2018年造价工程师考试《土建工程》章节讲义：第一章第一节_第2页

岩体的力学特征主要是岩体的变形、流变和强度特征。

(1)变形特征。

设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。 

(2)流变特征。

一般有蠕变和松弛两种表现形式。 岩石和岩体均具有流变性。

(3)强度特征。

  一般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是两者共同影响表现出来的强度。 如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，可以岩石的强度可视为岩体强度；如岩体沿某一结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。

l。重量

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。

空隙度（%）= 岩石中各种空隙的总体积 / 岩石的总体积

岩石空隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。

未受风化和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、砂岩等一些沉积类的岩石，则经常具有较大的空隙度。

3、吸水性

岩石的吸水性一般用吸水率表示

吸水率=岩石的吸水重量 / 同体积干燥岩石重量

岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度有关。 

4．软化性

用软化系数作为岩石软化性的指标

软化系数=岩石饱和状态下的极限抗压强度/风干状态下极限抗压强度

软化系数越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大

未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石 。软化系数小于0．75的岩石 ，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。

5．抗冻性

用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。

岩石抵抗孔隙中的水结冰时体积膨胀的能力。

抗压强度降低率小于25％的岩石，认为是抗冻的；大于25％的岩石，认为是非抗冻的。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。

1）岩石的变形

岩石在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比两个指标表示。

弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。

泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。

通常所提供的弹性模量和泊松比，只是在一定条件下的平均值。

2）岩石的强度：

抗压强度

在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。岩石的抗压强度相差很大。

抗拉强度

岩石的抗拉强度远小于抗压强度 。

抗剪强度

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。

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％～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。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。

（1）土的主要性能参数

1）土的孔隙比

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。

2）土的饱和度

土的饱和度（Sr）=土中被水充满的孔隙体积 / 孔隙总体积 。

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。

3）土的孔隙率

土的孔隙率=土的孔隙体积/土的体积

4）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，黏性土因含水量变化而表现出的各种不同物理状态（固态、塑态、流态），称为土的稠度。

黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。 

缩限：半固态黏性土随水分蒸发体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水量叫缩限

塑限，体积不再随水分蒸发而缩小的状态为固态。半固态黏性土随含水量增加转到可塑状态的界限含水量叫塑限，也称塑性下限。

液限：由可塑状态转到流塑、流动状态的界限含水量叫液限。

塑性指数=（液限-塑限），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。

液限指数=（黏性土的天然含水量-塑限）/塑性指数 。液限指数愈大，土质愈软。

1）土的压缩性

透水性大的饱和无黏性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。黏性土的透水性低，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。 

（2）抗剪强度

土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。

(1)软土

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

1）黄土孔隙比大，具有垂直节理，常呈现直立的天然边坡。黄土按其成因可分为原生黄土和次生黄土。

2）凡天然黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著下沉的，称为湿陷性黄土，否则，称为非湿陷性黄土。分析、判别黄土是否属于湿陷性的、其湿陷性强弱程度以及地基湿陷类型和湿陷等级，是黄土地区工程勘察与评价的核心问题。

(2)湿陷性黄土

3）黄土形成年代愈久，由于盐分溶  滤较充分，固结成岩程度大，大孔结构退化，土质愈趋密实，强度高而压缩性小，湿陷性减弱甚至不具湿陷性。形成年代愈短，其特性相反。

4）湿陷性黄土一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土两种类型，

5）自重湿陷性黄土的表现

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。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。

(3)红黏土

1）红黏土一般呈褐色、棕红等颜色，液限大于50%。液限大于45%的坡、洪积黏土，称为次生红黏土，在相同物理指标情况下，其力学性能低于红黏土。

2）红黏土的一般特点是天然含水量高， 一般呈现较高的强度和较低的压缩性；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状态的。

(4)膨胀土

1） 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。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，一般易被误认为工程性能较好的土。

2）膨胀土建筑场地与地基的评价， 应分析和计算膨胀土建筑场地和地基的胀缩变形量、强度和稳定性 。

(5)填土

①素填土

a.素填土的工程性质取决于它的密实性和均匀性。素填土地基具有不均匀性，防止建筑物不均匀沉降是填土地基的关键。

b.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。

②杂填土

a.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；

b.在利用杂填土作为地基时，应注意其不均匀性、工程性质随堆填时间而变化、含腐殖质及水化物等问题。

③冲填土

冲填土含水量大，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。