文档介绍：第16章砂土和粉土地基的岩土工程评价
16-1 砂土和粉土的基本特征及岩土工程问题
砂土
粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%,%的土定名为砂土,砂土可按颗粒级配再分为5个亚类。
砂土分类
土的名称
颗粒级配
砾砂
粒径大于2mm的颗粒质量占总质量25%~50%
粗砂
%
中砂
%
细砂
%
粉砂
%
注:定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
粉土
%,且塑性指数等于或小于10的土定名为粉土。
国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)中并未对粉土的亚类划分作出规定,一些地方标准或行业标准往往将粉土再按黏粒含量分为砂质粉土
和黏质粉土。
砂质粉土——黏粒含量小于或等于全重10%;
黏质粉土——黏粒台量超过全重10%。
粉土中黏粒含量少,粉粒含量高,在与水作用及在外力作用下,由于毛细压力和孔隙水压力增大的影确,塑限ωP和液限ωL等塑性试验指标不论在测定方法与标准方面,还是形成机理方面,均不符合塑性界限含水量的基本概念,故不适用于粉土。因此,塑性指数Ip和液性指数IL均不适用于评价粉土的性状。
粉土的工程性质与中等塑性的黏性土比较,其渗透性和抗剪强度明显增大,压缩性则显著降低,标准贯人击数和静探比贯入阻力一般增高2倍以上(如图16-1)。在粉土中钻探、取原状土样或打桩均较困难,施工开挖时容易产生流砂涌土现象。其中,砂质粉土(旧称亚砂土)的一系列工程性质更接近粉砂,原一些地方和部门规范或规程曾将其列为砂土类。
砂土及砂质粉土具有与黏性土绝然不同的以下一些基本特征:
1、砂土的矿物成分
主要是大量石英,其次为长石、云母及少量其他矿物、砂质粉土中含极少量黏土矿物。石英是稳定矿物,长石、云母等则抗风化稳定性较差,而且不同矿物成分颗粒的形状和坚硬程度不同,并由于砂土组成颗粒较粗。所以矿物成分对其物理力学性质的影响是很大的。这里引用由不同矿物成分各种粒径组成的砂土的孔隙比资料说明,见表
16-1。
从表16-1,可以看出以下的规律性变化:
(1)当颗粒大小相同时,由不同矿物成分组成的同一紧密程度的孔隙比变化为:云母>>长石>棱角石英>浑圆石英,前后相差10倍左右。这显然与云母呈片状有关。
(2)由云母组成的砂,在同一紧密状态下,砂的孔隙比随着颗粒的变细而减小;而由长石、石英(棱角及浑圆)组成的砂则反之,砂的孔隙比随着颗粒的变细而增大。
因此,在自然界,云母的含量对砂土的孔隙比及其一系列物理力学性质的影响是很大的。例如,均匀的棱角砂,在无云母颗粒的情况下,孔隙度n=47%(e=);当云母含量增加时,其孔隙度与云母含量呈曲线的增长关系,如图16-2所示。
2、砂土和砂质粉土的颗粒组成
砂土和砂质粉土的颗粒组成中,以各种大小的砂粒和粉粒占绝对优势,黏粒含量极少,因此与水的结合能力小。当砂粒变细及粉粒为主要成分时,毛细作用渐显著。当含水量不大时,由于毛细水的存在,使砂土和砂质粉土表现出一定的毛细黏聚力,但当饱水时,毛细黏聚力就消失,则呈现很小或无黏聚力的散粒体,不具有塑性或微有塑性,因此也可称之为无黏聚性土。
3、砂土和砂质粉土的透水性较好
砂粒愈粗、愈均匀、愈浑圆时,透水性愈高。
4、静荷载作用下特性
一般砂土和砂质粉土在静荷载作用下,压缩性较小,其压密过程也较快。工程实践表明砂土地基的变形在施工期即可完成70%~80%以上,甚至可以认为已全部完成砂粒愈粗,压缩性愈低,压密愈快。
5、砂土和砂质粉土的抗剪强度
砂土和砂质粉土的抗剪强度由内摩擦角来决定、由石英组成的内摩擦角最大,云母则最小。矿物成分对于较粗粒组的内摩擦角影响较显著,这种影响随着粒度的变小而递减。砂土和砂质粉土的紧密程度增大时,内摩擦角也增加,这与在剪切带,不仅发生颗粒间的位移,而且还由于颗粒间的咬合作用,发生部分颗粒被破碎有关。在剪切过程中,砂土的体积会发生变化,一般松砂变密,密砂则变松。砂粒的形状及级配对其内摩擦角也有影响,一般浑圆的、均匀的砂粒内摩擦角较小。所以砂类土的抗剪强度仍然是一个比较复杂的问题。
6、地基的承载力
除了疏松的砂土和砂质粉土之外,一般均可作为各种房屋建筑物和构筑物的良好地基,这类土地基的承载力与土的紧密状态,基础大小、埋深和地下水位有关。但对于饱和的粉、细砂和砂质粉土地基,由于地下水的渗流,易于发生流砂现象