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土的工程分类是地基基础勘察与设计的前提，一个正确的设计必须建立在对土的正确评价的基础上，而土的工程分类正是工程勘察评价的基本内容。土的工程分类是岩土工程界普遍关心的问题之一，也是勘察、设计规范的首要内容。
分类只能提供一些最基本的信息，指导工程师选择合适的勘察方法与试验方法，明确评价的重点，建议必要的施工措施，但分类不能代替试验和评价。在进行分类研究的时候，要遵循同类土的工程性质最大程度相似和异类土的工程性质显著差异的原则来选择分类指标和确定分类界限。离开了对工程性质变化规律的研究这一前提，就不可能得出正确的工程分类结果。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中地基土的工程分类标准，作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土，不包括膨胀土、湿陷性黄土、软土等特殊类土的分类方法。
颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理裂隙的岩体称为岩石。作为建筑物地基，除应确定岩石的地质名称外，还应划分其坚硬程度和完整程度。
岩石的坚硬程度应根据岩块的饱和单轴抗压强度 f r 按表1.12分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。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。岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中等风化、强风化和全风化。
表1.12 岩石坚硬程度的划分
注：①当无法取得饱和单轴抗压强度标准值数据时，可用点荷载试验强度换算，换算方法按现行国家标准《工程岩体分级标准》（GB/T 50218—2014）执行。
②当岩体完整程度极破碎时，可不进行坚硬程度分类。
岩体完整程度应按表1.13划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。
表1.13 岩体完整程度划分
注：完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。
当缺乏单轴饱和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，见表1.14。
表1.14 岩石坚硬程度的定性划分
碎石土是指粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土。
碎石土按颗粒级配、颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾，见表1.15。碎石土颗粒较粗，不容易取原状土样，也难将贯入器贯入其中，其密实度只能根据野外观察，以考察其颗粒含量、排列土体的可挖性和可钻性来鉴别，具体办法参见1.3.1节。
表1.15 碎石土的分类
续表
注：分类时应根据粒组含量栏从上到下以最先符合者确定。
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；中等密实碎石土为优良地基；稍密碎石土为良好地基。
砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。影响砂土工程性质的主要因素是土粒的组成和砂土的密实度。砂土按粒组含量可以分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。砂土的分类见表1.16。
表1.16 砂土的分类
注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
①密实与中密状态的砾砂、粗砂、中砂属低压缩性土，具有较高的强度，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。疏松的饱和粉砂和细砂，在受到振动时，结构容易被破坏，强度大幅度下降，变形增加，形成所谓“砂土液化”现象，给工程带来极大的危害。
砂土的野外鉴别方法见表1.17。
表1.17 砂土的野外鉴别方法
续表
粒径大于0.075mm的颗粒质量且不超过总质量的50%，且塑性指数小于或等于10的土，应定名为粉土。
粉土的湿度根据饱和度 S r 分为三等，数值与砂土湿度相同。0< S r ≤0.5为稍湿，0.5 < S r ≤0.8为很湿，0.8< S r ≤1为饱和。
粉土的性质介于砂类土与黏性土之间。它既不具有砂土透水性大、容易排水固结、抗剪强度较高的优点，又不具有黏性土防水性能好、不易被水冲蚀流失、具有较大黏聚力的优点。在许多工程问题上，表现出较差的性质，如受振动容易液化、冻胀性大等。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。粉土的野外鉴别方法见表1.18。
黏性土为塑性指数 I P 大于10的土，可分为黏土、粉质黏土。
黏性土的工程性质与其含水率的大小密切相关。硬塑状态的黏性土为优良地基；流塑状态的黏性土为软弱地基。鉴别方法见表1.18。
表1.18 黏性土、粉土的野外鉴别方法
续表
人工填土，是指由人类活动而形成的堆积物，其物质成分复杂，均匀性差。
人工填土按组成和成因分为素填土、杂填土、冲填土和压实填土4类，见表1.19。
表1.19 人工填土按组成物质分类
人工填土按堆积年代分为老填土和新填土。凡黏性土填筑时间超过10年，粉土超过5年，称为老填土。若黏性土填筑时间小于等于10年，粉土填筑时间少于5年，则称为新填土。
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，工程性质最差。
以上6类岩土，在工业与民用建筑工程中经常遇到。此外，还有几种特殊性质的土与上述6类岩土不同，需要特别加以注意。
特殊土是在特定地理环境或人为条件下形成的具有特殊性质的土。它的分布一般有其明显的区域性。特殊土的种类很多，包括淤泥和淤泥质土、红黏土、湿陷性土和膨胀土。此外，软土也可算作区域性特殊土。
特殊土通常有专门的分类方法和地基设计规范，碰到这种情况，应该查阅有关的资料和规定。这里介绍几种常见特殊土的特征，便于区别。
淤泥为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，天然孔隙比大于或等于1.5的黏性土。天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1的黏性土或粉土为淤泥质土。它含有大量未分解的腐殖质，有机质含量大于60%的土为泥炭，有机质含量大于等于10%且小于等于60%的土为泥炭质土。
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，其液限一般大于50%。红黏土经再搬运后仍保留其基本特征，其液限大于45%的土为次生红黏土。
湿陷性土为在一定压力下浸水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于0.015的土。
膨胀土为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，其自由膨胀率大于或等于40%的黏性土。
本项目主要讲述土的物理性质和土的工程分类，土的各种性质是学习基础工程设计与施工技术所必需的基本知识，也是评价土的工程性质、分析与解决土的工程技术问题时讨论的最基本的内容。
土颗粒的大小与土的物理力学性质有密切的关系，工程上常用土中所含各个粒组的相对含量来表示土中各粒组的组成，称为土的颗粒级配。土的颗粒级配直接影响土的性质，是确定土（尤其是无黏性土）的工程名称和建筑材料选用的主要指标和依据。
土的物质成分包括构成土骨架的固体颗粒以及土骨架孔隙中的水和气体，通常称为土的三相组成（固相、液相和气相）。土的三相物质在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松和紧密，是评价土的工程性质最基本的物理性质指标，可分为基本指标和换算指标两种。
黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，称为界限含水量。土由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限 ω L ；土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限 ω P ；土由半固体状态转到固态时的界限含水量称为缩限 ω s 。
土的工程分类是地基基础勘察与设计的前提，一个正确的设计必须建立在对土的正确评价的基础上，而土的工程分类正是工程勘察评价的基本内容。土的工程分类是岩土工程界普遍关心的问题之一，也是勘察、设计规范的首要内容。
一、选择题
1.土颗粒的级配曲线平缓，表示（）。
A.土颗粒大小较均匀，级配良好
B.土颗粒大小不均匀，级配不良
C.土颗粒大小不均匀，级配良好
D.土颗粒大小均匀，级配不良
2.土是由固体颗粒以及孔隙中的水和气体组成，其中土的骨架是指（）。
A.固体颗粒
B.水
C.空气
D.孔隙中的水和空气
3.常见的黏土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石，其中亲水性最大的是（）。
A.蒙脱石
B.伊利石
C.高岭石
D.以上几种矿物亲水性相同
4.当黏性土的液性指数 I l = 0.8时，天然土处于（）状态。
A.硬塑
B.可塑
C.流塑
D.软塑
5.同一种土的天然密度、干密度、饱和密度、浮密度中，数值最大的是（）。
A.天然密度
B.干密度
C.饱和密度
D.浮密度
6.黏性土的塑性指数越大，说明（）。
A.土粒比表面积越小
B.土粒吸附能力越弱
C.土的可塑范围越大
D.黏粒、胶粒、黏土矿物含量越低
二、填空题
1.土的不均匀系数 C u 越大，级配就越___；土的液性指数 I l 越小，土质就越___。
2.黏性土的灵敏度越高，扰动后其强度降低就越___，在施工中应注意保护基槽，尽量减少对坑底土的扰动。
3.含水量的大小对击实效果的影响显著。随着含水量增大，土的压实干密度___，至最优含水量时，干密度达到___。
4.在工程上常按塑性指数对黏性土进行分类， I P >17时为___。
5.根据液性指数，黏性土的物理状态可划分为软塑和流___、___、___、塑5种类型。
三、判断题
1.在填方工程施工中，常用土的干密度来评价填土的压实程度。（）
2.用塑性指数 I P 可以对土进行分类。（）
3.相对密实度 D r 主要用于比较不同砂土的密实度大小。（）
4.土在最优含水量时，压实密度最大，同一种土的压实能量越大，最优含水量越大。（）
5.地下水位上升时，在浸湿的土层中，其颗粒相对密度和孔隙比将增大。（）
四、简答题
1.什么是土的颗粒级配？土的颗粒级配指标有哪些？如何利用土的颗粒级配曲线形态和颗粒级配指标评价土的工程性质？
2.土的三相比例指标有哪些？哪些可直接测定？哪些需要通过换算求得？
3.解释土的天然重度 γ 、饱和重度 γ sat 、有效重度 γ′ 和干重度 γ d 的物理意义并说明它们的大小关系。
4.什么是塑性指数？塑性指数的大小与哪些因素有关？在工程上有何应用？
5.含水量是如何影响土的击实效果的？
五、计算题
1.某土样在天然状态下的体积为200cm 3 ，质量为335 g，烘干后质量为295 g，土粒相对密度 G s = 2.68，试计算该土样的密度、含水量、干密度、孔隙比、孔隙率和饱和度。
2.某黏性土的含水量为35.6%，液限为47.8%，塑限为24.2%，试确定该土样的名称和状态。
3.某砂土土样的密度为1.77 g/cm 3 ，含水量为9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比和相对密度，判断该砂土的密实度。
4.某一完全饱和黏性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为2.73，液限为33%，塑限为17%，试求孔隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该黏性土的分类名称和软硬状态。