第7章_特殊土地基

7.特殊土地基27.特殊土地基7.1概述概念区域性地基特殊土地基、山区地基以及地震区地基等。特殊土由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质成因以及次生变化等原因，使一些土类具有特殊的成分、结构和工程性质。通常把这些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。特殊土种类很多，大部分都具有地区特点，故又有区域性特殊土之称。37.特殊土地基7.1概述软土湿陷性黄土膨胀土地基土岩组合地基冻土、盐渍土主要内容47.特殊土地基7.2.1软土及其分布软土天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，压缩系数宜大于0.5MPa－1，不排水抗剪强度宜小于30kPa，并且具有灵敏结构性的细粒土。其包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。57.特殊土地基7.2.1软土及其分布分布滨海环境沉积、海陆过渡环境沉积（三角洲沉积）河流环境沉积、湖泊环境沉积和和沼泽环境沉积山地型的软土，软岩风化产物和地表的有机物质经水流搬运，沉积于低洼处，长期饱水软化或间有微生物作用而形成。67.特殊土地基7.2.2软土的工程特性及其评价工程特性：触变性流变性高压缩性低强度低透水性不均匀性评价：判定地基产生滑移和不均匀变形的可能性选择适宜的持力层和基础型式分析对相邻建筑物的不利影响。77.特殊土地基7.2.3软土地基的工程措施利用表层密实的粘性土(“硬壳层”)作为持力层减小基底附加应力地基处理采用换土垫层或桩基础等采用砂井预压，加速土层排水固结采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等处理方法使用期间，对大面积地面堆载划分范围，避免荷载局部集中、直接压在基础上87.特殊土地基7.3.1黄土的特征和分布定义：黄土是一种产生于第四纪地质历史时期干旱条件下的沉积物，主要呈黄色或褐黄色（包括原生黄土及次生黄土）。凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著附加下沉，强度也随之降低的，称为湿陷性黄土。黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷的称自重湿陷性黄土；不发生湿陷，而需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。97.特殊土地基分布我国黄土面积64万km2，其中湿陷性黄土约占3/4。107.特殊土地基7.3.2影响黄土地基湿陷性的主要因素黄土的结构特征黄土的湿陷机理图7.1黄土结构示意图1砂粒;2粗粉粒;3胶结物;4大孔隙•黄土的结构是由砂粒和碎屑组成的骨架颗粒相互连接形成的一种粒状架空结构体系，它含有大量的架空孔隙。117.特殊土地基黄土的物质成分•黄土中胶结物的多寡和成分，以及颗粒的组成和分布，对于黄土的结构特点和湿陷性的强弱有着重要的影响。•胶结物含量•黄土中的盐类水的浸湿•黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒之间。于是，结合水联结消失，盐类溶于水中，骨架强度随着降低，土体在上覆土层的自重应力或在附加应力与自重应力综合作用下，其结构迅速破坏，土粒滑向大孔，粒间孔隙减少。这就是黄土湿陷现象的内在过程。127.特殊土地基影响因素：粘粒含量孔隙比大小含水量大小外加压力7.3.2影响黄土地基湿陷性的主要因素137.特殊土地基7.3.3湿陷性黄土地基的勘察与评价湿陷性评价的意义和标准意义：•查明黄土在一定压力下浸水后是否具有湿陷性•判别场地的湿陷类型•判定黄土地基的湿陷等级标准：•我国《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）147.特殊土地基黄土湿陷性的判别湿陷系数：单位厚度的土层，由于浸水在规定压力下产生的湿陷量，它表示了土样所代表黄土层的湿陷程度。湿陷性判别：我国《湿陷性黄土地区建筑规范》按照国内各地经验采用s=0.015作为湿陷性黄土的界限值，s≥0.015定为湿陷性黄土，否则为非湿陷性黄土。'0ppshhh7.3.3湿陷性黄土地基的勘察与评价157.特殊土地基初勘阶段，建筑物的平面位置、基础尺寸和埋深等尚未确定，即实际压力大小难以预估。《黄土规范》规定：自基础底面（初勘时，自地面下1.5m）算起，10m以上的土层应用200kPa；10m以下至非湿陷性土层顶面，应用其上覆土的饱和自重应力（当大于300kPa时，仍应用300kPa）；基底压力大于300kPa时，宜用实际压力判别黄土的湿陷性湿陷系数的测定压力试验时测定湿陷系数的压力p应采用黄土地基的实际压力。167.特殊土地基双线法2个试样。一个在天然湿度下分级加荷，另一个在天然湿度下加第一级荷重，下沉稳定后浸水，至湿陷稳定后再分级加荷。绘制pds曲线上取ds＝0.015所对应的压力作为湿陷起始压力psh单线法5个试样，各试样均分别在天然湿度下分级加荷至不同的规定压力。绘制pds曲线。psh的确定方法与双线法相同。图7.2双线法压缩试验曲线1－不浸水试样php曲线;2－浸水试样ph′p曲线;3－pds曲线湿陷起始压力确定177.特殊土地基7.3.3湿陷性黄土地基的勘察与评价湿陷性评价：湿陷起始压力：根据现场载荷试验p-s曲线(压力与浸水下沉量曲线)，取其转折点所对应的压力作为湿陷起始压力。湿陷性判别当黄土所受压力低于这个数值，即使浸了水也只产生压缩变形，而不会出现湿陷现象。187.特殊土地基7.3.3湿陷性黄土地基的勘察与评价湿陷类型的划分•划分：《湿陷性黄土地区建筑规范》用计算自重湿陷量zs来划分这两种湿陷类型的地基，zs(cm)按下式计算：•当zs7cm时为自重湿陷性黄土地基，zs≤7cm时为非自重湿陷性黄土地基。01nzszsiiih197.特殊土地基7.3.3湿陷性黄土地基的勘察与评价黄土地区的湿陷等级•湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据基底下各土层累计的总湿陷量和计算自重湿陷量的大小按下表确定。湿陷类型zs(cm)s(cm)非自重湿陷性地基自重湿陷性地基zs≤77zs≤35zs35s≤30Ⅰ(轻微)Ⅱ(中等)——30s≤60Ⅱ(中等)Ⅱ或ⅢⅢ(严重)s60——Ⅲ(严重)Ⅳ(很严重)01nzszsiiih1nssiiih207.特殊土地基勘察要求：对湿陷性黄土地区进行地基勘察时，依照《湿陷性黄土地区建筑规范》和《岩土工程勘察规范》进行。7.3.3湿陷性黄土地基的勘察与评价217.特殊土地基7.3.4湿陷性黄土地基的工程措施目的：改善土的性质和结构，减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性，满足地基在承载力、变形及稳定性方面的要求。地基处理措施破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性。防水措施消除黄土发生湿陷变形的外在条件。结构措施补充手段。227.特殊土地基7.4.1膨胀土的特性定义：膨胀土是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两种变形特性的粘性土。特征：裂隙发育。237.特殊土地基分布247.特殊土地基7.4.2影响膨胀土胀缩变形的主要因素内在机制矿物成分。膨胀土含大量的蒙脱石、伊利石等亲水性粘土矿物，它们比表面积大，有强烈的活动性，既易吸水又易失水。微观结构。矿物成分在空间的联结状态也影响膨胀土的胀缩性质。扫描电镜分析表明，面-面连接的分散结构是膨胀土的一种普遍的结构形式，这种结构比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力。外部因素水的作用。水分的迁移是控制土胀、缩特性的关键外在因素。因为只有土中存在着可能产生水分迁移的梯度和进行水分迁移的途径，才有可能引起土的膨胀或收缩。257.特殊土地基蒙脱石伊利石高岭石高岭石高岭石伊利石伊利石蒙脱石白色蒙脱石高岭石267.特殊土地基7.4.3膨胀土地基勘察和评价膨胀土的工程特性指标：自由膨胀率将人工制备的磨细烘干土样，经无颈漏斗注入量杯，量其体积，然后倒入盛水的量筒中，经充分吸水膨胀稳定后，再测其体积。增加的体积与原体积的比值ef称为自由膨胀率。woefoVVV277.特殊土地基7.4.3膨胀土地基勘察和评价膨胀率表示原状土在侧限压缩仪中，在一定压力下，浸水膨胀稳定后，土样增加的高度与原高度之比。woepohhh线缩率指土的竖向收缩变形与原状土样高度之比，表示为100%oisohhh287.特殊土地基7.4.3膨胀土地基勘察和评价收缩系数利用收缩曲线直线收缩段可求得收缩系数s，其定义为：原状土样在直线收缩阶段内，含水量每减少1%时所对应的线缩率的改变值。ssw膨胀力原状土样在体积不变时，由于浸水膨胀产生的最大内应力，称为膨胀力pe。297.特殊土地基7.4.3膨胀土地基勘察和评价膨胀土地基的评价膨胀土的判别•《膨胀土地区建筑技术规范》中规定，凡具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率ef≥40%的土应判定为膨胀土。•裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；•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；•常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等；•建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。307.特殊土地基7.4.3膨胀土地基勘察和评价膨胀土的膨胀潜势膨胀率ef/（％）膨胀潜势破坏程度40≤ef＜65弱轻微65≤ef＜90中中等ef≥90强严重膨胀土地基的胀缩等级地基分级变形量se/mm级别破坏程度15≤se＜35Ⅰ轻微35≤se＜70Ⅱ中等se≥70Ⅲ严重317.特殊土地基7.4.4膨胀土地基计算和工程措施地基变形量计算胀缩变形量膨胀土地基的胀缩变形量可按下式计算。1nepisiiiiSwh327.特殊土地基7.4.4膨胀土地基计算和工程措施设计措施选择场地时应避开地质条件不良地段建筑上力求体型简单结构上应加强建筑物的整体刚度加大基础埋深施工措施在施工中应尽量减少地基中含水量的变化首先应采取排水措施，整治环境337.特殊土地基7.5.1土岩组合地基定义：下卧基岩表面坡度较大的地基。石芽密布并有出露的地基。大块孤石地基。石芽密布地基347.特殊土地基7.5.1土岩组合地基处理措施结构措施沉降缝加密隔墙增设圈梁地基处理换填梁、板、拱跨越褥垫基岩基础土层沥青褥垫图7-3褥垫构造图357.特殊土地基7.5.2岩溶定义是指：可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等受水的长期溶蚀作用，在岩层中形成沟槽、裂隙、石芽、石林和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。367.特殊土地基发育条件和规律具有可溶性岩层；具有足够溶解能力和足够流量的水；地表水有下渗、地下水有流动的途径。落水洞地下暗河入口377.特殊土地基7.5.2岩溶处理措施清爆换填梁板跨越洞底支撑水流排导岩溶地面塌陷387.特殊土地基回填溶洞浆砌片石或混凝土岩溶的防治方法钢筋混凝土跨越397.特殊土地基7.5.3土洞地基定义土洞是岩溶地区可溶性岩层的上覆土层在地下水冲蚀或地下水潜蚀作用下形成的洞穴。多位于粘性土层中。凡颗粒细、粘结大、胶结好、水理性稳定的土层，不易形成土洞；反之，则易形成。407.特殊土地基417.特殊土地基7.5.3土洞地基处理措施桩基或沉井处理地表水和地下水回填夯实灌填处理梁板跨越深基础427.特殊土地基7.5.4红粘土地基红粘土的形成碳酸盐系出露区的岩石在气候变化大和潮湿的环境下经红土化作用，形成棕红、褐黄等色的高塑性粘土称红粘土。工程地质特征矿物化学成分：主要为高岭石、伊利石和绿泥石等粘土矿物。结构:粘土矿物具有稳定的结晶格架、细粒组结成稳固的团粒结构，土体近于两相体且土中又多为结合水。物理力学性质：天然含水量、孔隙比、饱和度、液性指数以及塑性指数高；各种指标变化幅度大。上硬下软现象437.特殊土地基447.特殊土地基7.5.4红粘土地基处理措施基础尽量浅埋地基处理基坑开挖时采取保温保湿措施采用大直径嵌岩桩或墩基457.