第二章 土的物理性质及分类

2.1 概述2.2 土的三相比例指标2.3 黏性土的物理特性2.4 无黏性土的密实度

2.7 土的分类

2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性

2.5 粉土的密实度和湿度

2.8 土的压实性

气相固相 液相+ +

构成土骨架，起决定作用 重要影响

土体

次要作用

2.1 概 述

•土的物理性质又在一定程度上决定了土的力学性质

2.2 土的三相比例指标

• 一类是必须通过试验测定的，称为直接指标（或基本指标） ，有：含水率 (water content; moisture content)密度 (density)土粒比重 (specific gravity of soil particles)

• 一类是根据直接指标换算的，称为间接指标（换算指标），有孔隙比（ void rate ）孔隙率（ porosity ）饱和度（ degree of saturation ）

土的物理性质指标的分类

气

水

土粒

m

质量 体积

V

Vv

Vs

Va

Vw

土的三项组成示意图

ms

mw

2.2.1 土的三相比例关系图

ms ：土粒质量mw ：土中水质量m ：土的总质量m=ms+mw

Vs ：土粒体积Vw ：土中水体积Va ：土中气体积Vv ：土中孔隙体积V ：土的总体积

(1) 土的密度 ρ 和容重 γ

密度

单位体积土的质量，用 ρ 表示定义：

单位： Mg/m3 或 g/cm3

表达式：aws

aws

VVV

mmm

V

m

容重

定义：单位体积土的重量，用 γ 表示

单位： KN/m3

表达式： gV

gm

V

W

2.2.2 指标的定义

• 测定方法：环刀法

(2) 土的比重 Gs

• 定义： 土的质量与同体积 4℃ 时纯水的质量之比（无因

次）。一般情况下，土粒比重等于土粒密度，但二者含义不同。

• 表达式 ： cw

s

cws

ss V

md

44 )()(

cws

ss V

gmd

4)(

• 测定方法： 比重瓶法，事先将比重瓶注满纯水，称瓶加

水的质量 m1 。然后把烘干土若干克 (ms) 装入空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加水加土的质量m2，按下式计算土粒比重

21 mmm

md

s

ss

土的名称 砂土 粉土 粘性土土粒比重 2.65 － 2.69 2.70 － 2.71 2.72 － 2.75

（ 3 ）土的含水率w

• 含水率： 土中水的质量与土粒质量之比，以百分数

表示 • 表达式：

%100s

w

m

mw

• 测定方法： 烘干法。先称出天然湿土的质量，然后放

在烘箱里，在 100 ～ 105℃ 下烘干，称干土的质量。

间接换算的物理性质指标

• 定义： 土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以

小数表示

• 表达式：

s

v

V

Ve

（ 4 ）土的孔隙比e

（ 5 ）土中孔隙率 n

• 定义： 土中的孔隙的体积与土的总体积之比，以百分

数表示

• 表达式： %100

V

Vn v

（ 6 ）土的饱和度 Sr

• 定义： 土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数

表示

• 表达式： %100

v

wr V

VS

（ 7 ）干密度 ρd 干容重 γd

• 定义：单位体积内土粒的质量或重量

• 表达式： V

msd

gV

gmd

sd

• 土烘干，体积要减小，因而土的干密度不等于烘干土的密度。

• 土的干密度或干容重是评价土密实程度的指标，干密度或干容重越大表明土越密实，反之越疏松。常用它来控制填土工程的施工质量。

（ 8 ）饱和密度 ρsat 与饱和容重 γsat

• 定义： 土中孔隙完全被水充满，土处于饱和状态时单

位体积土的质量或重量• 表达式：

V

Vm wvssat

gV

VWsat

wvssat

（ 9 ）浮密度 与浮容重 • 定义： 单位体积内土粒质量与同体积水质量之差• 表达式：

V

Vm wss

g

wsat

dsat

各种密度之间的比较 :

2.2.3 指标的换算

5 、比重 ds

1 、孔隙比e2 、孔隙率 n

4 、含水量 w

3 、饱和度 St

6 、天然密度 t 天然重度

t

7 、干密度dd 干重度

dd

8 、饱和密度satsat 饱和重度

satsat

9 、浮密度 浮重度

（烘干法测定）（比重瓶法测定）

（环刀法测定）

s wwG s wwG

气

水

土粒

质量 m 体积 V

V=1+e

Vv=e

Vs=1

土的三项物理指标换算图

s wG s wG

e=VV/Vs

ss

s w

mG

V

w

s

mw

m

ws )1( wd

s w(1 )

1

G w

e

s w(1 )

1

G w

e

m

V

m

V

s s wd 1 1

m G

V e w

s s wd 1 1

m G

V e w

s w(1 )1

G we

s w

d

1G

e

s w

d

1G

e

s V w s w w s wsat

( )

1 1

m V G e G e

V e e

s V w s w w s w

sat

( )

1 1

m V G e G e

V e e

s s w s w w s w( 1)

1 1

m V G G

V e e

s s w s w w s w( 1)

1 1

m V G G

V e e

s w(1 )1

G we

s s w s w w s w( 1)

1 1

m V G G

V e e

s s w s w w s w( 1)

1 1

m V G G

V e e

s s w s V w s v w wsat w

( )m V m V V m V V

V V V

s s w s V w s v w w

sat w

( )m V m V V m V V

V V V

V

1

V en

V e

V

1

V en

V e

w w s w st

V V w w

V m G w wGS

V V e e

w w s w s

tV V w w

V m G w wGS

V V e e

孔隙比与孔隙率的关系

e

e

V

Vn v

1

n

ne

1

干密度与湿密度和含水率的关系

ww

V

md

dd

11

wd

1

孔隙比与比重和干密度的关系

eV

m ssd

1

1d

wsde

饱和度与含水率、比重和孔隙比的关系

e

wd

eV

VS s

w

v

wr

w

s

当土饱和时，即为 Sr=100 ％则

ssat dwe

satw 饱和含水率

浮密度与比重和孔隙比的关系

e

d

eV

Vm wswswss

1

1

1

土的三相比例指标换算公式 1 名称 符号 三相比例表达式 常用换算公式 单位

sG土粒比重

含水量

密 度

饱和密度

有效密度

干密度

g/cm3

g/cm3

g/cm3

g/cm3

w

d

sat

ss

s w

mG

V r

s

S eG

w

w

s

100%m

wm

r

s

S ew

G

d

1w

V

m s

w

(1 )

1

G w

e

d (1 )w

s V wsat

m V

V

sd w1

G

e

d 1 w

sd

m

V

s V wm V

V

sw

1

1

G

e

sat w

ssat w1

G e

e

kN/m3

名称 符号 三相比例表达式 常用换算公式 单位

重度

干重度

饱和重度

孔隙比

孔隙率

有效重度

kN/m3

kN/m3

kN/m3

饱和度

d

sat

e

n

rS

mg g

V s

w

(1 )

1

G w

e

sd d

mg g

V

s v wsat sat

m Vg g

V

s s wm Vg g

V

sd w1

G

e

ssat w1

G e

e

e

Gs

1

1

v

s

Ve

V

v 100%V

nV

wr

v

100%V

SV

s w

d

1G

e

s w(1 )

1G w

e

e

en

1d

s w

1nG

st

w GS

e

dt

w

wS

n

土的三相比例指标换算公式 2

例题 1.1 某工程地基勘探中，取原状 50cm3 ，重95.15g ，烘干后重 75.05g ，土粒比重为2.67 。

求： d sat r, , , , , , ,w e n S

解：绘制三相比例图

质量（ g) 体积 (cm3)

m = 95.15g

95.15

V = 50cm3

50

ms = 75.05g

75.05

20.1

3ww

w

1 /m

g cmV

3w 20.1V cm

20.1

ss

s w

mG

V s

ss w

mV

G 311.28

167.2

05.75cm

28.11

Vv = 50 － 28.11= 21.89cm3

21.89

Va = 21.89 － 20.1= 1.79cm3

1.79

mw = 95.15 － 75.05= 20.1

g

质量（ g) 体积 (cm3)

95.15 5075.05

20.1 20.128.11

21.891.79

2 、计算三相比例指标m

gV

3/03.191050

15.95mkN

sd

mg

V 3/01.1510

50

05.75mkN

s v wsat

m Vg

V

3/39.1910

50

189.2105.75mkN

sat w =19.39-10=9.39kN/m3

w

s

mw

m %78.262678.0

05.75

1.20

V

s

Ve

V 78.0

11.28

89.21

VVn

V %78.434378.0

50

89.21

wr

V

VS

V %8.91918.0

89.21

1.20

某土料孔隙比 e=0.9 ，饱和度 Sr=40% ，如果在体积不变的情况下，使饱和度增加到 Sr=90% ，问 1m3 土料中应加多少水。

体积 (m3)

1

加水后体积 (m3)

V

s

0.9V

eV

Vv+Vs=1m3

Vv=0.9Vs=0.474m3

3s

10.526

1 0.9V m

0.474

0.526

w1r1

v

0.4V

SV

加水前 3w1 0.4 0.474 0.19V m

w 2r 2

v

0.9V

SV

加水后 3w 2 0.9 0.474 0.43V m

0.190.43

所以 1m3 土加水量为 0.43 － 0.19=0.24(t)

解：1

0.526

例题 1.2

同一种黏性土，含水量不同，可分别处于：

固态 半固态 可塑状态 流动状态

2.3 黏性土的物理特性

2.3.1 黏性土的可塑性及界限含水量

液限 LL （ liquid limit ）

流动状态与可塑状态的界限含水率，可塑状态的上限含水率

塑限 PL(plastic limit)

可塑状态与半固体状态的界限含水率，可塑状态的下限含水率

缩限 SL(shrinkage limit)

半固体状态与固体状态的界限含水率，即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变的含水率。

Lw

Pw

sw

黏性土由一种状态转移到另一种状态的界限含水量总称 Atterberg 界限，有：缩限、塑限、液限。

流动状态 可塑状态 固体状态 半固体状态

刚沉积的粘土，本身不能保持其形态，极易流动

外力作用可改变其形状，而不改变其体积，并在外力卸除后仍能保持已获得的形状

水分蒸发，上覆沉积层厚度增加，含水率减小，体积收缩

含水率减小 , 丧失可塑性，在外力作用下，易于发生破裂

体积不再收缩，空气进入土体，土的颜色变淡

含水量 减小ww

PwPwLwLw

swsw缩限塑限液限

1. 液限测定方法

76g 圆锥体经 5 秒钟恰好沉入 10mm 深度，这时杯内土样的含水量就是液限 WL值。有些研究认为沉入 17mm 深度与碟式结果同，《公路土工试验规程》（ JTJ051-93 ）采用 100g 圆锥体沉入 20mm 深度。

将碟子抬高10mm ，使碟下落，连续下落 25 次后，如土槽合拢长度为 13mm ，这时试样的含水量就是液限。

2. 塑限测定方法

即用双手将天然湿度的土样搓成小圆球（球径小于 10mm ），放在毛玻璃板上再用手掌慢慢搓滚成小土条，若土条搓到直径为 3mm 时恰好开始断裂，这时断裂土条的含水量就是塑限。

（ 1 ）搓条法

取代表性试样，加入不同数量的纯水，调制成三种不同稠度的试样，用电磁落锥测定圆锥在自重作用下经 5秒后沉入试样的深度。以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数纸上绘制关系曲线。入土深度 2 毫米所对应的含水率为塑限。

（二）液塑限联合测定法2. 塑限测定方法

把土料的含水率调制到大于土的液限，然后将试样分层填入收缩皿中，刮平表面，烘干，测出干土样的体积并称量至0.1 克，按下式计算

10021

ws

s m

VVww

3. 缩限测定方法：收缩皿法

• 液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）为塑性指数

塑性指数表示处于可塑状态时土的含水率可变化幅度。塑性指数越大，可塑状态含水率变化范围也大。塑性指数是反映粘性土性质的一个综合性指标。一般地，塑性指数越高，土的粘粒含量越高，所以常常用作粘性土地分类指标

2.3.2 黏性土的物理状态指标1. 塑性指数 PI( plasticity inde

x)

pLp wwI

2. 液性指数 LI (liquidity index)

粘性土即使具有相同的含水率，也未必处于同样的状态，粘性土的状态用液性指数来判别。

液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。

黏性土根据液性指数值划分软硬状态。 GB50007-2002 分成五种状态（要记住！）

P

P

PL

PL I

ww

ww

wwI

坚硬 0LI

可塑

流塑

状态

硬塑

软塑

液性指数

75.025.0 LI

25.00 LI

0.175.0 LI

0.1LI

黏性土的状态（ GB50007-2002 ） 表 2-3

注意

• 由于液限和塑限目前都是用扰动土测定的，土的结构已彻底破坏，而天然土一般在自重作用已有很长的历史，它获得了一定的结构强度，以至于土的天然含水率大于它的液限也未必一定会发生流动。含水率大于液限只是意味着：若土的结构遭到破坏，它将转变为粘滞泥浆。

原状土

重塑土

原状土

重塑土

3. 天然稠度

P

L

PL

LL I

ww

ww

wwI

2.3.3 黏性土的活动度、灵敏度、触变性

衡量黏土中所含黏粒矿物活动性的指标

m

IA p

A ：黏性土的活动度；

Ip ：黏性土的塑性指数；

m ：粒径 <0.002mm 的颗粒含量百分数。

分成三类： 不活动黏性土： A<0.75

正常黏性土： 0.75<A<1.25

活动黏性土： A>1.25

1. 黏性土的活动度

灵敏度 =

ut

u

qS

q

t1 2S t1 2S

t2 4S t2 4S

t4 S t4 S

低灵敏

中灵敏

高灵敏

— 重塑土的无侧限抗压强度 (kPa)uq — 原状土的无侧限抗压强度 (kPa)uq

原状土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度

2. 黏性土的灵敏度 表示土的结构性对强度影响的指标

灵敏度越高，土的结构性就越强，受扰动后对其影响大，挖基坑等工程应注意！

饱和黏性土的结构受到扰动，导致其强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而部分恢复。黏性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。

打桩

3. 黏性土的触变性

• 对无粘性土（碎石和砂石）来说，黏粒含量少、呈单粒结构、不具可塑性。其物理性质取决于土的密实状态。

• 无黏性土的密实度越高，压缩性越小，其工程特性越好。

• 土的密实程度越低，压缩性越大，其工程特性越差。尤其是饱和的粉砂、细砂，稳定性很差，在振动荷载下将发生液化。

• 表示无黏性土密实程度的指标是相对密实度。

2.4 无黏性土的密实度

•无粘性土的孔隙比的范围受土粒的大小、形状和级配的影响很大。因此即便两种无粘性土具有同样的孔隙比也未必表明他们处于同样的状态。

•在工程上一般用相对密实度 Dr来衡量无粘性土的松紧程度。它是用无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判别的基准。

2.4.1 无粘性土的相对密实度

相对密实度 Dr 定义

• 定义（理论表达式）

minmax

max

ee

eeDr

定义（实用表达式）

emax无粘性土处于最松状态时的孔隙比，可由其最小干密度换算

emin无粘性土处于最密状态时的孔隙比，可由其最大干密度换算

e无粘性土的天然孔隙比或填筑孔隙比

ρdmax无粘性土的最大干密度 ρdmin无粘性土的最小干密度 ρd无粘性土的天然干密度或填筑干密度

ddd

dddrD

minmax

maxmin

1rD minee 无粘性土处于最密实的状态

0rD maxee 无粘性土处于最松散的状态

在工程上，用相对密实度划分无粘性土状态如下：

3

10 rD

3

2

3

1 rD 1

3

2 rD

疏松 中密 密实

由于测定最大、最小干密度存在人为因素，还有原状土的取样问题，造成即使对同一种土试验，结果离散性也很大。

还有其他划分标准。

1. 按天然孔隙比划分砂土密实度

2.4.2 无粘性土密实度划分的其它方法

2. 按标准贯入击数 N划分砂土密实度

将 63.5kg的穿心锤以 76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中 30cm的锤击数为 N值。标准贯入试验的 N 值

3. 按重型动力触探击数划分碎石土的密实度（ GB50007-2002 ）

4. 按野外鉴别方法划分碎石土的密实度

• 粉土为介于砂土（粉砂）和黏土（粉质粘土）之间的土类。• 粉土中的粉粒（ 0.075mm~0.005mm ）和极细砂粒（ 0.0

75mm~0.01mm ）占绝对优势，黏粒和大于 0.1mm 砂粒的含量极少。易于液化，这方面与砂土类似，又易于湿陷、冻胀，这方面与黏土类似。

• 过去对土分类没有粉土，现行国标《建筑地基基础设计规范》（ GB 50007-2002 ）和《岩土工程勘察规范》（ GB 50021-2001 ）把原亚砂土和轻亚黏土归于粉土一类（砂质粉土、黏质粉土）。

• 山区重力堆积风力堆积的黄土和黄土状土，大多为粉土，具有大孔结构及一定的湿陷性；水力堆积的饱和粉土（广泛分布于冲积平原、河流三角洲、沿海平原、湖积平原），极易振动液化。

2.5 粉土的密实度和湿度2.5.1 粉土的概

念

• 《岩土工程勘察规范》（ GB50021-2001 ）规定：粉土的密实度和湿度根据孔隙比 e 和含水量 w(%)划分，如下表。

2.5.2 粉土的密实度和湿度

• 膨胀土一般强度高、压缩性低，易被误认为是建筑性能较好的土。

• 膨胀性强弱指标：

2.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性2.6.1 土的胀缩性（ expansibility and contractilit

y ）

%1000

0wef

V

VV

Vw—— 土样原有体积

V0—— 土样在水中膨胀稳定后的体积

土的胀缩性是指黏性土具有吸水膨胀、失水收缩的两种变形特征，也称“膨胀土”。

• 膨胀土：土中蒙脱石、小于 0.002mm 的黏粒含量多，且吸附较多的 Na+ 、 Ca2+ 。

• 《膨胀土地区建筑技术规范》（ GBJ 112-87 ）规定，具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率大于或等于 40% 的土，应判定为膨胀土，

①裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色黏土，在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；

②多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎；

③常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等；

④建筑物裂隙随气候变化而张开和闭合。

• 湿陷性黄土（ collapsible loess ）：具有多孔隙结构、含碳酸盐类胶结物是其产生湿陷性的根本原因。湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土、非自重湿陷性黄土。

• 干旱或半干旱地区的某些湿陷性碎石类土、砂类土。

2.6.2 土的湿陷性（ collapsibility ）

土的湿陷性是指土在自重应力作用下或自重应力和附加应力综合作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下陷的特征。

• 《湿陷性黄土地区建筑规范》（ GB50025-2003 ）规定： δs < 0.015 时 非湿陷性黄土

δs ≥ 0.015 时 湿陷性黄土

0

pp

h

hhs

h0—— 土样原始高度hp—— 土样在压力 p 下的高度

hp’ — 土样在压力 p 下加水湿陷下沉稳定后的高度

• 湿陷性系数由室内固结试验测定：

2.6.3 土的冻胀性（ frost heaving ）

土的冻胀性是指土的冻胀和冻融给建（构）筑物带来危害的变形特征。

冻土不同土层含水量分布

土中水向冻结区的迁移和积集

（ 2 ）冻结区冰晶体周围土中结合水膜因结冰变薄，土粒产生剩余吸力；并使水膜中的离子浓度增加，加强了渗透压力。未冻结区结合水膜较厚处的结合水被吸引到薄水膜处，又被冻结，使冰晶体增大。

（ 3 ）季节性冻土的冻害程度取决于：土性、土的天然含水率多少、地下水位高低、毛细补水通道是否顺畅等。

问： 1 为何有些黏土不是冻胀土？ 2 为何粗粒土也不是冻胀土？ 3 为何冻胀土大都是粉砂和粉土？

天气暖了，冰融化了，可下面还冻着呢，融化的水发生冻融现象

（ 1 ）冻区自由水先结冰，随气温再下降，弱结合水最外层开始冻结，

形成冰晶。

治理措施：降排水、土性改良。

季节性冻土分为：一级：不冻胀

二级：弱冻胀

三级：冻胀

四级：强冻胀

五级：特级冻胀

2.7 土的分类 (soil classification)

2.7.1 土的分类原则和标准

自然界的土类众多，工程性质各异，土的工程分类就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，其目的在于：

• (1) 根据土类，可以大致判断土的基本工程特性，并可结合其它因素对地基土作出初步评价。

• (2) 根据土类，可以合理确定不同的研究内容和方法。• (3) 当土的工程性质不能满足工程要求时，也需根据土类确定

相应的改良和处理方法。

工程分类原则 • 目前国内外还没有统一的土分类标准，各部门根据其用途

和实践经验采用各自的分类方法，但一般应遵循下列基本原则：

（ 1 ） 简明的原则：即分类采用的指标，要既能综合反映土的主要工程性质，又要测定简单、应用方便。

（ 2 ）工程特性差异的原则：即分类应综合考虑土的主要工程特性，并采用影响土的工程特性的主要因素作为分类依据，以使划分的土类之间有一定的质或显著的量的差别。

影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成，物理状态和结构性。

因其工程性质则主要取决于土的吸附结合水的能力

三相组成、物理状态方面的指标

采用粒度成分指标

采用可塑性指标

因其工程性质取决于土粒的个体颗粒特性

粗粒土

细粒土

采用以成因、地质年代为基础的分类方法。

因为土是自然历史的产物，土的工程性质受土的成因与形成年代控制。不同成因、不同年代的土，其工程性质有显著差异。

结构性指标

土的工程分类体系，目前国内外主要有两种：（ 1 ）建筑工程系统的分类体系—侧重于把土作为建筑地基和环境，故以原状土为基本对象，因此，对土的分类除考虑土的组成外，很注重土的天然结构性，即土的粒间连接性质和强度。

《建筑地基基础设计规范》（ GB50007-2002 ） 《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001)

（ 2 ）材料系统的分类体系—侧重于把土作为建筑材料，用于路堤、土坝和填土地基等工程，故以扰动土为基本对象，对土的分类以土的组成为主，不考虑土的天然结构性。

《土的分类标准》 (GBJ145-90)

我国主要的土分类标准

1.《土的分类标准》 (GBJ145-90)2.《建筑地基基础设计规范》 （ GB50007-2002 ）3.《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001)4.《水利水电工程地质勘探规范》（ GB 50287-99 ）

国家标准

行业标准1.《铁路工程地质勘探规范》 (TB 10012-2001)2.《公路工程地质勘探规范》 (TB 10077-2001)3.《港口工程地质勘探规范》 （ JTJ 240-97 ）4.《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTJ 024-85)5.《公路土工试验规程》（ JTJ 051-93 ）

• 该分类体系与国际的土分类体系在原则上没有大的差别，只是在某些细节上作了一些变动。

《土的分类标准》 (GBJ 145-90)

• 巨粒土和含巨粒土的分类

1. 巨粒土和粗粒土的分类标准B ： boulderCb ： cobbleBSI ： boulder with blende soilCbSI ： cobble with blende soilSIB ： blende soil with boulderSICb ： blende soil with cobble

• 砾类土的分类

GW ： well graded gravelGP ： poorly graded gravelGF ： gravel with finesGC ： clayed gravelGM ： silty gravel

1. 巨粒土和粗粒土的分类标准

• 砂类土的分类

SW ： well graded sandSP ： poorly graded sandSF ： sand with finesSC ： clayed sandSM ： silty sand

1. 巨粒土和粗粒土的分类标准

2. 细粒土的分类标准( 塑性图分类法 )

粗粒组（ 0.075mm<d<60mm ）含量少于 25%的土。

采用锥尖入土 17mm对应含水量时

CH—high liquid limit clay

CL—lower liquid limit clay

MH—high liquid limit mo

ML—lower liquid limit mo

细粒土的塑性图分类法最早由 Casagrande 于 1942年提出。

2. 细粒土的分类标准

粗粒组（ 0.075mm<d<60mm ）含量少于 25%的土。

采用锥尖入土 10mm对应含水量时

CH—high liquid limit clay

CL—lower liquid limit clay

MH—high liquid limit mo

ML—lower liquid limit mo

若细粒土内粗粒含量为 25% 一 50% ，则该土属于含粗粒的细粒土。这类土的分类仍按上述塑性图进行划分，并根据所含粗粒类型进行如下分类：

(1) 当粗粒中砾粒占优势，称为含砾细粒土，在细粒土代号后缀以代号 G 含砾低液限黏土，代号 CLG 含砾高液限黏土，代号 CHG (2) 当粗粒中砂粒占优势，称为含砂细粒土，在细粒土代号后缀以代号 S 含砂低液限黏土，代号 CLS 含砂高液限黏土，代号 CHS

若细粒土内含部分有机质，则土名前加“有机质”，对有机质细粒土的代号缀以代号 O 。 低液限有机质粉土，代号MLO 高液限有机质粉土，代号MHO

《建筑地基基础设计规范》（ GB50007-2002 ）

其主要特点是，在考虑划分标准时，注重土的天然结构连接的性质和强度，始终与土的主要工程特性——变形和强度特征紧密联系。因此，首先考虑了按堆积年代和地质成因的划分，同时将某些特殊形成条件和特殊工程性质的区域性特殊土与普通土区别开来。

2.7.2 建筑地基土的分类

《岩土工程勘察规范》（ GB50021-2001 ）规范

残积土

1.按沉积年代和地质成因划分

新近沉积土

按沉积年代分

按地质成因分

按地质成因分无机土 有机质土 泥炭质土 泥炭

坡积土 洪积土 冲积土 淤积土 冰积土 风积土

老沉积土 第四纪晚更新世 Q3 及其以前沉积的土层，一般呈超团结状态，具有较高的结构强度

第四纪全新世中近期沉积的土层，一般呈欠压密状态，结构强度较低

｛

2. 按颗粒级配和塑性指数划分

碎石土

砂土

粉土

黏性土

粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过全重 50 ％，且粒径大于 0.075mm 的颗粒含量超过全重 50％的土

粒径大于 2mm 的颗粒含量超过全重 50 ％的土

粒径大于 0.075mm 的颗粒含量不超过全重 50 ％且塑性指数 Ip≤10 的土

塑性指数大于 Ip ＞ 10 的土

（ 1 ）碎石土

土的名称 颗粒形状 颗粒级配

漂石 块石

圆形及亚圆形为主 棱角形为主

粒径大于 200mm的颗粒超过全重的 50%

卵石 碎石

圆形及亚圆形为主 棱角形为主

粒径大于 20mm的颗粒超过全重的 50%

圆砾 角砾

圆形及亚圆形为主 棱角形为主

粒径大于 2mm的颗粒超过全重的 50%

（ 2 ）砂土

土的名称 颗粒级配砾砂 粒径大于 2mm 的颗粒占全重的 25 ％～ 50 ％粗砂 粒径大于 0.5mm 的颗粒占全重的 50 ％中砂 粒径大于 0.25mm 的颗粒占全重的 50 ％细砂 粒径大于 0.075mm 的颗粒占全重的 85 ％粉砂 粒径大于 0.075mm 的颗粒占全重的 50 ％

粒径大于 2mm 的颗粒含量超过全重 50％的土

粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过全重 50％，且粒径大于 0.075mm 的颗粒含量超过全重 50％的土

（ 3 ）粉土

（ 4 ）黏性土

塑性指数 IP>10 的土

土的名称 颗粒级配

砂质粉土 粒径小于 0.005mm 的颗粒不超过全重的 10 ％

黏质粉土 粒径小于 0.005mm 的颗粒超过全重的 10 ％

粒径大于 0.075mm 的颗粒含量不超过全重 50 ％且塑性指数 Ip≤ 10的土

土的名称 塑性指数

粉质黏土 10< Ip ≤17

黏土 Ip ≥17

（ 1 ）软土

主要由细粒土组成；

软土分布于沿海、内陆河流下游及湖泊与沼泽地区。

分类

淤 泥：淤泥质土：

泥 炭：有机质含量 >60%

有机质土：有机质含量 >50%

L , 1.5w w e L , 1.5w w e

L , 1.0 ~ 1.5w w e L , 1.0 ~ 1.5w w e

特性e 大，一般 e>1；压缩性高；天然含水量高，天然含水量接近或大于液限；

强度低，透水性差，变形稳定时间长。

具有一定分布区域或工程意义，具有特殊成分、状态和结构特征的土3. 其他

（ 2 ）人工填土

（ 3 ）湿陷性土

由人类活动堆积而成的土。

素填土：

杂填土：

冲填土：

土体在一定压力下受水浸湿时产生的湿陷变形量达到一定数值（湿陷变形量大）的土。

水

压力湿陷

由碎石、砂或粉土、粘性土等一种或几种材料组成 的填土，不含杂质或杂质很少。由含大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾组成的填

土。

是由水力冲填泥砂形成的填土。

（ 4 ）膨胀土

（ 5 ）红粘土

膨胀土是指粘粒成分主要由亲水性粘粒矿物组成的粘性土。具有吸水膨胀，失水收缩的特性。

红粘土是指碳酸盐系出露的岩石，经红土化作用形成并覆盖于基岩上的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。液限一般大于 50 ，上硬下软，具明显收缩性，裂隙发育。

（ 6 ）多年冻土 三年以上温度低于 00C 。虽冻土本身强度高，但受建筑物的影响，气温等自然条件变化可使其冻融或冻胀。

特殊性土的主要工程性质

特殊性土是指某些具有特殊物质成分和结构、工

程性质也较特殊的土。是在一定的条件下形成的，其

分布有明显的区域性特征。

特殊性土的种类有：沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土南方和中南地区的膨胀土西南亚热带湿热气候条件下的红粘土西北、华北干旱气候区的黄土西北、华北干旱气候区的盐渍土高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土各地人类工程活动的人工填土

淤泥类粘土 ( mucky soil) ： 是在静水或水流缓慢的

环境中沉积，并有微生物的参与，含有较多有机质的疏松软弱粘性土。

分布 :沿海地区滨海相、泻湖相、三角洲相；

内陆平原或山区的湖相和冲积洪积沼泽相。

分类：孔隙比 e >1.5 时 , 称淤泥 ;

1.5>e>1.0 时 , 称淤泥质土 ;

10%> 有机质含量 >5% 时 , 称有机质土 ;

60%> 有机质含量 >10% 时 , 称泥炭质土 ;

有机质含量 >60% 时 , 称泥炭 .

工程特性：1.含水量高，天然含水量 > 液限，软塑－流塑状态。2.透水性低，水平向渗透系数较大。3.压缩性大，强度低，欠压密状态。4.显著的蠕变和触变性 ( 高灵敏度 ) 。 蠕变 (creep) ：在一定荷载下，土的剪切变形随

时间增长的特性。 触变 (thixotropy) ：土受扰动后强度降低，但随

时间增长强度能部分恢复的性能。

膨胀土 (expansive soil) ：

是一种富含亲水性粘土矿物 ,

且随含水量的增减体积发生显著胀缩变形的硬塑性粘土。

分布 :全国 ,云南、广西、贵州、湖北最具代表性。

一般位于山前丘陵地区或河谷高阶地上。

特征： 1)呈黄褐、灰白、花斑等颜色 .

2) 粘粒含量高，且为亲水性很强的蒙脱石等粘土矿物，土中可溶盐及有机质含量较低，常含铁锰或钙质结核，结构致密 .

3) 表面有大量网状裂隙，裂面有腊状光泽的挤压面。

工程特性：1.低含水量，呈坚硬－硬塑状态2.孔隙比小，密度大3.高塑性，含粘粒及粉粒为主4.具膨胀力 , 自由膨胀量 >40%

5.天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发育 ,稳定性差 .浸水后或被扰动时 ,强度骤然降低 .

红粘土 (laterite) ：

由碳酸盐类岩石在湿热气候条件下，经强烈风化作用而形成的高塑性粘土。

分布 :云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西。

低山丘陵地带顶部和山间盆地、缓坡及坡脚地段。

特征：

1)呈褐红色 ,富含铁铝氧化物，粘粒含量很高，具有高度分散性，颗粒细而均匀，粘土矿物以高岭石为主。

2) 土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其间。

3) 地表裂隙发育。

4)沿深度含水量增大，土质由硬变软。

5) 在水平方向上厚度变化较大，造成地基不均匀性。

工程特性：1.高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。2.孔隙比大、低密度、孔隙饱水。3.压缩性低、强度高、地基承载力高。4.浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。

黄土 (loessal soil) ： 是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。分布 : 我国西北及华北地区 , 面积约 63万 km2 。

特征：以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现直立的天然边坡。

工程特性：1.塑性较弱2.含水较少，坚硬—硬塑状态3.压实程度差，孔隙比高，孔隙大4.抗水性弱，遇水强烈崩解，湿陷明显5.透水性较强，且呈各向异性6.强度较高，粒间连接较强，压缩性中等。

黄土分类

按成因分：原生黄土和次生黄土

按形成年代分：老黄土和新黄土

按湿陷性分：湿陷性黄土和非湿陷性黄土

黄土湿陷性 (collapsibility)：在一定压力下受水浸润后 ,结构迅速破坏而产生显著沉陷的性质。

湿陷系数 δs ：由室内浸水压缩试验测得的黄土样在某种规定压力下的湿陷量与土样原始高度的比值。 δs≥0.015 为湿陷性黄土。

湿陷类型：自重湿陷与非自重湿陷。实测或计算自重湿陷量 >7 cm 时 , 为自重湿陷性黄土场地 .

湿陷起始压力 : 开始出现明显湿陷的压力。

盐渍土 (saline soil):

土中易溶盐含量 >0.5% .

分布 : 滨海型、冲积平原型、内陆型

盐渍土类型：

1.氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有很大的塑性和压缩性。

2.硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水干燥时体积缩小，周期性松胀变化使土的结构破坏。

3.碳酸盐型：具明显碱性反应。潮湿时具很大的亲水性、塑性膨胀性。

冻土 (frozen soil) ：

温度≤ 0℃并含有冰的土层。

分布 : 高纬度和高寒地区 .

类型 : 多年冻土和季节性冻土。

•冻胀性：土在冻结时，由于水分结冰膨胀，土的体积随之增大，地基隆起、开裂和变形。

•融沉性：冻土在溶化后，体积缩小，地基沉降，强度降低，还伴随下部未冻结土层中的水分向冻结土层迁移，使溶化后土质更差。

人工填土 (fill soil):

指由于人类工程活动而形成的土 .

1)素填土 :主要由碎石、砂土或粘性土组成。其工程性质取决于密实度和均匀性。

2)杂填土 :建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土。后一种不宜作为建筑物地基。3)冲填土 : 系由水力冲填泥沙形成的沉积土 .

含水量大 ,透水性弱 ,排水固结差 , 一般呈软塑 -流塑状态 .