1、第七章 巖土工程地質分級與分類本章提要 巖土工程地質分級和分類是工程地質學中一個具有重要理論和實踐意義的研究課題。對于工程巖土的分級，本章闡述了分級的目的、影響巖體質量的主要因素以及巖體分級的代表性方案，并詳細介紹了作為國家二級通用標準的工程巖體分級標準。對于土的分類，介紹了具有通用意義的土的分類標準和具有專門意義的地基土的分類，并對我國幾類主要特殊土的基本特性進行了簡要的介紹。第七章 巖土工程地質分級與分類本章提要第七章 巖土工程地質分級與分類71 工程巖體分級72 土的工程分類（著重特殊土性）第七章 巖土工程地質分級與分類71 工程巖體分級71 工程巖體分級 一、分級的目的 工程巖體?工程

2、巖體分級目的?工程巖體分級種類?71 工程巖體分級 一、分級的目的 工程巖體?工程巖體二、影響巖體工程性質的主要因素 1.巖石強度 2.巖體完整性3.風化程度(表6.2) 4.水的影響二、影響巖體工程性質的主要因素 1.巖石強度 1、巖體強度和質量巖體工程性質好壞主要取決于巖石質量好壞強度（軟硬）、變形性（結構上的致密和疏松）巖石強度指標： 抗壓強度(compressive strength) 巖石單向受壓時抵抗破壞的能力（單軸抗壓強度）。 抗拉強度(tensile strength) 巖石單向受拉時抵抗破壞的能力。 抗剪強度(shear strength) 巖石抵抗剪切破壞的能力。1、巖體強

3、度和質量巖體工程性質好壞主要取決于巖石質量好壞強抗剪強度可分為以下三種強度：（a）抗剪斷強度：在垂直壓力作用下的巖石剪切強度。（b）抗剪強度：沿著已有的破裂面發生剪切時的強度。（c）抗切強度：壓應力等于零時的剪切強度。抗剪強度可分為以下三種強度： 變形指標彈性模量(modulus of elasticity)： 是應力與彈性應變的比值。變形模量(modulus of deformation)： 是應力與總應變的比值。泊松比(poissonratio)： 是橫向應變與縱向應變比值。 變形指標2、巖體的完整性巖體工程性質：不取決于巖體的力學性質，而取決于巖體的完整性（軟弱面、軟弱帶及充填物質）巖體

4、的完整性判斷：可用地質、施工、試驗的各種指標表達巖體完整性破壞原因：斷層、節理、層面、片理等結構面或不連續面切割節理裂隙出現的頻度、性質、閉合程度；灌漿的耗用量；抽水試驗的滲流量；彈性波在地層中傳播速度等方法地質、試驗、施工等各種定性、定量指標2、巖體的完整性巖體工程性質：不取決于巖體的力學性質，而取決水使巖石的物理力學性質惡化(削弱強度)水沿巖體裂隙滲流，影響巖體穩定性3、水的影響巖體浸水飽和前后單軸干、濕抗壓強度比具體指標水使巖石的物理力學性質惡化(削弱強度)3、水的影響巖體浸水飽三、工程巖體分級的代表性方案 RMR系統、RSR系統、Q系統、Z系統三、工程巖體分級的代表性方案 RMR系統、

5、RSR系統、Q系統各種方法從不同角度反映了巖體的結構特征、巖體所處環境特征和巖體力學特征，但其依據的原則、標準和測試方法不同，缺乏可比性、一致性，因此我國于1994年批準了工程巖體分級標準作為國家標準第二層次的通用標準，適用于各部門、各行業的巖石工程。各種方法從不同角度反映了巖體的結構特征、巖體所處環境特征和巖四、工程巖體分級標準（GB5021894） 1、工程巖體質量的初步分級1）巖石堅硬程度的確定主要因素：巖體堅硬程度、巖體完整程度重要因素：地下水、初始應力、工程軸線或走向線方位與主要軟弱 結構面產狀組合關系四、工程巖體分級標準（GB5021894） 1、工程巖體質巖體堅硬程度定量指標：巖

6、石單軸飽和抗壓強度（Rc）實測值，無實測值時，可采用巖石點荷載強度指數Is（50） 的換算值：5153060Rc巖體堅硬程度定量指標：巖石單軸飽和抗壓強度（Rc）實測值，無2）巖體完整程度的確定2）巖體完整程度的確定巖體是包含各種結構面的地質體。巖體的工程性質首先取決于結構面的性質，其次才是組成巖體的巖石性質。結構面：存在于巖體中的各種地質界面。分為： 巖體結構 = 結構面 +結構體巖體是包含各種結構面的地質體。巖體的工程性質首先取決于結構面巖體中的軟弱夾層結構面特征： 形態、平整光滑度； 張開度和充填程度； 連通性 ； 密集程度； 產狀和組數； 規模；巖體中的軟弱夾層結構面特征：結構體類型

7、(a)方柱（塊）體； (b)菱形柱體；(c）三棱柱體 ；(d)楔形體；(e)錐形體;(f)板狀體;(g)多角柱體;(h)菱形塊體巖體結構類型及工程性質 整體塊狀結構：整體強度高。 層狀結構：強度和變形特性具各向異性特點。 碎裂結構：巖體完整性破壞大。 散體結構：工程性質差。結構體類型 (a)方柱（塊）體； (b)菱形柱體；(c）三巖體完整程度定量指標：巖體完整性指數Kv的實測值，若無實測資料，可采用巖體體積節理數Jv確定Kv 。0.150.350.550.75完整性指數巖體完整程度定量指標：巖體完整性指數Kv的實測值，若無實測資統一定量指標：巖體基本質量指標（BQ）：3）巖體基本質量分級巖體基

8、本質量指標巖體單軸抗壓強度巖完整性指數統一定量指標：巖體基本質量指標（BQ）：3）巖體基本質量分級2、工程巖體質量的詳細分級考慮地下水、軟弱結構面及高初始應力的影響，按巖體基本質量指標修正值BQ對巖體質量進行詳細定級。巖體基本質量指標修正值：2、工程巖體質量的詳細分級巖體基本質量指標修正值：CHONGQING UNIVERSITYCH7- 21 3.巖土工程勘察規范(GB500212019) 根據巖石堅硬程度和巖體完整程度綜合分五個巖體基本質量等級 : 完整程度 堅硬程度 完整 較完整 較破碎 破碎 極破碎 堅硬巖 I II III IV V 較硬巖 II III IV IV V 較軟巖 II

9、I IV IV V V 軟巖 IV IV V V V 極軟巖 V V V V V CHONGQING UNIVERSITYCH7- 21 372 土的工程分類 一、概述 以松散土為對象，以服務于工程建筑為目的的分類稱為土的工程分類。土是地球表面還沒有固化成巖的松散堆積物，地質作用的產物，同一成因類型的土具有近似的工程性質土的成因類型見第三章第四紀沉積物，有：殘積物、坡積物、洪積物、沖積物等我國土的工程分類體系國家標準土的分類標準行業標準建筑地基基礎設計規范巖土工程堪察規范等72 土的工程分類 一、概述 以松散土為對象，以服務于二、土的工程分類方案簡介（略，詳見土力學） 三、我國主要特殊土的基本

10、特征 特殊性土是指某些具有特殊物質成分和結構、工程性質也較特殊的土，是在一定的條件下形成的，其分布有明顯的區域性特征。特殊性土的種類有：沿海及內陸靜水沉積的淤泥類軟土南方和中南地區的膨脹土西南亞熱帶濕熱氣候條件下的紅粘土西北、華北干旱氣候區的黃土西北、華北干旱氣候區的鹽漬土高緯度、高海拔寒冷氣候區的凍土各地人類工程活動的人工填土二、土的工程分類方案簡介（略，詳見土力學） 三、我國主要特（1）濕陷性黃土 黃土在一定的壓力下受水浸濕后結構迅速破壞而發生附加下沉的現象稱為濕陷。浸水后發生濕陷的黃土稱為濕陷性黃土。 黃土在天然含水狀態下具有較高的強度和較小的壓縮性，但雨水浸濕后，有的即使在自身重力作用

11、下也會發生劇烈而大量的變形，強度也隨之迅速降低。第四紀干旱和半干旱氣候下形成的特殊沉積物，顏色多呈黃色、淡灰黃色或褐黃色，以粉土（0.050.005）為主，平均含量50%以上，孔隙率高達40%50%，大孔隙蟲孔、植物根孔、潛蝕空洞等濕陷性。（1）濕陷性黃土 黃土在一定的壓力下受水浸濕后結CHONGQING UNIVERSITYCH7- 25 陜西志丹縣CHONGQING UNIVERSITYCH7- 25 陜CHONGQING UNIVERSITYCH7- 26 窟野河中下游坡面侵蝕CHONGQING UNIVERSITYCH7- 26 窟（2）紅粘土是碳酸鹽系巖石經紅土化作用所形成的棕紅、褐

12、黃等色的高塑性粘土。紅粘土的液限一般大于50，具有表面收縮、上硬下軟、裂隙發育的特征，吸水后迅速軟化。紅粘土的表層壓縮性低、強度較高、水穩定性好，屬良好的地基土層。但隨著含水量的增大，土體呈軟塑或流塑狀態，強度明顯變低，作為地基時條件較差。 分布: 云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西。低山丘陵地帶頂部和山間盆地、緩坡及坡腳地段（2）紅粘土是碳酸鹽系巖石經紅土化作用所形成的棕紅、褐黃等色一般指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的粘性土如淤泥、淤泥質土及其它高壓縮性飽和粘性土、粉土等工程性質： 1）觸變性 2）流變性 3）高壓縮性 4）低強度 5）低透水性 6）不均勻性（

13、3）軟土一般指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的（4）膨脹土是一種具有強烈的吸水膨脹和失水收縮特性的粘性土（蒙脫石含量高）。土呈黃、紅褐、灰白色，粘粒含量高，天然含水量接近塑限。膨脹土通常表現為壓縮性低、強度高，因此易被誤認為是良好的天然地基。因外墻基土收縮、基礎向外扭轉，墻體呈水平裂縫分布： 全國。云南、廣西、貴州、湖北最具代表性。一般位于山前丘陵地區或河谷高階地上。特征： 1) 呈黃褐、灰白、花斑等顏色； 2) 黏粒含量高，且為親水性很強的蒙脫石等黏 土礦物，土中可溶鹽及有機質含量較低，常 含鐵錳或鈣質結核，結構致密； 3) 表面有大量網狀裂隙，裂面有臘狀光澤的擠 壓面

14、。（4）膨脹土是一種具有強烈的吸水膨脹和失水收縮特性的粘性土（CHONGQING UNIVERSITYCH7- 30 工程特性： 低含水量，呈堅硬硬塑狀態； 孔隙比小，密度大； 高塑性，含黏粒及粉粒為主； 具膨脹力,自由膨脹量40%； 天然狀態下壓縮性低，承載力高，但由于干縮裂隙發育,穩定性差。浸水后或被擾動時,強度驟然降低。 CHONGQING UNIVERSITYCH7- 30 工CHONGQING UNIVERSITYCH7- 31 膨脹土地基上房屋開裂的特點為： 山墻呈“倒八字形”，裂縫上寬下窄； 外縱墻下端呈水平裂縫，基礎向外扭轉，墻體上部內傾； 房屋角端裂縫嚴重，而且常伴隨著一定的

15、水平位移和轉動； 地坪多出現平行于外縱墻的通長裂縫 ； 地基反復多次脹縮，使墻體裂縫斜向交叉。 CHONGQING UNIVERSITYCH7- 31 膨CHONGQING UNIVERSITYCH7- 32 湖南某高架灌渠支墩因膨脹土地基而傾斜CHONGQING UNIVERSITYCH7- 32 湖CHONGQING UNIVERSITYCH7- 33 膨脹土對鐵路的破壞及治理CHONGQING UNIVERSITYCH7- 33 膨CHONGQING UNIVERSITYCH7- 34 膨脹土邊坡的失穩CHONGQING UNIVERSITYCH7- 34 膨CHONGQING UNIV

16、ERSITYCH7- 35 膨脹土邊坡治理CHONGQING UNIVERSITYCH7- 35 膨指含有較多（0.5%）易溶鹽類的土，具吸濕、松脹等特性形成原因：干旱半干旱地區，水蒸發量大，降雨量小，毛細作用強，鹽分在地表聚集鹽漬土的工程性質：不同類型有不同特點，一般有腐蝕性（5）鹽漬土鹽漬土類型： 氯鹽型：具強烈的吸濕性導致土有很大的塑性和壓縮性。 硫酸鹽型：結晶時體積膨脹，失水干燥時體積縮小，周期性松脹變化使土的結構破壞。 碳酸鹽型：具明顯堿性反應。潮濕時具很大的親水性、塑性膨脹性。指含有較多（0.5%）易溶鹽類的土，具吸濕、松脹等特性（5（6）季節性凍土凍土是氣候在負溫條件下，其中含冰的各種土。季節性凍土是指該凍土在冬季凍結、而夏季融化的土層。多年凍土是指凍結狀態持續在三年以上的土層。季節性凍土因其周期性的凍脹融沉，對地基的不均勻沉降和穩定性影響較大。（6）季節性凍土凍土是氣候在負溫條件下，其中含冰的各種土。季CHONGQI