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一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）第 1页第 04 讲岩石、土体的工程地质性质三、岩体的工程地质性质第 04 讲岩石、土体的工程地质性质三、岩体的工程地质性质（一）岩石的工程地质性质1.岩石的物理力学性质（1）岩石的主要物理性质1）重量岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一，一般用比重和重度两个指标表示用比重和重度两个指标表示。岩石重度的大小决定于岩石中矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也较高。2）孔隙性岩石的孔隙性用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度。未受风化或构造作用的侵入岩和某些未受风化或构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度变质岩，其孔隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度。3）吸水性岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越显著。4）软化性用软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与风干状态下极限在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与风干状态下极限抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。5）抗冻性在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。（2）岩石主要力学性质1）岩石的变形岩石受力作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比弹性模量和泊桑比两个指标表示。2）岩石的强度岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪切等，故有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。a.抗压强度抗压强度。抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，是岩石最基本最常用的力学指标。岩石的抗压强度相差很大，胶结不良砾岩和软弱页岩的小于 20MPa。坚硬岩浆岩的大于 245MPa胶结不良砾岩和软弱页岩的小于 20MPa。坚硬岩浆岩的大于 245MPa。一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）第 2页b.抗拉强度抗拉强度。抗拉强度是岩石抵抗拉伸破坏的能力，在数值上等于岩石单向拉伸破坏时的最大张应力。c.抗剪强度抗剪强度。抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在一定压应力下岩石剪断时，剪切面上的最大剪应力，称为抗剪断强度剪切面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度远远低于抗剪断强度。三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的 10%岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的 10%40%，抗拉强度仅是抗压强度的 2%16%40%，抗拉强度仅是抗压强度的 2%16%。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。【2009 年真题】某岩石的抗压强度是 200MPa，其抗剪强度和抗拉强度可能约为（）。A.100MPa 和 40MPaB.60MPa 和 20MPaC.10MPa 和 2MPaD.5MPa 和 1MPa正确答案B答案解析本题考查的是岩体的工程地质性质。抗剪强度约为抗压强度的 10%40%，即 2080MPa；抗拉强度仅是抗压强度的 2%16%，即 432MPa。参见教材 P11。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的主要指标抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的主要指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据。（二）土体的工程地质性质1.土的物理力学性质（1）土的主要性能参数1）土的含水量。2）土的饱和度。土的饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，饱和度 Sr 越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr80%是饱水状态Sr80%是饱水状态。3）土的孔隙比。是土中孔隙体积与土粒体积之比，反映天然土层的密实程度，一般孔隙比小于 0.6一般孔隙比小于 0.6的土是密实的低压缩性土，大于 1.0 的土是疏松的高压缩性土的土是密实的低压缩性土，大于 1.0 的土是疏松的高压缩性土。4）土的孔隙率。5）土的塑性指数和液性指数碎石土和砂土为无黏性土，紧密状态是判定其工程性质的重要指标。颗粒小于粉砂的是黏性土，黏性黏性土的工程性质受含水量的影响特别大土的工程性质受含水量的影响特别大。黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。液限和塑限的差值称为塑性指数，它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强塑性指数愈大，可塑性就愈强。黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，称为液限指数。液限指数愈大，土质愈软液限指数愈大，土质愈软。一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）第 3页（2）土的力学性质土的力学性质主要是压缩性和抗剪强度土的力学性质主要是压缩性和抗剪强度。土的压缩性是土在压力作用下体积缩小的特性。在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。2.特殊土的工程性质（1）软土。泛指淤泥及淤泥质土。天然孔隙比 e 大于或等于 1.0淤泥及淤泥质土。天然孔隙比 e 大于或等于 1.0。具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性较显著的触变性和蠕变性等特性。（2）湿陷性黄土。在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，强度迅速降低，有时即使在其自重作用下也会发生剧烈的沉陷。湿陷性黄土受水浸湿后，在其自重压力下发生湿陷的，称为自重湿陷性黄土自重湿陷性黄土。而在其自重压力与附加压力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。在自重湿陷性黄土地区修筑渠道，初次放水时就可能产生地面下沉，两非自重湿陷性黄土。在自重湿陷性黄土地区修筑渠道，初次放水时就可能产生地面下沉，两岸出现与渠道平行的裂缝岸出现与渠道平行的裂缝。管道漏水后由于自重湿陷可能导致管道折断。路基受水后由于自重湿陷而发生局部严重坍塌。地基土的自重湿陷往往使建筑物发生很大的裂缝或使砖墙倾斜，甚至使一些很轻的建筑物也受到破坏。【2009 年真题】竣工验收合格的引水渠工程，初期通水后两岸坡体出现了很长的纵向裂缝，并局部地面下沉，该地区土质可能为（）。A.黏土B.软岩C.砂土D.湿陷性黄土正确答案D答案解析本题考查的是土体的工程地质性质。湿陷性黄土，在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，强度迅速降低，有的即使在其自重作用下也会发生剧烈的沉陷。参见教材 P13。（3）红黏土。天然含水量高、密度小、塑性高，通常呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷不具有湿陷性。由于塑限很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，甚至饱水的红黏土也是坚硬性。由于塑限很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的状态的。（4）膨胀土。含有大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩，且胀缩变形往吸水膨胀和失水收缩，且胀缩变形往复可逆。在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低易被误认为是工程性能较好的土，复可逆。在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低易被误认为是工程性能较好的土，但一旦地表水浸入或地下水位上升使含水量剧烈增大，或土的原状结构被扰动时，土体会骤然强度降低、但一旦地表水浸入或地下水位上升使含水量剧烈增大，或土的原状结构被扰动时，土体会骤然强度降低、压缩性增高。这显然是由于土的内摩擦角和内聚力都相应减小及结构强度破坏的缘故压缩性增高。这显然是由于土的内摩擦角和内聚力都相应减小及结构强度破坏的缘故。（5）填土。1）素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土。一般密实度较差，但若堆积时间较长，由于土的自重压密作用，也能达到一定密实度。如堆填时间超过 10 年的黏性土、超堆填时间超过 10 年的黏性土、超过 5 年的粉土、超过 2 年的砂土，均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基过 5 年的粉土、超过 2 年的砂土，均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）一级造价工程师-技术与计量（土木建筑）第 4页2）杂填土。杂填土是含有大量杂物的填土。试验证明，以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当的要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当的措施进行处理后可作为一般建筑物地基措施进行处理后可作为一般建筑物地基。3）冲填土。其含水量大，透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态，比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。