1、项目项目1 1 土的组成与分类土的组成与分类 项目项目2 2 土的应力分析与变形计算土的应力分析与变形计算单元小结（思维导图）单元小结（思维导图）项目项目3 3 土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力 项目项目4 4 场地的工程地质勘察场地的工程地质勘察任务任务1 土的物理性质与状态土的物理性质与状态 【任务引入】土壤是一种自然体，由数层不同厚度的土层所构成，主要成分是矿物质。疏松的土壤微粒组合起来，形成充满间隙的土壤，而在这些孔隙中则含有溶解溶液（液体）和空气（气体）。因此土壤通常被视为三相混合体系。大部分土壤的密度为12g/cm。地球上大多数的土壤，生成时间多晚于更新世，只有很少
2、的土壤成分的生成年代早于第三纪。工程上所遇到的大多数土，都是在第四纪地质年代内所形成的。【相关知识】1.土的“再认知”土从其形成条件来看可以分为两大类：残积土和搬运土。残积土颗粒表面粗糙、多棱角、粗细不均、无层理。搬运土的特点是颗粒经滚动和磨擦而变圆滑。搬运土可分为坡积土、风积土（沙丘、黄土）、冲积土、洪积土、湖泊沼泽沉积土、海相沉积土、冰积土。各类土体在物理性质上差异非常大。【相关知识】2.土的结构与构造土的结构是指由土粒单元的大小、形状，相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。【相关知识】3.土的组成(1)土粒的矿物成分。 土粒的矿物成分
3、主要决定于母岩的成分及其所经受的风化作用。(2) 土的固体颗粒。 土中的固体颗粒的大小和形状，矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性质的重要因素。土中不同大小颗粒的组合，也就是各种不同粒径的颗粒在土中的相对含量，称土的颗粒组成；组成土中各种土粒的矿物种类及其相对含量称土的矿物组成。土的颗粒组成与矿物组成是决定土的物理力学性质的物质基础。(3) 土的颗粒级配。 将工程地质性质相似的土粒归并成组，按其粒径的大小分为若干组别，这种组别称粒组。各个粒组随着分界尺寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。 根据界限粒径200、20、2、0.05和0.005mm把土粒分为六大粒组：漂
4、石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒，粉粒及粘粒。以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总重的百分数）表示土中颗粒的组成情况，这种相对含量称为土的颗粒级配。【相关知识】3.土的组成根据颗粒大小分析试验成果，可以绘制如图2-1所示的颗粒级配曲线。图2-1 土的颗粒级配图【相关知识】3.土的组成 其横坐标表示粒径（因为土粒粒径相差常在百倍，千倍以上，所以宜采用对数坐标表示）。纵坐标则表示小于(或大于)某粒径的土重含量(或称累计百分含量)。由曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即
5、级配良好。 小于某粒径的土粒质量累计百分数为10时，相应的粒径称为有效粒径d10当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60时，该粒径称为限定粒径用d60表示,1060ddCu不均匀系数曲率系数2301060cdCd d【相关知识】4.土中的水 存在于土中的液态水可分为结合水和非结合水两大类。 结合水是指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。它的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0，有溶解能力。 非结合水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水和毛细水。土中液态水示意图【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的，如图2-2所示；土的物理
6、性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。图2-2 土的三相简图1.基本指标【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标1.基本指标天然状态下土的密度称天然密度，单位g/cm3：vswsVVmmVm（1）天然密度测定方法：一般用“环刀法”如图2-3所示图2-3 环刀法仪器【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标1.基本指标土粒质量与同体积的4时纯水的质量之比，称为土粒比重(无量纲)（2）土粒比重(土粒相对密度)测
7、定方法：土粒相对密度或比重可在试验室内用比重瓶法测定。由于土粒相对密度变化不大,通常可按经验数值选用。11/1wswssVmd【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标1.基本指标定义为土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示（3）含水量测定方法：测定方法：土的含水量一般用“烘干法”测定（如图2-4所示）。先称小块原状土样的湿土质量，然后置于烘箱内维持100105烘至恒重，再称干土质量，水的质量为湿土和干土质量之差。%100%100ssswmmmmmw图2-4 烘干法仪器%100ssw铝盒烘箱电子天平土样土的含水率也可用土的密度与干密度计算得到：【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标2.土的换
8、算指标1）土粒密度：是指固体颗粒的质量与其体积之比；即土粒的单位体积质量（1）土的密度sssVm土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少无关。实际上是土中各种矿物密度的加权平均值 土的孔隙中完全没有水时的密度，称干密度；是指土单位体积中土粒的重量，即：固体颗粒的质量与土的总体积之比值 2）干密度sdmV在工程上常把干密度作为评定土体紧密程度的标准，以控制填土工程的施工质量。【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标2.土的换算指标3）饱和密度： 土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度。即，土的孔隙中全部充满液态水时的单位体积质量土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的
9、孔隙大小和含水多少无关。实际上是土中各种矿物密度的加权平均值sVwsatmVV土的浮密度是土单位体积中土粒质量与同体积水的质量之差()sswmVV wsat同一种土在体积不变的条件下，它的各种密度在数值上有如下关系dsats容重是单位体积的重量单位: g【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标2.土的换算指标（2）饱和度： 土中孔隙水的体积与孔隙体积之比 %100vwrVVS或天然含水率与饱和含水率之比%100satrwws饱和度愈大，表明土中孔隙中充水愈多，它在0100%；干燥时Sr=0。孔隙全部为水充填时，Sr=100%。工程上Sr作为砂土湿度划分的标准。 工程研究中，一般将Sr大于95%
10、的天然粘性土视为完全饱和土；而砂土Sr大于80%时就认为已达到饱和了。【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标2.土的换算指标（3）土的孔隙性： 土体由三相组成，如图2-5所示。孔隙性指土中孔隙的大小，数量、形状、性质以及连通情况。 气水土图2-5 土的三相计算简图【任务实施】步骤1：掌握土的物理性质指标2.土的换算指标（3）土的孔隙性： 图2-6 土的三相比例换算示意图孔隙率：是土的孔隙体积与土体积之比，或单位体积土中孔隙的体积，以百分数表示，如图2-6气水土%100VVnv孔隙比：定义为土中孔隙体积与土粒体积之比，以小数表示svVVe 孔隙比和孔隙率（度）都是用以表示孔隙体积含量的概念。两
11、者有如下关系een1nne1或【任务实施】步骤2：熟悉各指标之间的换算关系气水土【任务实施】步骤3：掌握用指标来区分土的物理状态1.粘性土的物理状态指标(1)稠度与液性指数稠度是指土体在各种不同的湿度条件下，受外力作用后所具有的活动程度。粘性土的稠度，可以决定粘性土的力学性质及其在建筑物作用下的性状。稠度状态之间的转变界限叫稠度界限，用含水量表示，称界限含水量。在稠度的各界限值中，塑性上限（WL）和塑性下限（WP）的实际意义最大。它们是区别三大稠度状态的具体界限，简称液限和塑限，具体描述参见表2-2。物理状态与含水量之间的关系，如图2-7所示。图2-7 物理状态与含水量关系示意图【任务实施】步
12、骤3：掌握用指标来区分土的物理状态1.粘性土的物理状态指标(1)稠度与液性指数土所处的稠度状态，一般用液性指数IL（即稠度指标B）来表示pcpLWWWWI式中：W天然含水量WL液限含水量WP塑限含水量按液性指数（IL）粘性土的物理状态可分为，见表2-3【任务实施】步骤3：掌握用指标来区分土的物理状态1.粘性土的物理状态指标(2)塑性和塑性指数 塑性的基本特征是物体在外力作用下，可被塑成任何形态，而整体性不破坏；即不产生裂隙；外力除去后，物体能保持变形后的形态，而不恢复原状。在岩土工程中常用二个界限含水量表示粘性土的塑性：1）塑性下限或称塑限：是半固态和塑态的界限含水量，它是使土颗粒相对位移而土
13、体整体性不破坏的最低含水量。2）塑性上限或称液限：即塑态与流态的界限含水量，即是强结合水加弱结合水的含量。二个界限含水量的差值为塑性指数，即：IP=WLWP 塑性指数表示粘性土具有可塑性的含水量变化范围，以百分数表示。塑性指数数值愈大，土的塑性愈强，土中粘粒含量越多。【任务实施】步骤3：掌握用指标来区分土的物理状态1.粘性土的物理状态指标(2)塑性和塑性指数例题2-2：从某地基取原状土样，测的土的液限为37.4%，塑限为23.0%，天然含水量为26.0%，问地基土处于何种状态？【任务实施】步骤3：掌握用指标来区分土的物理状态2.无粘性土的物理状态指标（1）碎石土的密实度：粒径大于2mm的颗粒含
14、量超过全重50的土。根据颗粒级配和颗粒形状，按表2-4分类，并按照表2-5进行判定。【任务实施】步骤3：掌握用指标来区分土的物理状态2.无粘性土的物理状态指标（2）砂土的相对密度：1)对于砂土，孔隙比有最大值与最小值，即最松散状态和最紧密状态的孔隙比。砂土的松密程度还可以用相对密度来评价：mine一般采用“振击法”测定；maxe一般用“松砂器法”测定ninreeeeDmaxmaxe：天然孔隙比2)对于砂土，也可用天然孔隙比e来评定其密实度利用标准贯入试验、静力触探等原位测试方法来评价砂土的密实度，为工程技术人员所广泛采用。砂土根据标准贯入试验的锤击数N分为松散，稍密、中密及密实四种密实度，具体
15、判定如表2-6所示。表2-6 砂土密实度划分表【任务实施】步骤3：掌握用指标来区分土的物理状态2.无粘性土的物理状态指标（2）砂土的相对密度： 例题2-3：某天然砂层，密度为1.47g/cm3，含水量13%，由试验求得该砂土的最小干密度为1.20g/cm3；最大干密度为1.66 g/cm3；问该砂层处于哪种状态？任务任务2 土的工程分类与鉴别土的工程分类与鉴别 【任务引入】国内外的土质分类方案很多，归纳起来有三种不同体系，一是按粒度成分，一种是按塑性指标，一种是综合考虑粒度和塑性的影响。在前文中，土质分类是土分类的最基本形式，有两种分类原则：一是按土的粒度成分；二是按土的塑性特性。为了进一步研
16、究土的结构及其所处状态和土的指标变化特征，更好的提供工程设计施工所需要的资料，必须进一步进行第三级分类，即工程建筑分类。【相关知识】1.岩石按坚固性分类岩石根据坚固性可按表2-7、2-8划分。表2-7 岩石坚硬程度分类表 表2-8 岩石坚硬程度等级的定性分类【相关知识】2.岩石按风化程度分类划分为微风化、中等风化和强风化三等， 3.土按颗粒大小分类（如表2-9所示）【相关知识】4.碎石土的分类划分为微风化、中等风化和强风化三等， 【相关知识】5.砂土的分类【相关知识】6.粉土的分类7.粘性土的分类【相关知识】8.按工程特性分类9.根据有机质含量分类（如表2-14所示）具有一定分布区域或工程意义
17、上具有特殊成分、状态和结构特征的土称特殊性土，常分为：湿陷性土、红粘土、软土（包括淤泥和淤泥质土）、多年冰土、膨胀土、填土、污染土。【相关知识】10.人工填土人工填土是指由人类活动而堆填的土，其物质成分较杂，均匀性较差。根据其物质组成和堆填方式，人工填土可分为素填土、杂填土和冲填土三类。 人工填土还可按堆填时间(年)分为老填土和新填土，一般对于粘性素填土和粉性素填土的分类标准，见表2-15。【任务实施】步骤1：确定土的成因及类别提示：根据表2-16所示，现场对照确定。【任务实施】步骤2：根据不同土体，对照技术规范表格进行鉴定，如表2-17、表2-18、表2-19所示。需要现场勘查取土对照技术规
18、范进行。碎石土红粘土膨胀土黄土任务任务1 地基土的应力分析地基土的应力分析 【任务引入】 在新型城镇化建设的过程中，我们经常看到多高层房屋在新的城市开发区和旧城改造区拔地而起。建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生了变化，从而引起地基变形。若地基应力过大，超过了地基的极限承载力，则可能引起地基丧失整体稳定性而破坏。不均匀地基变形可能造成建筑物倾斜，也可能在上部结构中产生一定的次应力而导致建筑物开裂或破坏。因此，掌握地基的应力与变形计算是保证建筑物正常使用和安全可靠的前提。【相关知识】地基中的应力按其产生原因的不同，可分为自重应力和附加应力两种。由土体自身的有效重量产生的应力称为自重应力。由建筑
19、荷载等其它外载在建筑修建前后在地基中产生的应力的增加值称为附加应力。一般情况下，由于土体的形成年代比较久远，除了新近沉积或堆积的土层外，自重应力不会再引起地基的变形。导致地基变形的主要原因是地基中新增加的附加应力，附加应力也是导致地基强度破坏和失稳的重要原因。【任务实施】步骤1：掌握土中自重应力分析及计算（1）竖向自重应力cz1）计算范围内为均质土层时：zAzAAWcz分布图2-8 均质土竖向自重应力cz 分布【任务实施】步骤1：掌握土中自重应力分析及计算（1）竖向自重应力cz2）计算范围内土层分层时iniinnczzzzz 12211【任务实施】步骤1：掌握土中自重应力分析及计算（1）竖向自
20、重应力cz3）计算范围内有地下水时： 计算公式同成层土的情况，将地下水位处作为新的土层分层处，地下水位以下土的重度取有效重度（浮重度）wsat4）计算范围内有不透层时：在地下水位以下，如埋藏有不透水层（例如岩层或只含强结合水的坚硬粘土层）时，由于不透水层中不存在水的浮力，所以不透水层层面处及不透水层层面以下的自重应力，在计算时应在上覆土所产生自重应力的基础上，加上由地下水位至不透水层层面处水所产生的自重应力。【任务实施】步骤1：掌握土中自重应力分析及计算（2）水平自重应力cxcyczocycxK【任务实施】步骤1：掌握土中自重应力分析及计算（3）地下水位的变化对自重应力的影响 由于土的自重应力
21、取决于土的有效重度（浮重度），即在地下水位以上时取土的天然重度，地下水位以下时取土的有效重度，因此，由于地下水位的变化会引起自重应力的变化。由于大幅抽取地下水等原因，造成地下水位大幅下降，导致原地下水位下土的自重应力增加，可能会造成地表下沉的严重后果。由于地下水位的上升，会使新水位下土的自重应力减小，若该地区土层如具有遇水后土的性质发生变化（如湿陷性或膨胀性等）的特性，则地下水位上升会导致一些工程事故，故应引起足够的重视。地下水位因抽取下降 地下水喷涌上升【任务实施】步骤1：掌握土中自重应力分析及计算（4）自重应力曲线 自重应力一般指的是竖向自重应力，竖向自重应力曲线是关于竖向自重应力与深度关
22、系的曲线。由该曲线可得到：在同一土层中，自重应力曲线为一条直线；自重应力曲线为一条拐（折）线，拐点位于土层分层处或地下水位处；自重应力随深度的增加而增大。 地下水喷涌上升【任务实施】步骤1：掌握土中自重应力分析及计算（4）自重应力曲线 【例2-4】某地基土层剖面，如图2-10所示，试计算各土层底部自重应力并绘制自重应力曲线的分布图。【任务实施】步骤2：了解土中附加应力的计算分析方法地基中的附加应力是指建筑物荷重在土体中引起的附加于原有自重应力基础之上的应力，即地基中在建筑修建前后应力的增加值。对于一般天然土层来说，地基中原有的自重应力引起的压缩变形早已完成，不会再产生地基的变形。因此，引起地基
23、变形的主要原因就是附加应力。那么，计算附加应力的主要目的也就是计算地基的变形。任务任务2 土的压缩变形与地基沉降观测土的压缩变形与地基沉降观测 【任务引入】 土是一种散粒体的沉积物，由土颗粒和孔隙组成，具有较高的压缩性。地基土在建筑荷载的作用下将会发生变形，建筑的基础也会随之沉降。对于非均质地基或上部结构荷载差异较大时，基础还会出现不均匀沉降。如果沉降或不均匀沉降超过允许范围，就会导致建筑物的开裂或影响其正常使用，甚至造成建筑物破坏。因此，在地基与基础设计和施工时，必须重视基础的沉降与不均匀沉降问题。【相关知识】1.基本概念（1）土的压缩性 土体在压力的作用下体积减少的性质称为土的压缩性。 （
24、2）压缩的实质 土体体积减小包括三个方面：土颗粒在压力作用下发生相对位移，土中水及气体被挤出，导致孔隙体积减小；土颗粒自身的压缩；土中的水和封闭气体被压缩。（3）固结与固结度土的压缩随时间而增长的过程称为土的固结。 饱和土在荷载作用瞬间，由孔隙中的水全部承担了由荷载所产生的全部压力。孔隙中水所承担的压力称为孔隙水压力，孔隙水在孔隙水压力的作用下逐渐被排出，同时土颗粒开始承担压力，土颗粒承担的压力称为有效应力，在有效应力的作用下，土体逐渐被压密。直到孔隙水压力完全消散转化为有效应力，土的压缩也就完成。有效应力原理，是由学者太沙基于1925年提出的：u【相关知识】1.基本概念（3）固结与固结度ss
25、Utt（4）土体完成压缩所需要的时间 土的压缩需要一定的时间才能够完成，对于无粘性土，由于土的内部孔隙较大渗透性较高，压缩的过程所需时间较短。而对于粘性土，由于内部粘性土矿物吸收的结合水且内部孔隙较小，土的渗透性较低，一般要几年甚至几十年才能压缩稳定。因此，土体完成压缩所需时间取决于土的渗透性。【相关知识】2.侧限压缩性指标（1）侧限压缩试验 研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为压缩试验，亦称为固结试验。对于一般工程而言，在压缩土层厚度较小的情况下，常用侧限压缩试验（如图2-11、图2-12）来研究土的压缩性图2-11 侧限压缩试验的压缩仪示意简图图2-11为侧限压缩试验装置，称为压缩
26、仪（固结仪）【相关知识】2.侧限压缩性指标（1）侧限压缩试验 图2-12 侧限压缩试验土样变形示意图（a）加荷前 （b）加荷后 为加荷前后示意图。【相关知识】2.侧限压缩性指标（2）压缩曲线 ( e-p 曲线) 图2-13 压缩曲线【相关知识】2.侧限压缩性指标（3）压缩系数 1aMp 在压缩曲线中，压缩性不同的土体，压缩曲线的形状是不一样的。曲线越陡，说明在相同压力变化阶段，土的孔隙比的变化量越大，因此，土的压缩性就越高。1221tanppeepea【相关知识】2.侧限压缩性指标（4）压缩模量Es aMp3.变形模量oEaMp【相关知识】【相关知识】4.建筑物的沉降观测建筑物的沉降观测能够反
27、映出地基变形的实际情况以及地基变形对建筑物的影响程度。因此，沉降观测可验证工程设计与沉降计算的正确性，判别建筑施工质量，一旦发生工程事故后还可以作为分析原因和加固处理的依据。另外，通过对地基沉降计算值与实际观测值的对比，还可以了解沉降计算方法的准确性。 对于一级建筑物、高层建筑、重要的新型的或有代表性的建筑物、体型复杂、形式特殊或构造上、使用上对不均匀沉降有严格限制的建筑物，大型高炉、平炉，以及软弱地基或地基软硬突变，存在故河道、池塘或局部基岩出露等建筑物，为保证建筑物的安全，应当在施工期间与竣工后使用期间系统的对建筑物进行沉降观测。【任务实施】步骤1：水准基点设置 水准基点的设置以保证水准基
28、点的稳定可靠为原则，宜设置在基岩上、压缩性较低的坚实土层上或沉降稳定的老建筑上。水准基点的位置应靠近观测点并在建筑物产生的压力影响范围以外，对水准基点应妥善加以保护，使其不受外界影响和损害。在一个观测区，水准基点不应少于3个。【任务实施】步骤2：观测点设置 观测点的布置应当能全面反映建筑物的变形，并结合建筑物的规模、型式和结构特征以及建筑场地的工程地质条件等情况综合确定。要求观测点便于观测且不易受到损坏。观测点一般设置在建筑物的角点、高低层交界处、沉降缝两侧、地质条件有明显变化的地方等，数量不少于6点。观测点的间距一般812m。【任务实施】步骤3： 考虑沉降观测的技术要求 沉降观测的仪器采用精
29、密水准仪。要求在灌筑基础时开始施测，施工期间的观测可根据施工进度确定。要求前密后稀，民用建筑一般每建完一层观测一次；工业建筑按不同荷载阶段分次观测，施工期间的观测不应少于4次。建筑物竣工后的观测一般前三个月每月观测一次，以后根据沉降速率每26个月观测一次，直至沉降稳定为止。沉降稳定的标准为半年沉降量不超过2mm。当建筑物出现严重裂缝或大量沉降时，应增加观测次数，采取有效措施，防止发生工程事故。 沉降观测的测量数据应当在每次观测后进行整理，计算出观测点在观测间隔时间内发生的沉降量，将测量数据填入表2-9，绘出每个观测点的沉降与时间关系的曲线，即st曲线，从而判断、分析建筑物的变形状况及发展趋势。
30、【任务实施】步骤4： 对照建筑物的地基变形允许值，填写观测记录表 沉降观测的仪器采用精密水准仪。要求在灌筑基础时开始施测，施工期间的观测可根据施工进度确定。要求前密后稀，民用建筑一般每建完一层观测一次；工业建筑按不同荷载阶段分次观测，施工期间的观测不应少于4次。建筑物竣工后的观测一般前三个月每月观测一次，以后根据沉降速率每26个月观测一次，直至沉降稳定为止。沉降稳定的标准为半年沉降量不超过2mm。当建筑物出现严重裂缝或大量沉降时，应增加观测次数，采取有效措施，防止发生工程事故。 建筑物的地基变形允许值是依靠经验统计法，即对大量各类已有建筑物进行沉降观测和使用情况的调查，然后结合地基的类型，加以
31、整理，提出各种变性特征的允许值。表2-22是建筑地基基础设计规范（GB 50007）列出的建筑物地基变形允许值。表2-23则是变形观测记录表。【任务实施】步骤4： 对照建筑物的地基变形允许值2-22，填写观测记录表2-23 任务任务1 土的抗剪强度分析与承载力确定土的抗剪强度分析与承载力确定 【任务引入】 地基土作为一种材料，就不可避免地存在着工程意义上的强度问题。建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。例如暴雨过后的山体滑坡和泥石流，对山区附近的农田和房屋会产生相当大的破坏，同时也危及人民群众的生命安全。可以说，工程意义
32、上土的强度特性，主要是指土的抗剪强度特性，对于土体的安全稳定性具有重要意义。暴雨过后的山体滑坡，导致公路毁损 土的抗剪强度，首先取决于其自身的性质，即土的物质组成、土的结构和土所处于的状态等。土的性质又与它所形成的环境和应力历史等因素有关。其次，土的性质还取决于土当前所受的应力状态。 土的抗剪强度主要由粘聚力c 和内摩擦角 来表示，土的粘聚力 和内摩擦角称为土的抗剪强度指标。土的抗剪强度指标主要依靠土的室内剪切试验和土体原位测试来确定。【相关知识】1.土的抗剪强度（1）土的剪切特性 1776年，法国学者库仑(C. A.Coulomb)根据一系列试验，提出了土体的抗剪强度表达式为：tanfc 【
33、相关知识】1.土的抗剪强度（2）抗剪强度指标的测定方法 土体的抗剪强度指标是通过土工试验确定的。室内试验常用的方法有直接剪切试验、三轴剪切试验；现场原位测试的方法有十字板剪切试验和大型直剪试验。有关这部分土工试验的内容，可以见参考文献2的内容，进行单独学习。现场大型直剪试验三轴剪切试验直接剪切试验【相关知识】1.土的抗剪强度（3）影响土的抗剪强度的因素 1)土粒的矿物成份、形状、颗粒大小与颗粒级配土粒的矿物成份、形状、颗粒大小与颗粒级配 土的颗粒越粗，形状越不规则，表面越粗糙，越大，内摩擦力越大，抗剪强度也越高。 2)土的密度土的密度 土的初始密度越大，土粒间接触较紧，土粒表面摩擦力和咬合力也
34、越大，剪切试验时需要克服这些土的剪力也越大。 3)含水量含水量 土中含水量大时，会降低土粒表面上的摩擦力，使土的内摩擦角值减小；粘性土含水量增高时，会使结合水膜加厚，因而也就降低了粘聚力。 4)土体结构的扰动情况土体结构的扰动情况 粘性土的天然结构如果被破坏时，其抗剪强度就会明显下降，施工时要注意保持粘性土的天然结构不被破坏，特别是开挖基槽更应保持持力层的原状结构，不扰动。 5)孔隙水压力的影响孔隙水压力的影响 为了近似地模拟现场可能受到的受剪条件，而把剪切试验按固结和排水条件的不同分为不固结不排水剪，固结不排水剪和固结排水剪三种基本试验类型。在试验中，采用快剪、固结快剪和慢剪三种试验方法。【
35、相关知识】2.地基承载力的确定主要有下面四种：按静载荷方法确定；用理论公式计算；根据原位测试、室内试验成果并结合工程经验等综合确定；根据邻近条件相似建筑物经验确定。而不同设计等级的建筑物，可按下面方法确定地基承载力特征值：甲级建筑物：必须有静载荷试验资料，结合其他各种方法综合确定；乙级建筑物：用静载荷试验以外的各种方法确定，必要时也应进行静载荷试验；丙级建筑物：用原位试验、经验等综合确定。必要时也应进行静载荷试验和用理论公式计算。【任务实施】按载荷试验确定地基承载力特征值，步骤如下步骤1：确定地基承载力特征值fak由载荷试验数据可绘出描述土层荷载与变形关系的曲线。由曲线可按有关规定确定地基承载
36、力特征值。同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30时，取平均值作为土层的地基承载力特征值fak 。地基承载力特征值【任务实施】按载荷试验确定地基承载力特征值，步骤如下步骤1： 地基承载力特征值的修正当基础宽度大于3或埋置深度大于0.5时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，应按下式修正：任务任务1 工程地质勘察报告的识读与应用工程地质勘察报告的识读与应用 【任务引入】 为保障地基基础的设计质量和促进后续基础施工的顺利开展，必须充分了解地基的特点，即地基的岩、土构成，各土层的物理力学性质，地下水的赋存情况等。要获得这些资料，必须进行工
37、程地质勘察或人们常说的“岩土工程勘察”。当勘察工作结束后，工程技术人员便将外业工作所取得的记录和数据，连同室内试验的数据，进行整理、分析、检查校对并归纳总结，作出对建筑场地的工程地质评价。这些内容，最后都以图文并茂的形式，编撰成工程地质勘察报告。【相关知识】1. 地基勘察的基本方法（1）工程地质测绘与调查 目的是通过对场地的地形地貌、地层岩性，地质构造、地下水与地表水、不良地质现象进行调查研究与必要的测绘工作，为评价场地工程地质条件及合理确定勘探工作提供依据。 对建筑场地的稳定性进行研究是工程地质调查和测绘的重点问题。野外跋山涉水工作文件【相关知识】1. 地基勘察的基本方法（2） 勘探工作 勘
38、探是地基勘察过程中查明地下地质情况的一种必要手段，它是在地面的工程地质测绘和调查所取得的各项定性资料基础上，进一步对场地的工程地质条件进行定量的评价。 一般勘探工作包括坑探、钻探、触探和地球物理勘探等。地球物理勘探必要设备进行钻探【相关知识】2. 岩土工程勘察的任务（1） 勘察场地的适宜性 1）场地的稳定性是决定场地是否能建筑的先决条件。）场地的稳定性是决定场地是否能建筑的先决条件。处于活动滑坡范围的场地，有活动性断裂通过的场地都是不稳定的场地，一般是不能进行建筑的，选址时应避开。即使场地范围内不存在上述不良地质因素；如果场地的周边有崩塌、滑坡、泥石流等发生的可能，对场地的安全构成严重威胁，这
39、样的场地也是不宜建筑的。 2）场地开发利用的经济性，主要是要求根据地形、地质条件判断场地对）场地开发利用的经济性，主要是要求根据地形、地质条件判断场地对拟建项目是否需要投入很多的治理费用。拟建项目是否需要投入很多的治理费用。例如土地平整、边坡支挡、地面排水、地基处理、抗震设防等都需要投入资金，不同的场地条件，这些费用的额度可能有很大的出入，必须从技术经济角度论证场地利用的合理性与可行性。【相关知识】2. 岩土工程勘察的任务（2） 勘察岩土层分布及性质 在解决场地建筑适宜性之后，勘察的第二项任务就是查明场地以至每个单体建(构)筑物所处部位的岩土层分布、性质，通过测试提供各层的承载力及压缩性等设计
40、所需的计算参数，并对设计与施工应注意的事项提出建议。【任务实施】步骤1：岩土工程勘察的阶段划分、工作内容界定(1)(1)可行性研究勘察可行性研究勘察(选址勘察选址勘察) 选址阶段主要是对若干参与被选的初选场址的建筑适宜性作出评价，为各场址的技术经济比较和选址决策提供地质方面的依据。这一阶段的工作通常以搜集资料及现场调查研究为主，必要时才进行少量勘探工作。(2)初步勘察初步勘察 初步勘察阶段的主要任务是针对已选定的场地进行不同地段的稳定性和地基岩土工程性质的评价，为确定建筑总平面、选择场地、地基整治处理措施提供资料。本阶段中，一般需进行一定数量的勘探工作，但勘探点比较稀疏。初勘的勘探点是按照垂直
41、于地貌单元或地层走向的勘探线布设的。(3)详细勘察详细勘察 经过选址和初步勘察之后，场地工程地质条件已基本查明，详勘的任务就在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计和施工提供可靠的依据或设计计算参数。因此必须查明建筑物范围内的地层结构、岩石和土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载能力作出评价，并提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料，此外，还要查明有关地下水的埋藏条件和腐蚀性、地层的透水性和水位变化规律等情况。【任务实施】步骤2：勘察报告书的编制一个单项工程的勘察报告书一般包括下列内容：一个单项工程的勘察报告书一般包括下列内容：1) 任务要求及勘察工作概况；任务要求及勘察
42、工作概况；2) 场地位置、地形地貌，地质构造，不良地质现象及地震设计烈度；场地位置、地形地貌，地质构造，不良地质现象及地震设计烈度；3) 场地的地层分布、岩石和土的均匀性，物理力学性质，地基承载力和其场地的地层分布、岩石和土的均匀性，物理力学性质，地基承载力和其它设计指标；它设计指标；4) 地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；5) 对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性作出结论，指出存在的问题和提出有关地基基础方案的建议。作出结论，指出存在的问题和提出有关地
43、基基础方案的建议。所附的图表可以是下列几种：勘探点平面布置图，工程地质剖面图：地质柱状图或综合地质柱状图，土工试验成果表，其它测试成果图表(如现场载荷试验、标准贯入试验，静力触探试验、旁压试验等)。对于地质条件简单和勘察工作量小且无特殊设计及施工要求的工程，勘察报告可以酌情简化。【任务实施】步骤3： 勘察报告书的常用图表的绘制与识读分析（请结合本章最后工程案例的图文进行学习）(1)勘探点平面布置图勘探点平面布置图 勘探点平面布置图是在建筑场地地形图上，把建筑物的位置，各类勘探、测试点的编号、位置用不同的图例表示出来。并注明各勘探、测试点的标高和深度、剖面线及其编号等。【任务实施】步骤3： 勘察
44、报告书的常用图表的绘制与识读分析（请结合本章最后工程案例的图文进行学习）(2)钻孔柱状图钻孔柱状图 钻孔柱状图是根据钻孔的现场记录整理出来的，如图2-16。记录中除了注明钻进的工具，方法和具体事项外，其主要内容是关于地层的分布(层面的深度，层厚)和地层的名称和特征的描述。【任务实施】步骤3： 勘察报告书的常用图表的绘制与识读分析（请结合本章最后工程案例的图文进行学习）(3)工程地质剖面图工程地质剖面图 柱状图只反映场地某一勘探点处地层的竖向分布情况，剖面图则反映某一勘探线上地沿竖向和水平向的分布情况。由于勘探线的布置常与主要地貌单元或地质构造轴线相垂直，或与建筑物的轴线相一致，故工程地质剖面图
45、是勘察报告的最基本的图件。【任务实施】步骤3： 勘察报告书的常用图表的绘制与识读分析（请结合本章最后工程案例的图文进行学习）(4) 综合地质柱状图综合地质柱状图 为了简明扼要地表示所勘察的地层的层次及其主要特征和性质，可将该区地层按新老次序自上而下以1:50-1:200的比例绘成柱状图。图上注明层厚，地质年代，并对岩石或土的特征和性质进行概括的描述。【任务实施】步骤3： 勘察报告书的常用图表的绘制与识读分析（请结合本章最后工程案例的图文进行学习）(5) 土工试验成果总表土工试验成果总表 土的物理力学性质指标是地基基础设计的重要依据，应将土的试验和原位测试所得的成果汇总列表表示【任务实施】步骤4
46、： 勘察报告的分析与应用（1）地基持力层选择）地基持力层选择 通过勘察报告的阅读，在熟悉场地各土层的分布和性质（层次/状态/压缩性和抗剪强度/上层厚度/埋深及其均匀程度等）的基础上，初步选择适合上部结构特点和要求的土层作为持力层，经过计划或方案比较后作出最后决定。根据勘察资料的分析，合理地确定地基土的承载力是选择地基持力层的关键，而地基承载力实际小取决于许多因素。必要时，可以通过多种测试手段，并结合实践经适当予以增减，这样做，有时会取得很好的实际效果。圈选持力层【任务实施】步骤4： 勘察报告的分析与应用（2）场地稳定性的评价）场地稳定性的评价 地质条件复杂的地区，综合分析的首要任务是评价场地的稳定性，然后才是地基土(岩)的承、载力和变形问题。 场地的地质构造(断层、褶皱等)、不良地质现象(泥石流、滑坡、崩塌、岩溶、塌陷等)都会影响场地的稳定性。必须查明其分布规律、具体条件、危害程度。稳定性评价参考表格单元小结（思维导图） 本学习单元结束本学习单元结束谢谢！谢谢！ 请加强课后复习与预习！请加强课后复习与预习！做好基本技能训练和职业资格拓展训练！做好基本技能训练和职业资格拓展训练！利用课余时间深入工程现场，增强工程体验！利用课余时间深入工程现场，增强工程体验！
