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土木工程毕业论文范文

时间：2023-03-21 00:24 所属分类：理工论文 点击次数：

　　土木工程毕业论文范文：地基土的工程分类方法及特点研究

　　摘要：《工业与民用建筑基础设计规范》(TJ7—74)中，地基土的分类是根据地基设计的需要和地基土的工程性质进行区分和评价的。然而，由于地基基础是土木工程中一个非常活跃和富有挑战性的领域，现代土木工程对复杂的工程地质条件提出了越来越严格的要求。基础是否正确选用，关系到整个工程的质量、投资和进度。因此，对地基土的研究具有重大的经济和社会意义。

　　根据复杂多变的地基土、强区域性和复杂处理的特点，根据不同的地质条件和地基土(岩石)层的形成年龄，首先分析了地基土分类的必要性和依据;其次，对地基土的工程分类进行了详细的分析。在此基础上，进一步分析了地基土的工程特性。

　　关键词：工程性能;地质条件;地基土;工程分类

　　地基土的工程分类方法及特点研究

　　一、研究背景

　　(一)地基土的分类的必要性

　　至于土壤的物理性质，众所周知，土壤的粒径是不同的，如砂土和粘性土，它们的工程性质有很大的不同。自然界中的土壤通常是大小不同的颗粒的混合物。在建筑工程的勘察、设计和施工中，有必要对地基土的混合进行分析、计算和评价。

　　地基土工程分类的目的是区分土的工程特性，评价土作为建筑材料的适用性。将工程性质相似的土分为一类，以便对土进行合理评价，选择正确的土的研究方法。因此，必须选择对土壤工程性质影响最大、最能反映土壤基本性质且易于测量的指标作为分类依据。因此，科学地对地基土进行分类命名是十分必要的。

　　(二)地基土的分类依据

　　地基土分类方法很多。中国的不同部门根据用途采用各自的分类方法。作为地基承载力的施工荷载，土的工程性质和力学性质是地基土分类的主要依据。

　　岩石是指颗粒之间的牢固连接。它是一个整体或局部带有节理和裂隙的岩体。作为建筑工地和建筑地基，可以根据以下原则进行分类：

　　(1) 按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

　　(2) 根据硬度分为硬岩和软岩。

　　(3) 根据风化程度可分为轻度风化、中度风化和强风化。

　　(4) 根据软化系数Kr≤ 它可以分为软化岩石和非软化岩石。KR是饱和且风干的岩石。

　　(5) 岩石单轴极限抗压强度之比，Kr≤ 0.75为软化岩石，Kr>0.75为非软化岩石[1]。

　　建筑场地的分类和建筑物的特殊地基一般可以按照以下原则进行：

　　(1) 根据沉积时代可分为古沉积土(沉积于Q3和第四纪晚更新世之前，约15万年前)，一般沉积土(第四纪全新世Q4文化期之前沉积的土壤，约25000年前)和新沉积土(自Q4文化期以来新沉积的土壤，约25000年前)。

　　(2) 根据地质成因可分为残积土、坡积土、洪积土和冲积土。

　　(3) 按有机质含量可分为无机土、有机土、泥炭土和淤泥。

　　(4) 根据颗粒级配或塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。根据土的工程特性，可分为一般土和特殊土。

　　二、地基土的工程分类

　　(一)岩石的工程分类

　　1、岩石的定义

　　颗粒、完整性或节理裂隙之间有牢固连接的岩体称为岩石。岩石是地壳不可分割的一部分。这是一块没有运输工具的巨石。

　　2、岩石的分类

　　岩石的工程分类主要基于岩体的工程性质，包括岩石的硬度和岩体的完整性。岩石的硬度直接关系到地基的强度和变形特性，岩体的完整性反映了岩体的断裂和碎裂。它们对岩石的强度和稳定性有很大的影响，特别是在边坡和基坑工程中。

　　(1) 根据坚定

　　① 硬石

　　其中，新鲜岩石的饱和单轴极限抗压强度fr为≥ 30MPa，为坚硬岩石，如花岗岩等。

　　② 软岩

　　如果新鲜岩石的饱和单轴极限抗压强度fr小于30MPa，则为软岩，如页岩、粘土岩等[2]。

　　(2) 根据风化程度

　　① 微风

　　岩石新鲜，表面有轻微风化迹象，锤击声清晰，锤反弹，裂缝少，岩块大于50cm，鹤嘴锄无法挖掘，岩芯呈圆柱形。

　　② 中度风化

　　岩石结构和构造清晰。岩体层理清晰，锤击声清脆，有轻微的弹跳感。裂隙较发育，岩块20-50cm，裂隙中充填少量风化物。用镐很难挖掘，岩芯分裂成柱状，但可以组合成柱状。

　　③ 强风化

　　岩石结构、构造和岩体层理不是很清楚。矿物成分发生了显著变化，出现了次生矿物。锤击是空壳的声音，碎片很容易用手折断，裂纹也很发达。岩体长2-20cm，可用镐挖。岩芯柱破裂，无法组装成柱。

　　(二)碎石土的工程分类

　　1、碎石的定义

　　碎石土是指粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土。

　　2、碎石的分类

　　砾石土根据颗粒组成和颗粒形状分为漂砾、卵石或砾石、圆砾或角砾。

　　漂石和块石的粒径大于200mm的颗粒含量超过总重量的50%。漂石主要呈圆形和亚圆形，块石主要呈棱角状。

　　粒径大于20mm的卵石和砾石占总重量的50%以上。卵石以圆形和亚圆形为主，砾石以棱角状为主。

　　粒径大于20mm的圆砾和角砾含量超过总重的50%。圆砾主要为圆形和亚圆形，角砾主要为角砾[3]。

　　(三)砂土的工程分类

　　1、砂土的定义

　　砂土是指粒径d大于2mm的颗粒含量不超过总重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总重的50%的土壤。

　　2、砂土的分类

　　根据土壤的粒度分级，对每个颗粒组的含量进行分类

　　根据土壤的粒径，可分为五种砂，即砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。

　　粒径d>2mm的砾砂占总质量的25-50%;

　　粒径d>0.5mm的粗砂颗粒占总质量的50%;

　　粒径d>0.25mm的中砂颗粒占总质量的50%;

　　粒径d>0.075mm的细砂颗粒占总质量的85%;

　　粒径d>0.075mm的粉土颗粒占总质量的50%;

　　(四)粉土的工程分类

　　1、粉土的定义

　　粉土是指塑性指数IP小于或等于10、粒径大于0.075mm、颗粒含量不超过总重50%的土壤。如有必要，可根据颗粒级配分为砂质粉土(粒径小于0.005mm的颗粒不得超过总重的10%)和粘性粉土(粒径小于0.005mm的颗粒不得超过总重的50%)。上述砂、粉土和粘土的差异是明显的。自然界中的土壤通常是这三种颗粒群的混合物。当某个颗粒群占主要成分时，土壤显示出该颗粒群的特征。淤泥中0.05-0.1mm和0.005-0.05mm的颗粒占绝大多数。水与土颗粒的相互作用明显不同于粘性土和砂土，主要表现为“粉土”特征。当含水量接近饱和时，将土壤捏成一团，用手掌摇动。土壤中的水分迅速从土壤表面渗出，呈现光泽。该方法可用于现场识别。用摩擦条法测定粉土的塑性极限通常比较困难[4]。

　　2、粉土的分类

　　在国家标准中，粉土的性质介于砂土和粘性土之间，这是新列入的主要类别。在几个省市的规范中，粉土分为砂质粉土和粘性粉土。例如，如果北京标准：IP≤ 被称为砂质粉土;7>IP≤ 10，称为粘质粉土;另一个例子是上海标准：粒径d<0.005mm的颗粒含量小于或等于总重的10%，定义为砂质粉土;D<0.005mm的颗粒，其含量超过总重量的10%，小于或等于总重量的15%，称为粘质粉土，一些省市称为粉土。就粉土压实度而言，粉土压实度除以孔隙比：e>0.90，稍密;0.90≥ E≥ 0.75，中等密度;E<0.75是稠密的。

　　(五)粘性土的工程分类

　　1、粘性土的定义

　　粘性土是指塑性指数IP>10的土。

　　2、粘性土的分类

　　粘性土的工程性质与土的起源和世代密切相关。即使不同成因或不同世代的粘性粘土的某些物理性质指标非常接近，其工程性质也可能非常不同。因此，粘性土应根据塑性指数和世代年龄进行分类。

　　(1) 粘性土按塑性指数分类

　　由于塑性指数反映了土壤塑性的变化范围，因此塑性指数IP越大，土壤中的细颗粒越多。因此，根据塑性指数IP，粘性土可分为粘土和粉质粘土。根据液体指数IL，粘性土分为硬塑、硬塑、塑性、软塑和流塑状态。

　　(2) 粘性土按形成年龄分类

　　按形成时代可分为老粘性土、一般粘性土和新沉积粘性土。

　　① 老粘性土

　　大约15万年前第四纪晚更新世(Q3)和之前沉积的粘性土。由于沉积时代较长，在自重压力和周围环境的影响下，工程性能良好，压缩性低，强度高。

　　② 一般粘性土

　　一般粘性土是大约25000年前第四纪全新世(Q4)之前沉积的粘性土。它分布最广，工程性质变化很大，这在工程中最常见。

　　③ 新沉积粘性土

　　新近沉积的粘性土是指自25000年的文化期以来新沉积的粘性土。这种土在自重应力作用下一般不完全固结，强度低，压缩性高。

　　根据一般规律，沉积年龄越长，土壤的压缩性越低，强度越高。然而，由于土壤的矿物组成、成因和生成环境的不同，通常会出现例外情况。因此，在设计地基时，必须根据当地的工程设计经验进行具体的分析。

　　(六)特殊土

　　1、人工填土

　　人工填土是指由于人类活动而填充的土壤。这种材料均匀性差。根据其材料组成和填充方法，填充物可分为以下三类：

　　(1) 素填土：由砾石、砂土或粉土、粘性土等组成的填土，不含杂质或杂质少。根据主要成分可分为砾石素填土、砂质素填土、粉质素填土和粘性素填土。分层压实的填料为压实填料。

　　(2) 杂填土：填埋大量生活垃圾、建筑垃圾和工业垃圾。按主要成分可分为生活垃圾土、建筑垃圾土和工业垃圾土。

　　(3) 填充物：通过水力填充沉积物形成的土壤。

　　工程中遇到的人工填土因地而异。古城中的人工填土一般保留着人类活动的遗迹或古建筑的碎砖、碎石和灰烬。对于山区、新城区和新开发区建设中遇到的人工填土，填筑时间一般较短。在城市地区遇到的人工填土往往会发现大量杂填土，如矿渣、生活垃圾和建筑垃圾。

　　2、软土

　　软土是指压缩性高、含水量高、孔隙比大、强度低的土层，主要由细颗粒土组成，如海岸相、淹水河谷相、内陆或山区河流相、湖泊相、沼泽相等。包括淤泥和淤泥质土壤。这些土壤大多具有很高的敏感性。

　　粉土和淤泥质土是工程中经常遇到的软土。这种土壤沉积在缓慢流动的水中或静水中，并经历了特殊的化学作用。该类土壤的孔隙度指数大于1.0，孔隙度指数小于1.0;污泥被定义为液体指数大于1.0，天然孔隙比大于或等于1.5。当土壤有机质含量大于5%J时，称为有机土;超过60%的被称为泥炭。

　　对于沿海地区的淤泥质土，由于波浪的作用，往往会有很薄的淤泥夹层，俗称“千层饼”土。这种土强度低，压缩性高。作为建筑基础，经常需要人工处理。

　　3、湿陷性土

　　湿陷性土是指土体在一定压力下受水浸湿时产生湿陷变形达到一定数值的土。湿陷性土的湿陷性可由湿陷系数衡量，即：

　　式中：——自重湿陷系数

　　h0——试样原始高度

　　hz ——在饱和自重压力作用下试样变形稳定后的高度

　　hz ‘——在饱和自重压力作用下试样浸水湿陷变形稳定后的高度

　　式中：——湿陷系数

　　h1——在某级压力作用下，试样变形稳定后的高度

　　h2——在某级压力作用下，浸水湿陷变形稳定后的高度[5]

　　4、膨胀土

　　膨胀土一般指以亲水性粘土矿物为主的粘土。受温度和湿度变化的影响，可产生强烈的膨胀和收缩变形，具有失水收缩和吸水膨胀的特点。在此类基础上建造建筑物时，当土壤吸水膨胀时，建筑物可能会因强大的膨胀力而受损。当土壤失水收缩时，可能会产生大量裂缝，从而降低或消失土壤本身的强度。

　　除上述特殊土壤外，还有红粘土、次生红粘土、多年冻土、混合土、盐渍土、污染土等。

　　三、地基土的工程特点

　　(一)岩石

　　轻度风化硬岩是最好的地基。例如，美国的大多数超高层穆尔建筑都是建立在岩石地基上的。

　　强风化软岩的工程性质较差，这种地基土的承载力不如普通卵石地基高。有很多种岩石。例如，大理石质地细腻，常被用作墙壁或地板;石板通常用作建筑材料、建筑板或墙壁;由石灰岩油珊瑚形成，常被居民用作筑墙材料，以屏蔽强烈的东北季风，从而保护农作物;安山岩由于其坚硬的材料，常被用作寺庙中的龙珠、墙壁上的石雕、墓碑、地砖等。每一块石头都有自己的用途，这已成为一个很好的基础。

　　(二)碎石土

　　(1) 密实砾质土骨架颗粒含量大于总重的70%，交错接触。用铲子和镐很难挖掘，井壁基本稳定。钻孔极其困难，冲击钻进时钻杆和吊锤剧烈跳动。这是一个很好的地基。

　　(2) 中密砾质土骨架颗粒含量约占总重的60%-70%，呈交错分布，且多为接触。鹤嘴锄可以挖出，井壁上有石块掉落。当从井壁取出大颗粒时，颗粒的凹面形状可以保持。钻进难度大，冲击钻进时钻杆和吊锤的敲击不剧烈。这种土壤是优良的地基土。

　　(3) 稍密砾质土骨架颗粒含量不到总重量的60%，排列无序，大部分不接触。电铲可用于开挖，井壁易坍塌。从井壁取出大颗粒后，沙子会立即坍塌。这很容易练习。冲击钻进过程中钻杆轻微跳动。这种土壤是一种良好的土壤地基土。

　　普通砾石土具有高强度、低压缩性和高渗透性。这是一种优良的地基土。

　　(三)砂土

　　建筑工程分级过程中，粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%，称为砂。

　　(1)石英砂、粗砂、中砂在中、密实状态下是优良的地基土;微细硅砂、粗砂和中砂是良好的地基土。

　　细砂和细砂应详细分析：密实状态良好的地基土;饱和和松散状态下地基土贫瘠。

　　(四)粉土

　　密实的粉土为良好地基土，饱和稍密的粉土，地震时易产生液化，因此为不良地基土。

　　(五)粘性土

　　粘性土是指粘土颗粒较多，透水性较差的土壤。压实后，水稳定性好，强度高，毛细现象小。工程上按塑性指数分为粉质粘土和粘土。塑性指数大于10且小于等于17的土壤变为粉质粘土，塑性指数大于17的土壤变为粘土。粘土是粘性土的典型代表，具有强塑性、吸水性、膨胀性、收缩性、吸附性、冻胀性、烧结性、耐火性等特性。粘性土作为一种建筑地基，其承载力取决于其自然的一致性。其工程特性与其含水量密切相关。密实硬塑性粘性土是优良的地基土，松散的塑性粘性土是软土地基。

　　(六)人工填土

　　人工填土是指由于人类活动而填充的土壤。人造填料有很多种，它们的性质非常不同。人工填土的分类主要考虑堆积年限、组成材料和压实度等因素。一般来说，人工填土工程性质差、强度低、压缩性大、不均匀。目前，人工填土分为素填土、杂填土和冲积填土。人工填土最基本的特点是不均匀性、压实度低、压缩性高、强度低，有时还有湿陷性。素填土：主要由粘性土、砂或砾石组成，含少量碎砖、瓦片等杂物，有机质含量不超过10%;杂填土：以建筑垃圾、生活垃圾或工业垃圾为主，各有特点;冲积填土：水下淤泥、砂土等泥沙通过水力充填法堆积而成。在三种人工填土中，压实填土效果较好。由于杂填土成分复杂，平面和高程分布极不均匀、不规则，工程性质最差。

　　四、总结

　　通过对地基土工程分类方法和特点的综合、系统的分析和总结，得出了一些对工程实践具有指导意义的对策。通过以上分析研究，得出以下浅显结论：

　　(1)地基土工程分类的目的是区分土的工程特性，评价土作为建筑材料的适用性。将工程性质相似的土分为一类，以便对土进行合理评价，选择正确的土的研究方法。因此，必须选择对土壤工程性质影响最大、最能反映土壤基本性质且易于测量的指标作为分类依据。因此，对地基土进行科学分类具有重要意义。通过标准的编制，将大量的实践经验和试验数据提升到理论的高度，提出了符合我国实际情况的分类体系，以指导生产实践，并在实践中进一步完善。

　　(2)地基土分类方法较多。中国的不同部门根据用途采用各自的分类方法。作为地基承载力的施工荷载，土的工程性质和力学性质是地基土分类的主要依据。

　　(3)常见的地基土分类主要有：岩石、砾石土、砂土、淤泥、粘性土和填土地基，如人工填土、淤泥、淤泥质土、红粘土、次生红粘土、湿陷性黄土、膨胀土和冻土等。

　　(4)地基土的工程特性比较复杂，需要进行详细的分析。同一地基土的工程特性在不同的环境和条件下是不同的。例如，轻度风化岩石具有良好的力学性能，是最好的地基，而强风化软岩具有较差的工程特性。这种地基土的承载力不如一般卵石地基的承载力高。

　　(5) 根据分层组合原则，将各工程施工层中具有工程意义的软土层分别进行组合;对于砂土，应分别结合每个工程施工层对应的每个钻孔段中厚度较大、易产生液化或液化的砂土层。然后，根据等级优先、厚度优先和浅埋优先的原则，得出每个钻孔的每个工程施工层中最不利的软土层(即软土中最软的土层和砂土最易液化的土层)。以便及时指导技术人员在项目的实际位置，避免项目中危险事故的发生。

　　(6)以可拓学理论为基础，建立了地基土工程地质特性的评价模型，对场地场地软土和砂土进行了评价。从可拓评价结果来看：会议场地范围内，软土层主要为中等(可拓评价等级2-3)，超软土层(可拓评价等级1-2)较为分散;在世博园区范围内，可产生振动液化和渗透液化灾害的砂层和粉土层分布广泛。应及时采取措施，避免这些不良土层对世博会工程建设过程的影响。

　　(7) 粘性土的分类是一个重要而复杂的问题。粘性土的成因复杂，分布广泛，种类繁多。它包括从极软的淤泥到坚硬的旧粘性土，其容许承载力差异很大。因此，有必要制定清晰、科学的分类标准来区分其子类。根据粘性土的特性，规范从工程地质特性和塑性指数两个方面对粘性土进行了分类，即首先根据工程地质特性对其进行分类。在具有相同工程地质特征的粘性土中，根据塑性指数进行分类。根据实际工程的实践经验和对大量数据的统计分析，将粘性土分为四个亚类，它们之间的工程性质存在明显差异。

　　因此，根据具体问题可以对地基土的工程特性进行分析。

　　致谢

　　随着本文的结束，大学生涯也行将结束。回首这几年，在我的学习及生活中，师长、家人、同学、朋友都给予了我莫大的关心和支持。在本文的写作过程中也得到了他们的指导与帮助在这里，我要真诚的感谢各位老师对我的孜孜教诲，感谢大家有缘能在生命中重要而充实的四年谢谢你们给我这么多的帮助和支持。

　　在我大学的最后一次作业的完成中，很幸运的能得到老师的指导与帮助，在论文的写作过程中，老师严谨治学的态度，在我的心里留下深刻的影响，在以后的日子里，我要学习老师的求实精神。这里，真诚地向老师说一句：老师，感谢您!

　　同时，感谢与我共同走过大学的朋友们、同学们，每个在我最困难的时候，扶过我一把。感谢上天，感谢命运，能有机会在彼此的生命中出现，并共同走过一个又一个春天。感谢所有帮助过我的老师、同学、朋友，感谢你们，希望你们在以后的日子里，开心、幸福!

　　衷心感谢所有关心和帮助我的人!

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