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岩土基础知识

土是岩石经风化（物理、化学、生物风化）作用后，再经其他各种外力地质作用（如搬运、沉积）的产物。是由固体颗粒、水和空气组成的三相体。

土的三相组成示意图

V-土的总体积；V_a-土的气体体积；V_w-土中水体积；V_s-土粒体积；V_v-土中空隙体积，V_v= V_w+V_a；m_w-土中水质量；m_s-土粒质量；m-土的总质量，m= m_s+m_w

一、土的组成

1. 固相-即土的颗粒，它的矿物成分、颗粒大小、形状和级配影响土的物理力学性质。

（1）土的粒组，将土的颗粒按适当粒径范围分组，使各组内土粒大小、性质大体相近。划分粒组的分界尺寸，称为界限粒径。我国按界限粒径200、20、2、0.05和0.005（单位为㎜）把土粒分为六组：漂石（块石）、卵石、圆砾、砂粒、粉粒和粘粒

（2）土的级配，即土中各粒组的相对含量（各粒组质量占全部粒组质量的百分比），用级配累计曲线表示。

（3）土的结构，指土粒及其集合体的大小、形状、相互排列与联结等综合特征。有三种：单粒结构（颗粒较大），如砂粒、碎石；蜂窝结构（颗粒较细），如粉粒；絮状结构，如粘粒。

2．液相-即土中的水。可以呈固态（冰）、液态（水）、气态（水蒸气）存在于土中。从水膜理论的角度来看，水的分类如下：（1）结合水（2）自由水。

3．气相-既是土中的气，分为通畅气和封闭气。

二、土的基本物理性质

土的基本物理性质指标反映土的物质组成和结构特征，表明土的密实程度与干湿状态，它取决于土粒、水和气体三相基本组成在质量和体积间的相互比例关系，土的物理性质包括：密度、含水性、孔隙性。

土的密度决定于土粒排列的紧密程度、土粒矿物的密度及孔隙中充水的数量；土的含水性与土层所处的自然环境及水文地质条件有关，是随着孔隙水中水分的数量而变化的；土的孔隙性直接反映土的结构，而土的结构又与土粒和水的相互作用有关。

三、岩土分类：

作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土，每个大类又细分为若干小类。

（1）岩石应为颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。岩石的坚硬程度应根据岩块的单轴抗压强度ƒ_rk按规范分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软岩和极软岩。

（2）碎石土为粒径大于2㎜的颗粒含量超过全重50%的土。碎石土可为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。碎石土的密实度，可分为松散、稍密、中密和密实。

（3）砂土为粒径大于2㎜的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075㎜的颗粒超过全重50%的土。砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。砂土的密实度，可分为松散、稍密、中密和密实。

（4）粘性土为塑性指数IP大于10的土，可分为粘土、粉质粘土。粘性土的状态，可分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。

（5）粉土为介于砂土与粘性土之间，塑性指标IP≤10且粒径大于0.075㎜的颗粒含量不超过全重50%的土。

此外，特殊土是指某些具有特殊物质成分和结构，而工程性质也较特殊的土。特殊土的种类较多，工程中常遇到的主要有淤泥类土、膨胀土、红土、人工填土和冻土。

（6）人工填土根据其组成和成因，可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。素填土为由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土。经过压实或夯实的素填土为压实填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土。

（7）淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。当天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质土。

（8）红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50。红粘土经再搬运后仍保留其基本特征，其液限大于45的土为次生红粘土。

（9）膨胀土为土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率大于或等于40%的粘性土。湿陷性土为侵水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于0.015的土。