任务一 土方的种类鉴别

一、土的种类鉴别

1．土的分类

按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中关于土的分类原则，对粗颗粒土，考虑了其结构和颗粒级配；对细颗粒土，考虑了土的塑性和成因，并且给出了岩石的分类标准。它将天然土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六大类。

（1）岩石

岩石是颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。它作为建筑场地和建筑地基可按下列原则分类。

① 按成因不同可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。

② 按岩石的坚硬程度即岩块的饱和单轴抗压强度frk可分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩5类，见表1.1。

③ 按岩体完整程度可划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎5类，见表1.2。

④ 按风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化5种。其中，微风化或未风化的坚硬岩石为最优良地基，强风化或全风化的软岩石为不良地基。

（2）碎石土

粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土。

根据颗粒形状和粒组含量，碎石土又可细分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾6种，见表1.3。

常见的碎石土强度高、压缩性低、透水性好，为优良地基。

（3）砂土

粒径大于2mm的颗粒含量不超过全部质量的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全部质量50%的土，称为砂土。砂土根据粒组含量的不同又细分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂5种，见表1.4。

砂土的密实度标准详见表1.5。其中，密实与中密状态的砾砂、粗砂、中砂为优良地基；稍密状态的砾砂、粗砂、中砂为良好地基；密实状态的细砂、粉砂为良好地基；饱和疏松状态的细砂、粉砂为不良地基。

（4）粉土

粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全部质量的50%，且塑性指数IP≤10的土，称为粉土。粉土的性质介于砂土和黏性土之间，粉土的密实度一般用天然孔隙比来衡量，见表1.6。其中，密实的粉土为良好地基；饱和稍密的粉土在振动荷载作用下，易产生液化，为不良地基。

（5）黏性土

塑性指数IP＞10，且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全部质量50%的土，称为黏性土。黏性土又可细分为黏土和粉质黏土（亚黏土）两种，见表1.7。

黏性土的工程性质与其密实度和含水量的大小密切相关，密实硬塑的黏性土为优良地基，疏松流塑状态的黏性土为软弱地基。

（6）人工填土

由人类活动堆填形成的各类堆积物，称为人工填土。人工填土依据其组成物质可细分为4种，见表1.8。

通常人工填土的工程性质不良，强度低，压缩性大且不均匀。压实填土相对较好，杂填土工程性质最差。

除了上述六大类岩土，自然界中还分布着许多具有特殊性质的土，如淤泥、淤泥质土、红黏土、湿陷性黄土、膨胀土、冻土等。它们的性质与上述六类岩土不同，需要区别对待。

（1）淤泥和淤泥质土

这类土在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成。其中，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于1.5的黏性土称为淤泥；天然含水量大于液限，而天然孔隙比小于1.5但大于1.0的黏性土或粉土，称为淤泥质土。

这类土压缩性高、强度低、透水性差、是不良地基。

（2）膨胀土

黏粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩变形特性，自由膨胀率大于或等于40%的黏性土，称为膨胀土。

这类土虽然强度高，压缩性低，但遇水膨胀隆起，失水收缩下沉，会引起地基的不均匀沉降，对建筑物危害极大。

（3）红黏土和次生红黏土

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，但液限大于45%的土为次生红黏土。

以上3类特殊土均属于黏性土的范畴。

2．土的工程分类及鉴别方法

土的种类繁多，其分类的方法也很多。在建筑施工中，根据土的开挖难易程度（即硬度系数大小），将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等8类。前8类属一般土，后四类属岩石。土的这8种分类方法及现场鉴别方法见表1.9。由于土的类别不同，单位工程消耗的人工或机械台班不同，因而施工费用就不同，施工方法也不同。所以，正确区分土的种类、类别，对合理选择开挖方法、准确套用定额和计算土方工程费用关系重大。

二、土的工程性质

对土方工程施工有直接影响的土的工程性质主要有以下几个。

1．土的质量密度

土的质量密度分为天然密度和干密度。土的天然密度，指土在天然状态下单位体积的质量，又称湿密度。它影响土的承载力、土压力及边坡稳定性。土的天然密度按下式计算：

式中，m为土的总质量，kg; V为土的体积，m3。

土的干密度是指单位体积土中固体颗粒的质量，用下式表示：

式中，ms为土中固体颗粒的质量，kg。

土的干密度在一定程度上反映了土颗粒排列的紧密程度，因而常用它作为填土压实质量的控制指标。土的最大干密度值可参考表1.10。

2．土的可松性

自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经回填夯实，仍不能完全恢复到原状态土的体积，这种现象称为土的可松性。土的可松程度用最初可松性系数KS及最后可松性系数K′S表示，即

式中，V1为土在天然状态下的体积，m3; V2为土挖出后的松散体积，m3; V3为土经压（夯）实后的体积，m3。

土的可松性对土方的平衡调配，基坑开挖时预留土量及运输工具数量的计算均有直接影响。各类土的可松性系数见表1.9。

3．土的含水量

土的含水量（w）是指土中所含水的质量与土的固体颗粒质量之比，用百分率表示，即

式中，mw为土中水的质量，kg; ms为固体颗粒的质量，kg。

土的含水量反映土的干湿程度。它对挖土的难易、土方边坡的稳定性及填土压实等均有直接影响。因此，土方开挖时，应采取排水措施。回填土时，应使土的含水量处于最佳含水量的变化范围之内，详见表1.10。

4．土的渗透性

土的渗透性也称透水性，是指土体被水透过的性质。它主要取决于土体的孔隙特征，如孔隙的大小、形状、数量和贯通情况等。地下水在土中的渗流速度一般可按达西定律计算：

式中，V为水在土中的渗流速度，m/d或m/h; k为土的渗透系数，m/d或m/h; i为水力坡度。

渗透系数k反映出土透水性的强弱。它直接影响降水方案的选择和涌水量的计算。可通过室内渗透实验或现场抽水试验确定，一般土的渗透系数参考值见表1.11。