的圖4

4、碳酸鹽巖類

該巖類的工程地質(zhì)特征主要與巖石的巖溶化程度有關(guān)。

（1）堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬中—厚層狀強(qiáng)巖溶化碳酸鹽巖。

包括灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，巖溶率8—35%，新鮮巖石抗壓強(qiáng)度一般大于98兆帕。

（2）堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬中—厚層狀中等巖熔化碳酸鹽巖。

主要為灰?guī)r、白云巖化灰?guī)r、生物灰?guī)r、白云巖等，沿?cái)嗔鸭榜薨欇S一般發(fā)育有溶隙、溶洞、暗河等。巖溶率一般為1.2—3.3%，巖溶發(fā)育深度在100米心內(nèi)。干抗強(qiáng)度69.5—107.7兆帕，飽和抗壓強(qiáng)度51.0—75.5兆帕，干抗剪強(qiáng)度8.0—12.7兆帕。

（3）堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬中—厚層狀弱巖溶化碳酸鹽巖。

主要巖石為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、白云巖等，裂隙和巖溶發(fā)育程度差，灰?guī)r抗壓強(qiáng)度為60.7—66.1兆帕。

（4）軟硬相間層狀碳酸鹽巖夾碎屑巖。

主要巖石為灰?guī)r、生物灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r夾石英砂巖、頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖等。巖石強(qiáng)度差異大，灰?guī)r抗壓強(qiáng)度可達(dá)123.2兆帕，而頁(yè)巖抗壓強(qiáng)度一般為11.5—22.8兆帕，且易軟化和泥化。

5、特殊巖石

（1）軟弱—較堅(jiān)硬薄—中層狀含煤、油頁(yè)巖紅色砂泥巖。

新鮮褐煤易氧化成碎塊狀，抗壓強(qiáng)度僅1.82兆帕，凝聚力202千帕；油頁(yè)巖頁(yè)理發(fā)育，抗壓強(qiáng)度1.1—2.8兆帕，凝聚力48—292兆帕；砂礫巖、砂巖、泥巖的工程地質(zhì)特征與軟弱—較堅(jiān)硬的紅色砂泥巖組相當(dāng)。

（2）軟硬相間薄—中層狀含煤砂頁(yè)巖。

巖石力學(xué)強(qiáng)度高低懸殊，各向異性明顯。泥巖及頁(yè)巖易軟化，且裂隙發(fā)育，巖石較破碎，其邊坡易崩塌變形。

（3）軟硬相間層狀含石膏、鈣質(zhì)紅色砂泥巖。

巖石易軟化和溶濁，常形成溶洞、溶孔、溶溝等。粵北坪石、丹霞、梅塘、彭屋盆地的白堊系上統(tǒng)灰質(zhì)礫巖巖溶較發(fā)育，往往成為不均質(zhì)地基，對(duì)工程建筑不利。

（4）軟弱—較堅(jiān)硬層狀珊瑚、貝殼碎屑巖。

巖石膠結(jié)程度較差。除現(xiàn)代潮間帶的貝殼砂巖局部強(qiáng)度略大之外，其余強(qiáng)度多較低。據(jù)生物碎屑巖的少量樣品測(cè)試，干抗壓強(qiáng)度為0.9—40.8兆帕，軟化系數(shù)0.83—0.91。

土體工程地質(zhì)特征

1、沉積土類

（1）一般粘性土。

土體一般很濕—飽和，軟—可塑，部分流塑或硬塑。軟—流塑者允許承載力一般小于100千帕，可塑或硬塑性土允許承載力一般120千帕。

（2）老粘性土。

土體以硬塑狀為主，中—低壓縮性，含水層以上的老粘性土，允許承載力一般200千帕。但不同成因和不同時(shí)代的老粘性土彼此間的工程性能有的差別甚大。

（3）砂性土。

土體具有透水性強(qiáng)、壓密快和內(nèi)摩擦角較大的特點(diǎn)。其力學(xué)強(qiáng)度影響因素較多，一般沉積時(shí)間早、埋深大的，強(qiáng)度高，反之則低。密實(shí)度以松散—中密者多，一般由淺至深從松散過(guò)渡為密實(shí)。當(dāng)其處于地下水位之下和埋深小于15米時(shí)，可能因強(qiáng)震或機(jī)械震動(dòng)而引起砂土液化。

（4）碎石土。

碎石土主要分布于河流中、上游及支流谷地，沿海一帶也有零星分布。多埋藏于其它土組之下，且常為底礫層。土體具孔隙大、透水性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度大的特點(diǎn)，呈稍密—密實(shí)狀(裸露者以松散居多)，力學(xué)強(qiáng)度高，一般可作良好的天然地基。

（5）特殊性土。

特殊性土，主要為淤泥質(zhì)土和泥炭土。淤泥質(zhì)土天然含水量高，并大于液限，孔隙比大于1，親水性強(qiáng)，透水性強(qiáng)，呈軟塑—流塑狀，高壓縮性，允許承載力小于90千帕。原狀土抗剪強(qiáng)度平均值為8.4—64千帕。泥炭土多呈牛糞狀，松軟而質(zhì)輕，飽和或過(guò)飽和，具大孔隙率、軟—流塑、高壓縮、易觸變、力學(xué)強(qiáng)度低和工程性能差等特點(diǎn)。輕型觸探擊數(shù)為1—17擊，允許承載力小于100千帕。

此外，尚有硅藻土，其性質(zhì)為松散質(zhì)輕，高壓縮性。干時(shí)吸水性強(qiáng)，易崩解，強(qiáng)度很低。

超實(shí)用的巖土基本知識(shí)的圖5

2、坡殘積土類

（1）侵入巖坡殘積土。

土體為粘土、亞砂土等，普遍含較多的石英砂礫。天然狀態(tài)下呈可塑一硬塑狀，中等壓縮性，壓縮系數(shù)平均值0.3—0.46每兆帕，標(biāo)貫擊數(shù)平均8.0—21.5擊。力學(xué)強(qiáng)度較高，且隨深度的增加而增大，允許承載力大多達(dá)160千帕。

（2）噴出巖坡殘積土。

土體為粘土、亞粘土、亞砂土等，呈可塑—硬塑狀。據(jù)梅縣兩個(gè)流紋斑巖殘積土試驗(yàn)成果，液性指數(shù)小于零，壓縮系數(shù)平均值為0.01每兆帕，壓縮模量16.2兆帕；雷瓊地區(qū)基性火山巖殘積土孔隙比一般為0.966—2.548，壓縮系數(shù)平均值為0.029—0.289每兆帕，地基允許承載力普遍達(dá)200千帕。

（3）碎屑巖坡殘積土。

主要為粘土、亞粘土，可塑—硬塑狀，壓縮系數(shù)平均值0.196—0.36每兆帕，標(biāo)貫平均擊數(shù)13.7—60擊，力學(xué)強(qiáng)度較高。

（4）碳酸鹽巖坡殘積土。

主要為粘土、礫質(zhì)粘土、含礫亞粘土、亞砂土，統(tǒng)稱為紅粘土。土體突出的工程地質(zhì)特征是具有一定的脹縮性，失水時(shí)體積劇烈收縮，失水愈嚴(yán)重，收縮量就愈大，但吸水膨脹性較弱，脹壓力很低。天然狀態(tài)下含水率、孔隙比、可塑性指標(biāo)等較高，多呈堅(jiān)硬—硬塑狀。以中等壓縮性為主，壓縮系數(shù)平均值為0.008—0.048每兆帕。

（5）變質(zhì)巖坡殘積土。

主要為粘土、粘土夾碎石、亞砂土等，強(qiáng)度一般較高，允許承載力多達(dá)250千帕。

END

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