土的工程地质特征
土 ( soil)是各种岩石矿物颗粒组成的松散集合体,
土体 (soil mass)是由一定的土体材料组成,具有一定的土体结构,
赋存于一定地质环境中的地质体,
土在工程上的作用：
1,作为建筑物的地基；
2,作为建筑材料；
3,作为建筑物周围的介质或环境；
1 土的形成地表岩石破坏 搬运 沉积
2 土的成因类型：
残积土坡积土洪积土冲积土湖积土海积土冰积土风积土残积土 (residual soil)：
岩石经 风化后 未被搬运而残留于原地 的碎屑物质所组成的土体，它处于岩石风化壳的上部 。
其粒度成分和矿物成分受气候和母岩岩性的控制。
其发育情况还和地形有关。
残积土的工程性质：
孔隙度 ↑、强度 ↓、压缩性
↑，均质性差，但具有一定的结构强度。原位测试强度 >>室内测试值。
坡积土 (slope soil)：
雨水将山坡高处的风化碎屑物顺坡冲洗，堆积在较平缓的山坡脚处而形成。
坡积土的工程性质,结构疏松，一般具较高的压缩性。坡积形成的黄土湿陷性较大。
洪积土 (pluvial soil):
由暴雨形成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟出口处堆积而成。
4
山前洪积扇剖面图分选性较好，离山前较近的洪积土颗粒粗，地下水位埋藏深，具有较高的承载力，压缩性低，
是工民建的良好地基。
离山较远的地带，洪积土的颗粒细，透水性不好，土质弱，承载力低，
作为建筑物地基时应慎重对待。
冲积土 (alluvial soil)：
由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷坡降平缓的地带堆积而成。
。
河床相冲积土：在河流上游多是粗大的石块、砾石和粗砂，中下游或平原地区沉积物变细，磨圆度好，厚度很大。
古河床相土的压缩性低，强度高。
现代河床堆积物的密实度差，透水性强，若作为水工建筑物的地基将引起坝下渗漏。饱水砂土还可能由于振动而引起液化河漫滩相冲积土：是在洪水期河水漫溢河床两侧，
携带碎屑物质堆积而成。
土粒较细，可以是粉土、
粉质粘土或粘土，并夹有淤泥或泥炭等软弱土层，
覆盖于河床相冲积土之上，
形成上细下粗的“二元结构”。
牛轭湖相冲积土：是在废河道形成的牛轭湖中沉积的松软土，颗粒很细，常含大量有机质，有时形成泥炭。压缩性很高，承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基。
河口（海口）三角洲相冲积土：通常是淤泥质土或典型淤泥。面积宽广而厚度极大。不宜作为建筑物的天然地基。但表层硬壳层，有时可用作低层建筑物的地基。
湖积土 ( limnetic soil )：
湖 边 沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗粒的砂土和粘性土。
湖 心 沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成，主要是粘土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度低。
沼泽土 主要由半腐烂的植物残体－泥炭组成，
含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。
海积土 (marine sediment)：
滨海沉积物主要由卵石、圆砾和砂组成，
承载力较高。
浅海沉积物主要由细粒砂土、粘性土、
淤泥和生物化学沉积物组成，有层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度低。
深海沉积物主要是有机质软泥。
冰积土 (moraine soil)
由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物,
分选性极差,石料占多数,冰水沉积物可有一定成层性、分选性。
风积土 (aeolian soil)：
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土，最常见的是风成砂和风成黄土。
特殊性土的主要工程性质特殊性土是指某些具有特殊物质成分和结构、工程性质也较特殊的土。是在一定的条件下形成的，其分布有明显的区域性特征。
特殊性土的种类有：
沿海及内陆静水沉积的 淤泥类软土南方和中南地区的 膨胀土西南亚热带湿热气候条件下的 红粘土西北、华北干旱气候区的 黄土西北、华北干旱气候区的 盐渍 土高纬度、高海拔寒冷气候区的 冻土各地人类工程活动的 人工填土淤泥类粘土 ( mucky
soil)：
是在静水或水流缓慢的环境中沉积，并有微生物的参与，
含有较多有机质的疏松软弱粘性土。
分布,沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相；
内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相。
分类,孔隙比 e >1.5时,称淤泥 ;
1.5>e>1.0 时,称淤泥质土 ;
10%>有机质含量 >5%时,称有机质土 ;
60%>有机质含量 >10%时,称泥炭质土 ;
有机质含量 >60%时,称泥炭,
工程特性：
1,含水量高，天然含水量 >液限，软塑－流塑状态。
2,透水性低，水平向渗透系数较大。
3,压缩性大，强度低，欠压密状态。
4,显著的蠕变和触变性 (高灵敏度 )。
蠕变 (creep),在一定荷载下，土的剪切变形随时间增长的特性。
触变 (thixotropy),土受扰动后强度降低，但随时间增长强度能部分恢复的性能。
膨胀土 (expansive soil)：
是一种富含亲水性粘土矿物,且随含水量的增减体积发生显著胀缩变形的硬塑性粘土。
分布,全国,云南、广西、
贵州、湖北最具代表性。
一般位于山前丘陵地区或河谷高阶地上。
特征,1)呈黄褐、灰白、花斑等颜色,
2)粘粒含量高，且为亲水性很强的蒙脱石等粘土矿物，土中可溶盐及有机质含量较低,常含铁锰或钙质结核,结构致密,
3)表面有大量网状裂隙，裂面有腊状光泽的挤压面。
工程特性：
1,低含水量，呈坚硬－硬塑状态
2,孔隙比小，密度大
3,高塑性，含粘粒及粉粒为主
4,具膨胀力,自由膨胀量 >40%
5,天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发育,稳定性差,浸水后或被扰动时,强度骤然降低,
红粘土 (laterite)：
由碳酸盐类岩石在湿热气候条件下，经强烈风化作用而形成的高塑性粘土。
分布,云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、
湘西。
低山丘陵地带顶部和山间盆地、缓坡及坡脚地段。
特征,1)呈褐红色,富含铁铝氧化物,粘粒含量很高，具有高度分散性，颗粒细而均匀，粘土矿物以高岭石为主。
2)土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其间。
3)地表裂隙发育。
4)沿深度含水量增大，土质由硬变软。
5)在水平方向上厚度变化较大，造成地基不均匀性。
工程特性：
1,高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。
2,孔隙比大、低密度、孔隙饱水。
3,压缩性低、强度高、地基承载力高。
4,浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。
黄土 (loessal soil)：
是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。
分布,我国西北及华北地区,面积约 63万 km2。
特征,以粉粒为主，富含碳酸钙,肉眼可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现直立的天然边坡。
工程特性：
1,塑性较弱
2,含水较少，坚硬 — 硬塑状态
3,压实程度差，孔隙比高，孔隙大
4,抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显
5,透水性较强，且呈各向异性
6,强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。
黄土分类按成因分：原生黄土和次生黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土黄土湿陷性 (collapsibility),在一定压力下受水浸润后,结构迅速破坏而产生显著沉陷的性质。
湿陷系数 δs,由室内浸水压缩试验测得的黄土样在某种规定压力下的湿陷量与土样原始高度的比值。 δs≥0.015为湿陷性黄土。
湿陷类型,自重湿陷与非自重湿陷。
实测或计算自重湿陷量 >7 cm 时,为自重湿陷性黄土场地,
湿陷起始压力,开始出现明显湿陷的压力。
盐渍土 (saline soil):
土中易溶盐含量 >0.5%,
分布,滨海型、冲积平原型、内陆型盐渍土类型：
1,氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有很大的塑性和压缩性。
2,硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水干燥时体积缩小，周期性松胀变化使土的结构破坏。
3,碳酸盐型：具明显碱性反应。潮湿时具很大的亲水性、塑性膨胀性。
冻土 (frozen soil)：
温度 ≤0℃ 并含有冰的土层。
分布,高纬度和高寒地区,
类型,多年冻土和季节性冻土。
冻胀性,土在冻结时，由于水分结冰膨胀，土的体积随之增大，地基隆起、开裂和变形。
融沉性,冻土在溶化后，体积缩小，地基沉降，强度降低，还伴随下部未冻结土层中的水分向冻结土层迁移，使溶化后土质更差。
人工填土 (fill soil):
指由于人类工程活动而形成的土,
1)素填土,主要由碎石、砂土或粘性土组成。
其工程性质取决于密实度和均匀性。
2)杂填土,建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土。后一种不宜作为建筑物地基。
3)冲填土,系由水力冲填泥沙形成的沉积土,
含水量大,透水性弱,排水固结差,一般呈软塑
-流塑状态,
土 ( soil)是各种岩石矿物颗粒组成的松散集合体,
土体 (soil mass)是由一定的土体材料组成,具有一定的土体结构,
赋存于一定地质环境中的地质体,
土在工程上的作用：
1,作为建筑物的地基；
2,作为建筑材料；
3,作为建筑物周围的介质或环境；
1 土的形成地表岩石破坏 搬运 沉积
2 土的成因类型：
残积土坡积土洪积土冲积土湖积土海积土冰积土风积土残积土 (residual soil)：
岩石经 风化后 未被搬运而残留于原地 的碎屑物质所组成的土体，它处于岩石风化壳的上部 。
其粒度成分和矿物成分受气候和母岩岩性的控制。
其发育情况还和地形有关。
残积土的工程性质：
孔隙度 ↑、强度 ↓、压缩性
↑，均质性差，但具有一定的结构强度。原位测试强度 >>室内测试值。
坡积土 (slope soil)：
雨水将山坡高处的风化碎屑物顺坡冲洗，堆积在较平缓的山坡脚处而形成。
坡积土的工程性质,结构疏松，一般具较高的压缩性。坡积形成的黄土湿陷性较大。
洪积土 (pluvial soil):
由暴雨形成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟出口处堆积而成。
4
山前洪积扇剖面图分选性较好，离山前较近的洪积土颗粒粗，地下水位埋藏深，具有较高的承载力，压缩性低，
是工民建的良好地基。
离山较远的地带，洪积土的颗粒细，透水性不好，土质弱，承载力低，
作为建筑物地基时应慎重对待。
冲积土 (alluvial soil)：
由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷坡降平缓的地带堆积而成。
。
河床相冲积土：在河流上游多是粗大的石块、砾石和粗砂，中下游或平原地区沉积物变细，磨圆度好，厚度很大。
古河床相土的压缩性低，强度高。
现代河床堆积物的密实度差，透水性强，若作为水工建筑物的地基将引起坝下渗漏。饱水砂土还可能由于振动而引起液化河漫滩相冲积土：是在洪水期河水漫溢河床两侧，
携带碎屑物质堆积而成。
土粒较细，可以是粉土、
粉质粘土或粘土，并夹有淤泥或泥炭等软弱土层，
覆盖于河床相冲积土之上，
形成上细下粗的“二元结构”。
牛轭湖相冲积土：是在废河道形成的牛轭湖中沉积的松软土，颗粒很细，常含大量有机质，有时形成泥炭。压缩性很高，承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基。
河口（海口）三角洲相冲积土：通常是淤泥质土或典型淤泥。面积宽广而厚度极大。不宜作为建筑物的天然地基。但表层硬壳层，有时可用作低层建筑物的地基。
湖积土 ( limnetic soil )：
湖 边 沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗粒的砂土和粘性土。
湖 心 沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成，主要是粘土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度低。
沼泽土 主要由半腐烂的植物残体－泥炭组成，
含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。
海积土 (marine sediment)：
滨海沉积物主要由卵石、圆砾和砂组成，
承载力较高。
浅海沉积物主要由细粒砂土、粘性土、
淤泥和生物化学沉积物组成，有层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度低。
深海沉积物主要是有机质软泥。
冰积土 (moraine soil)
由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物,
分选性极差,石料占多数,冰水沉积物可有一定成层性、分选性。
风积土 (aeolian soil)：
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土，最常见的是风成砂和风成黄土。
特殊性土的主要工程性质特殊性土是指某些具有特殊物质成分和结构、工程性质也较特殊的土。是在一定的条件下形成的，其分布有明显的区域性特征。
特殊性土的种类有：
沿海及内陆静水沉积的 淤泥类软土南方和中南地区的 膨胀土西南亚热带湿热气候条件下的 红粘土西北、华北干旱气候区的 黄土西北、华北干旱气候区的 盐渍 土高纬度、高海拔寒冷气候区的 冻土各地人类工程活动的 人工填土淤泥类粘土 ( mucky
soil)：
是在静水或水流缓慢的环境中沉积，并有微生物的参与，
含有较多有机质的疏松软弱粘性土。
分布,沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相；
内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相。
分类,孔隙比 e >1.5时,称淤泥 ;
1.5>e>1.0 时,称淤泥质土 ;
10%>有机质含量 >5%时,称有机质土 ;
60%>有机质含量 >10%时,称泥炭质土 ;
有机质含量 >60%时,称泥炭,
工程特性：
1,含水量高，天然含水量 >液限，软塑－流塑状态。
2,透水性低，水平向渗透系数较大。
3,压缩性大，强度低，欠压密状态。
4,显著的蠕变和触变性 (高灵敏度 )。
蠕变 (creep),在一定荷载下，土的剪切变形随时间增长的特性。
触变 (thixotropy),土受扰动后强度降低，但随时间增长强度能部分恢复的性能。
膨胀土 (expansive soil)：
是一种富含亲水性粘土矿物,且随含水量的增减体积发生显著胀缩变形的硬塑性粘土。
分布,全国,云南、广西、
贵州、湖北最具代表性。
一般位于山前丘陵地区或河谷高阶地上。
特征,1)呈黄褐、灰白、花斑等颜色,
2)粘粒含量高，且为亲水性很强的蒙脱石等粘土矿物，土中可溶盐及有机质含量较低,常含铁锰或钙质结核,结构致密,
3)表面有大量网状裂隙，裂面有腊状光泽的挤压面。
工程特性：
1,低含水量，呈坚硬－硬塑状态
2,孔隙比小，密度大
3,高塑性，含粘粒及粉粒为主
4,具膨胀力,自由膨胀量 >40%
5,天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发育,稳定性差,浸水后或被扰动时,强度骤然降低,
红粘土 (laterite)：
由碳酸盐类岩石在湿热气候条件下，经强烈风化作用而形成的高塑性粘土。
分布,云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、
湘西。
低山丘陵地带顶部和山间盆地、缓坡及坡脚地段。
特征,1)呈褐红色,富含铁铝氧化物,粘粒含量很高，具有高度分散性，颗粒细而均匀，粘土矿物以高岭石为主。
2)土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其间。
3)地表裂隙发育。
4)沿深度含水量增大，土质由硬变软。
5)在水平方向上厚度变化较大，造成地基不均匀性。
工程特性：
1,高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。
2,孔隙比大、低密度、孔隙饱水。
3,压缩性低、强度高、地基承载力高。
4,浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。
黄土 (loessal soil)：
是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。
分布,我国西北及华北地区,面积约 63万 km2。
特征,以粉粒为主，富含碳酸钙,肉眼可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现直立的天然边坡。
工程特性：
1,塑性较弱
2,含水较少，坚硬 — 硬塑状态
3,压实程度差，孔隙比高，孔隙大
4,抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显
5,透水性较强，且呈各向异性
6,强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。
黄土分类按成因分：原生黄土和次生黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土黄土湿陷性 (collapsibility),在一定压力下受水浸润后,结构迅速破坏而产生显著沉陷的性质。
湿陷系数 δs,由室内浸水压缩试验测得的黄土样在某种规定压力下的湿陷量与土样原始高度的比值。 δs≥0.015为湿陷性黄土。
湿陷类型,自重湿陷与非自重湿陷。
实测或计算自重湿陷量 >7 cm 时,为自重湿陷性黄土场地,
湿陷起始压力,开始出现明显湿陷的压力。
盐渍土 (saline soil):
土中易溶盐含量 >0.5%,
分布,滨海型、冲积平原型、内陆型盐渍土类型：
1,氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有很大的塑性和压缩性。
2,硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水干燥时体积缩小，周期性松胀变化使土的结构破坏。
3,碳酸盐型：具明显碱性反应。潮湿时具很大的亲水性、塑性膨胀性。
冻土 (frozen soil)：
温度 ≤0℃ 并含有冰的土层。
分布,高纬度和高寒地区,
类型,多年冻土和季节性冻土。
冻胀性,土在冻结时，由于水分结冰膨胀，土的体积随之增大，地基隆起、开裂和变形。
融沉性,冻土在溶化后，体积缩小，地基沉降，强度降低，还伴随下部未冻结土层中的水分向冻结土层迁移，使溶化后土质更差。
人工填土 (fill soil):
指由于人类工程活动而形成的土,
1)素填土,主要由碎石、砂土或粘性土组成。
其工程性质取决于密实度和均匀性。
2)杂填土,建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土。后一种不宜作为建筑物地基。
3)冲填土,系由水力冲填泥沙形成的沉积土,
含水量大,透水性弱,排水固结差,一般呈软塑
-流塑状态,
