第四章 巖石及特殊土的工程性質(zhì)

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1、第四章巖石及特殊土的工程性質(zhì)第一節(jié)巖石的物理性質(zhì)一、密度和重度:密度:單位體積的質(zhì)量(r)。(g/cm3)重度:單位體積的重量()。(N/cm3)二、顆粒密度和比重(相對密度)顆粒密度:單位體積固位顆粒的質(zhì)量()。(g/cm3)比重(相對密度):單位體積固體顆粒的重力與4℃時同體積水的重力之比(ds)。三、孔隙度和孔隙比:孔隙度:孔隙體積與巖石總體積之比(n)??紫侗龋嚎紫扼w積與巖石中固體顆粒體積之比(e)。第二節(jié)巖石的水理性質(zhì)一、吸水性:指巖石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。吸水率:(常壓條件下)吸入水量與干燥巖石質(zhì)量之比

2、。飽水率:(150個大氣壓下或真空)吸入水量與干燥巖石質(zhì)量之比。飽水系數(shù):巖石吸水率與飽水率之比。()二、透水性:指巖石能透過水的能力。用滲透系數(shù)K表示。(m/s)達西層流定律:滲透系數(shù):三、軟化性:指巖石浸水后強度降低的性質(zhì)。用軟化系數(shù)KR表示。軟化系數(shù):一般軟化系數(shù)的巖石具軟化性。四、抗凍性:指巖石抵抗凍融破壞的能力。強度損失率:不抗凍的巖石RL>25%重量損失率:GL>2%KW>0.7五、可溶性:指巖石被水溶解的性能。六、膨脹性:指巖石吸水后體積增大的性能。七、崩解性:巖石(干燥)泡水后,因內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞而崩解的性能。第三節(jié)巖

3、石的力學性質(zhì)一、變形:巖石受力后發(fā)生形狀改變的現(xiàn)象。主要變形模量和泊松比表示。2、泊松比:指橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比。二、強度:指巖石受力破壞時承受的最大應(yīng)力。1、抗壓強度:(烘干、垂直結(jié)構(gòu)面受壓、單軸)2、抗拉強度:(一般用劈裂法)3、抗剪強度4、點荷載強度:第四節(jié)風化作用一、定義:地表及地下一定深度的巖石,在自然因素作用下,發(fā)生機械破碎和成分改變的過程。二、風化作用類型:1、物理風化:指巖石在自然因素作用下以機械破碎為主,無明顯成分改變的過程。(1)熱脹冷縮作用:主要發(fā)生在晝夜溫差變化大的地區(qū)。(2)冰劈作用:主要發(fā)生在雪線附近

4、。(水結(jié)冰時,體積增加1/11,對兩壁巖石產(chǎn)生96Mpa的壓力)(3)鹽類結(jié)晶作用:主要發(fā)生在強烈蒸發(fā)的干旱地區(qū)。(明礬結(jié)晶,體積膨脹50%,壓力達40kg/cm2)2、化學風化:指巖石在自然因素作用下以化學成分改變?yōu)橹?,無明顯機械破碎的過程。(1)溶解作用:(2)水化作用:(3)氧化作用:(4)碳酸化作用:3、生物風化:指由生物活動過程引起的巖石風化。(1)生物物理風化:根劈作用(2)生物化學風化:有機酸侵蝕(三)影響風化的內(nèi)部因素:(四)巖石風化程度分級:1、分級依據(jù):2、分級:(共五級)未風化微風化弱風化強風化全風化第五節(jié)巖

5、石、土的工程分類一、按巖石堅硬程度劃分:堅硬巖較堅硬巖較軟巖軟巖極軟巖Rc:>60MPa60-30MPa30-15MPa15-5MPa<5MPa二、巖土按施工工程分級:(鐵路部門)VIVIVIIIIII松土普通土硬土軟石次堅石堅石三、土的分類(一)土的顆粒分組及按顆粒級配分類2、按顆粒級配(不同粒級的含量)分類備注:液限:土從流動狀態(tài)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量。WL塑限:土從可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水量。(目前用搓條法確定塑限)。WP塑性指數(shù):是液限和塑限的差值。表示土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。(三)特殊土分類1、定義:指

6、按區(qū)域性分布的,具有某種特殊性質(zhì)的土。第六節(jié)特殊土的工程性質(zhì)特殊土:主要按區(qū)域分布,具有某種特殊性質(zhì)的土。一、黃土:1、定義:在干旱氣候條件下形成的一種淡黃色或褐黃色的特殊土。2、成因和分布:沙漠下風處,即秦嶺以北11個省市,面積64萬km2。主要在甘肅中部和東部、寧夏南部、陜西北部、山西北部,共41.2萬km2,厚100-200m。3、特征:(1)顆粒粒度:以粉砂為主,占60~70%,其次為粘土。(2)易溶鹽含量高,碳酸鹽類占10~30%,其次為氯化物和硫化物。(3)質(zhì)地均一,結(jié)構(gòu)松散,孔隙大,孔隙度為33~64%。(4)垂直節(jié)

7、理發(fā)育。(5)具濕陷性。4、分類:5、主要工程地質(zhì)問題(1)黃土的濕陷性:地表局部匯水?溶解潛蝕?碟形洼地(2)黃土陷穴:地下水潛蝕?地下洞穴?塌陷(形成于地下水水力梯度大的地方)。6.濕陷性黃土的土質(zhì)改良(1)重錘表層夯實:一般采用2.5~3.0t的重錘,落距4.0~4.5m,可消除地下1.2~1.75m黃土層的濕陷性。(2)強夯:一般采用8~40t的重錘(最重達200t),落距10~20(最大達40m)的高度自由下落,擊實土層。(3)土墊層:先將處理范圍內(nèi)的黃土挖出,然后用素土或灰土在最佳含水量下回填夯實。可消除地表下1~3m

8、的黃土層的濕陷性。(4)擠密樁:先在土內(nèi)成孔,然后在孔中分層填入素土或灰土并夯實。在成孔和填土夯實過程中,樁周的土被擠壓密實,從而消除濕陷性。(5)化學灌漿加固:通過注漿管,將化學漿液注入土層中,使溶液本身起化學反應(yīng),或溶液與土體起化學反應(yīng),生成凝

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