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四、土的工程性质
〖考点6〗土的工程性质
土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。土是由颗粒(固相)、水溶液(液相)和气(气相)所组成的三相体系。
1.土的孔隙比和含水量
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的是密实的低压缩性土，大于1.0的土是疏松的高压缩性土。
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。Sr<50%是稍湿状态，Sr在50%～80%之间是很湿状态，Sr>80%是饱水状态。
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。
黏性土能在一定的含水量范围内呈现出可塑性，这是黏性土区别于砂土和碎石土的一大特性，据此特点，黏性土也可称为塑性土。土的可塑性是指土在外力作用下可以形成任意形状而不裂缝，且当外力解除后仍可保持既得形状的性能。
随着含水量的变化，黏性土由一种稠度状态转变为另一种状态，对应于转变点的含水量称为界限含水量，也称为稠度界限，是黏性土的重要特性指标，对黏性土的工程性质评价及分类等有重要意义。黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。
【例题】 关于土的 塑性指数不正确的有（）
A．塑性指数愈大，可塑性就愈强。
B．塑性指数 表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围
C．黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑限之比称为塑性指数
D．液限和塑限的差值称为塑性指数，
【答案】C
【分析】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。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。
2.土的力学性质
土的力学性质主要是压缩性和抗剪强度。
3.特殊土的工程性质
分类：
根据土中有机质含量，土可以分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭；
根据土的颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土；
根据土的地质成因分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沉积物、海洋沉积物、冰积土和冰水沉积土、风积土。
(1)淤泥及淤泥质土。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，有的即使在其自重作用下也会发生剧烈的沉陷。
(3)红黏土。天然含水量高(一般为40%～60%，达90%)、密度小(天然孔隙比一般为1.4～1.7，为2.0)、塑性高(塑限一般为40%～60%，达90%，塑性指数一般为20～50)，通常呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性。由于塑性很高，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。
(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(自由膨胀量一般超过40%，也有超过100%的)和失水收缩，且胀缩变形往复可逆。
在膨胀土地区进行工程建筑，如果不采取必要的设计和施工措施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，甚至造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂。膨胀土多分布于Ⅱ级以上的河谷阶地或山前丘陵地区，个别处于Ⅰ级阶地。
(5)填土。是在一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类活动而堆填的土。填土分为素填土、杂填土、冲填土。
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。
【例题】下列选项中，（）不是淤泥及淤泥质土的特性。
A．高含水量
B．高渗透性
C．高压缩性
D．高孔隙性
【答案】B
【解析】淤泥及淤泥质上具有高含水量、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等特性。
【例题】以下说法正确的有（）
A．自重湿陷性黄土易造成沉陷等问题。
B．红黏土通常呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性
C．膨胀土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。
D．素填土地基具有不均匀性
E．冲填土比同类自然沉积饱和土的压缩性低 。
【答案】A.B.C.D.
【2009考题】某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(D )。
A．红黏土
B．软岩
C．砂土
D．湿陷性黄土
【答案】D.
【分析】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而大量的沉陷。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。易造成沉陷等问题。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。性质好。