岩石及特殊土的工程性质

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1、第四章岩石及特殊土的工程性质第一节岩石的物理性质一、密度和重度：密度：单位体积的质量（r）。（g/cm3）重度：单位体积的重量（）。（N/cm3）二、颗粒密度和比重（相对密度）颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（）。（g/cm3）比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与4℃时同体积水的重力之比（ds）。三、孔隙度和孔隙比：孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n）。孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e）。第二节岩石的水理性质一、吸水性：指岩石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。吸水率：（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比。饱水率：（150个大气压下或真空）吸入水量与干燥岩

2、石质量之比。饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。（）二、透水性：指岩石能透过水的能力。用渗透系数K表示。（m/s）达西层流定律：渗透系数：三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质。用软化系数KR表示。软化系数：一般软化系数的岩石具软化性。四、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。强度损失率：不抗冻的岩石RL＞25％重量损失率：GL＞2％KW＞0.7五、可溶性：指岩石被水溶解的性能。六、膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能。七、崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能。第三节岩石的力学性质一、变形：岩石受力后发生形状改变的现象。主要变形模量和泊松比表示。2、泊松比：指横向应变与纵

3、向应变之比。二、强度：指岩石受力破坏时承受的最大应力。1、抗压强度：（烘干、垂直结构面受压、单轴）2、抗拉强度：（一般用劈裂法）3、抗剪强度4、点荷载强度：第四节风化作用一、定义：地表及地下一定深度的岩石，在自然因素作用下，发生机械破碎和成分改变的过程。二、风化作用类型：1、物理风化：指岩石在自然因素作用下以机械破碎为主，无明显成分改变的过程。（1）热胀冷缩作用：主要发生在昼夜温差变化大的地区。（2）冰劈作用：主要发生在雪线附近。（水结冰时，体积增加1／11，对两壁岩石产生96Mpa的压力）（3）盐类结晶作用：主要发生在强烈蒸发的干旱地区。（明矾结晶，体积膨胀50％，压力达40kg

4、/cm2）2、化学风化：指岩石在自然因素作用下以化学成分改变为主，无明显机械破碎的过程。（1）溶解作用：（2）水化作用：（3）氧化作用：（4）碳酸化作用：3、生物风化：指由生物活动过程引起的岩石风化。（1）生物物理风化：根劈作用（2）生物化学风化：有机酸侵蚀（三）影响风化的内部因素：（四）岩石风化程度分级：1、分级依据：2、分级：（共五级）未风化微风化弱风化强风化全风化第五节岩石、土的工程分类一、按岩石坚硬程度划分：坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩Rc：＞60MPa60-30MPa30-15MPa15-5MPa<5MPa二、岩土按施工工程分级：（铁路部门）VIVIVIIIIII松土普

5、通土硬土软石次坚石坚石三、土的分类（一）土的颗粒分组及按颗粒级配分类2、按颗粒级配（不同粒级的含量）分类备注：液限：土从流动状态变为可塑状态的界限含水量。WL塑限：土从可塑状态变为半固体状态的界限含水量。（目前用搓条法确定塑限）。WP塑性指数：是液限和塑限的差值。表示土处在可塑状态的含水量变化范围。（三）特殊土分类1、定义：指按区域性分布的，具有某种特殊性质的土。第六节特殊土的工程性质特殊土：主要按区域分布，具有某种特殊性质的土。一、黄土：1、定义：在干旱气候条件下形成的一种淡黄色或褐黄色的特殊土。2、成因和分布：沙漠下风处，即秦岭以北11个省市，面积64万km2。主要在甘肃中部和

6、东部、宁夏南部、陕西北部、山西北部，共41.2万km2，厚100－200m。3、特征：（1）颗粒粒度：以粉砂为主，占60~70％，其次为粘土。（2）易溶盐含量高，碳酸盐类占10~30％，其次为氯化物和硫化物。（3）质地均一，结构松散，孔隙大，孔隙度为33~64％。（4）垂直节理发育。（5）具湿陷性。4、分类：5、主要工程地质问题（1）黄土的湿陷性：地表局部汇水®溶解潜蚀®碟形洼地（2）黄土陷穴：地下水潜蚀®地下洞穴®塌陷（形成于地下水水力梯度大的地方）。6.湿陷性黄土的土质改良(1)重锤表层夯实：一般采用2.5～3.0t的重锤，落距4.0～4.5m，可消除地下1.2～1.75m黄土

7、层的湿陷性。(2)强夯：一般采用8～40t的重锤（最重达200t），落距10～20（最大达40m)的高度自由下落，击实土层。(3)土垫层：先将处理范围内的黄土挖出，然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯实。可消除地表下1～3m的黄土层的湿陷性。(4)挤密桩：先在土内成孔，然后在孔中分层填入素土或灰土并夯实。在成孔和填土夯实过程中，桩周的土被挤压密实，从而消除湿陷性。(5)化学灌浆加固：通过注浆管，将化学浆液注入土层中，使溶液本身起化学反应，或溶液与土体起化学反应，生成凝