8混合土9污染土

第八节混合土一、混合土的特征和分类在自然界中，常常存在一种粗细粒混杂的土，其中细粒含量较多，这种土如果按颗粒组成成分常可视为砂类土甚至碎石类土，而其可通过0.5mm筛后的数量较多又可进行可塑性试验，按其塑性指数又可视为粉土或粘性土。这类土在分类中找不到相应的位置。为了了正确评价这一类土的工程性质，把它们称为混合土。（一）混合土的定义混合土主要由级配不连续的粘粒、粉粒和碎石粒(砾粒)组成的土。（二）混合土的成因混合土的成因一般有冲积、洪积、坡积、冰碛、崩塌堆积、残积等等。前几种或因形成混合土的重要条件是要有提供粗大颗粒(如碎石、卵石)的条件。残积混合土的形成条件是在原岩中含有不易风化的粗颗粒，例如花岗岩中的石英颗粒。（三）混合土的特点1．混合土中常因含有大量的粗颗粒，如碎(卵)石颗粒甚至漂砾，因此，试样十分困难，甚至也很难取到有代表性的扰动土样。用一般室内试验方法，几乎不能取得其正确的物理力学性质指标，甚至不能掌握其级配情况。2．混合土中的粗颗粒可能互相接触，可能为细粒局部包围，也可能呈斑状“浮”在细粒之中，因而使混合土极不均匀。要正确的评价混合土的工程性能，必须查明这些情况。3．混合土常具有地区土所具有的特殊性质，如膨胀性、湿陷性等。（四）混合土的性质混合土因其成分复杂多变，各种成分粒径相差悬殊，故其性质变化很大。总的来说，混合土的性质主要决定于土中的粗、细粒含量的比例，粗粒的大小及其相互接触关系以及细粒土的状态。已有的试验资料表明，粗粒土的性质将随其中细粒的含量增多而变差，细粒土的性质常因粗粒含量增多而改善。但是，在上述两种情况下，都存在一个粗、细粒含量的特征点，超过此特征点后，土的性质会发生突然的改变。例如：按粒径组成可定名为粗、中砂的砂质混合土中当细粒(粒径0．1mm)含量超过25~30％时，标准贯入击数N和静力触探比贯人阻力ps值都将呈现明显的下降趋势，内摩擦角φ也将减小而c值增大。碎石质混合土中随着细粒含量的增加，内摩擦角φ和载荷试验比例界限p0都有所降低，而且呈现有一个明显的特征值，细粒含量达到或超过该值时，φ和p0值都将急剧降低。（五）混合土的分类混合土的分类是一个复杂的问题，往往由于分类不当而造成错误的评价。例如，对于含多量粘性土的碎石混合土，把它作为粘性土看待，过低地估计了这种土的承戴能力，造成浪费，反之，若把它作为碎石土看待，则又可能过高地估计了其承载性能，而造成潜在的不安全。因此，混合土的分类定名原则，应当是根据其组成材料的不同，呈现的性质的不同，针对具体情况慎重对待。例如，土中以粗粒为主，且其性质主要受粗粒控制，定名时应以反映粗粒为主，可称为粘土质砂、砂土质砾石等。同样，如以细粒为主，则可定名为砂质粘性土、砾质粘性土等。混合土可分为两类：Ⅰ类混合土：碎石土中的粉土或粘性土的质量大于全重的25％时；Ⅱ类混合土：粘土或粘性土中碎石土的质量大于全重的25％。应当指出，上述分类中采用了25％作为划分界限，这是因为这个界限一般为土的性质发生突变的点，但并不意味着当含量少于此值时，土的性质并不产生变化。因此，在具体分类时，对于具体问题还要具体研究对待，不可拘泥于此一界限值。二、混合土的评价（一）混合土地基承载力的评价1.载荷试验法地基的承载力一般应以载荷试验为准，并与其他动力触探、静力触探资料等建立关系，求得地基土的变形计算参数。2.计算法(1)当混合土中粗粒的粒径较小，细粒土分布比较均匀时，可采用一般计算方法计算地基的承载力、地基的沉降及差异沉降。计算时要充分考虑土中细粒部分的作用，一般应采取土中细粒的强度指标计算其承载力。(2)含有巨大漂石的混合土，实际上不可能用载荷试验来确定其承载力。此时可采用相互接触刚体模型计算各单独块体的稳定性、沿接触点滑移的可能性以及接触点处压碎的可能性。计算时要充分考虑土中细粒的分布情况及其对计算参数的影响。（二）混合土地基的稳定性评价对于混合土层，应充分考虑到其下伏层的性质和层面坡度，核算地基的整体稳定性。此外，对于含有巨大颗粒的混合土，尤其是粒间填充不密实或为软土填充时，要考虑这些巨石滚动或滑动影响地基的稳定性。三、混合土的处理措施(一)对具有不稳定可能的混合土地基，应根据其处理的技术可能性及经济合理性采取避开或其他处理措施。(二)在崩塌堆积的混合土上建筑时，应考虑到形成这些崩塌堆积物的不良地质作用再次发生的可能性(如滑坡、泥石流等)，采取避开或其它处理措施。(三)具有不良性质的混合土(如膨胀性、湿陷性)，可参照有关章节采取相应的措施。(四)对于含有漂石且其间隙填充不实的混合土地基，可根据漂石的水小，采取重夯、强夯、灌浆等加固措施。第九节污染土一、污染土对地基的腐蚀作用（一）污染物的种类及来源地基土的污染主要由于在工厂生产过程中，某些对土有腐蚀作用的废渣、废液渗漏进入地基，引起地基土发生化学变化。这些污染物主要有酸、碱、煤焦油、石灰渣等。污染源主要有制造酸碱的工厂、石油化纤厂、煤气工厂、污水处理厂，以及燃料库和某些轻工业工厂，如印染、造纸、制革等企业等。此外，还有金属矿、冶炼厂、铸钢厂、弹药库等场地的地基土也可能受到污染。（二）地基土腐蚀作用的过程1．当土被污染时，首先是土颗粒间的胶结盐类被溶蚀，胶结强度被破坏，盐类在水作用下溶解流失，土孔隙比和压缩性增大，抗剪强度降低。2．土颗粒本身的腐蚀，在腐蚀后形成的新物质在土的孔隙中产生相变结晶而膨胀，并逐渐溶蚀或分裂碎化成小颗粒，新生成含结晶水的盐类，在干燥条件下，体积增大而膨胀，浸水收缩，经反复交替作用，土质受到破坏。3．地基土遇酸碱等腐蚀性物质，与土中的盐类形成离子交换，从而改变土的性质。（三）地基土的腐蚀现象及危害实例地基土经腐蚀后出现两种变形特征：一是使地基土的结构破坏而形成沉陷变形，如腐蚀的产物为易溶盐。在地下水中流失或使土变成稀泥。南京某厂硝酸厂房的硝酸贮槽基础，因地基受强烈腐蚀而下沉严重。吉林某厂浓硝酸成品酸泵房，生产不到四年，因地基腐蚀造成基础下沉，以致拆毁重建。某工厂建厂前地下水的pH值为6~7，数年后pH值降低到3，由于土粒结构被破坏，变成疏松多孔，使地基产生不均匀变形，造成其软化装置倾斜。某厂的酸库因硫酸渗人土内产生强烈作用(pH1)，使墙基、地坪下的土变成稀泥。另—工厂也因强碱渗漏，受侵蚀的地基产生不均匀变形，引起喷射炉体倾斜。污染的另一种破坏是引起地基土的膨胀，腐蚀后的生成物具有结晶膨胀性质，如氢氧化钠厂房，生石灰埋入地基内等。太原某厂的苯酸厂房碱液部的框架柱、梁因地基受碱液腐蚀而膨胀，引起基础上升而开裂。该厂电解车间碱液槽边的排架柱，也因地基腐蚀而抬起，造成吊车梁不平和屋面排水反向。太原矿山机器厂金工车间，由于在室内地坪下回填了掺有大量白云质生石灰块的杂土，几年后地下水位上升至基底附近，生石灰块产生强烈化学反应，形成巨大膨胀压力，使长40余m、宽6~7m的车间地坪严重隆起达58cm，机器严重倾斜，经多次调整都未解决问题。地坪附近的墙体严重开裂，个别柱基也被抬起而拉裂。西北某厂镍电解厂房，地基为卵石混砂的戈壁土，生产十年后，地基受硫酸溶液腐蚀，发生猛烈膨胀，地面隆起，最大抬升高度80cm，柱基被抬起，厂房裂缝严重，经取样测定腐蚀前后易溶盐含量的变化，自然戈壁土含量为0.14％，腐蚀后土内易溶盐含量，自地表至3m深度(即0、1、2、3m、)分别为23.63％、19.68％、11.12％，7.649%，变化巨大。二、污染土地基的评价（一）污染土的外观特征1.地基土受污染腐蚀后，往往会变色变软，其状态由硬塑或可塑变为软塑，有的变为流塑。污染土的颜色与正常土不同，有的呈黑色、黑褐色、灰色，有的呈棕红、杏红，有铁锈斑点等。2.建筑物地基内的土层变成具有蜂窝状的结构，颗粒分散，表面粗糙，甚至出现局部空穴，建筑物本身也出现不均匀沉降。3.地下水呈黑色或其他不正常的颜色，有特殊气味。（二）污染土的评价污染土的评价包括下列内容：1．查明污染前后土的物理力学性质、矿物成分和化学成分等；2．查明污染源、污染物的化学成分、污染途径、污染史等；3．查明污染土对金属和混凝土的腐蚀性；4．查明污染土的分布，按照有关标准划分污染等级；5．查明地下水的分布、运动规律及其与污染作用的关系；6．提出污染土的力学参数，评价污染土地基的工程特性；7．提出污染土的处理意见。污染土的室内试验宜包括下列内容：1.根据土在污染后可能引起的性质改变，增加相应的物理力学性质试验项目；2.根据土与污染物相互作用特性，进行化学分析、矿物分析、物相分析，必要时作土的显微结构鉴定；3.进行污染物含量分析、水对混凝土和金属的腐蚀性分析；4.考虑土与污染物相互作用的时间效应，并作污染与未污染和不同污染程度的对比试验。（三）污染土地基的评价污染土地基的评价标准，一种是对地基土本身已受污染腐蚀的判定，另一种是现有环境对混凝土和金属材料的腐蚀作用。1．建筑场地环境划分按表2-9-1进行：建筑场地环境分类表2-9-1环境分类混凝土所处的环境条件Ⅰ类环境高寒山区，海拔3000以上的地区，直接临水土或岩层中，且具有干湿交替作用干旱区或半干旱区，临水或强透水土(岩)层水中，具有干湿或冻融交替作用一侧临水或水下土(岩)层中，另一侧则暴露于大气之中Ⅱ类环境干旱区或半干旱区，处于弱透水土(岩)层中，均具有干湿或冻融交替作用湿润区或半湿润区，临水或水土(岩)层中，具有干湿或冻融交替作用Ⅲ类环境各气候区中，处于弱透水土(岩)层水中，均不具有干湿或冻融交替作用2．土层(岩层)对混凝土腐蚀评价标准如下：（1）结晶类腐蚀评价标准见表2-9-2：结晶类腐蚀评价标准表2-9-2腐蚀等级土的盐酸浸出液中SO42-含量(g/kg)Ⅰ类环境Ⅱ类环境Ⅲ类环境无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀1.01.0~3.03.0~5.05.0~10.03.03.0~5.05.0~10.010.0~15.05.05.0~10.010.0~15.015.0~20.0（2）分解类腐蚀评价标准见表2-9-3：分解类腐蚀评价标准表2-9-3腐蚀等级PH值Ⅰ类环境Ⅱ类环境Ⅲ类环境无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀6.56.5~5.55.5~4.54.56.06.0~5.05.0~4.04.05.05.0~4.54.5~4.04.0注：pH的测定应为锥型电极或平板电极在土中直接测定。（2）结晶分解复合类腐蚀评价标准见表2-9-4：结晶分解复合类腐蚀评价标准表2-9-4腐蚀等级Ⅰ类环境Ⅱ类环境Ⅲ类环境Mg2++NH4+Cl-+SO42-+NO3-Mg2++NH4+Cl-+SO42-+NO3-Mg2++NH4+Cl-+SO42-+NO3-g/kg无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀1.51.5~2.02.0~2.52.5~3.03.03.0~5.05.0~10.010.0~15.03.03.0~3.53.5~4.04.0~5.08.08.0~10.010.0~15.015.0~20.05.05.0~5.55.5~6.06.0~7.015.015.0~20.020.0~30.030.0~50.0注：1.表中离子含量，均为土的水浸出液测定，水土比为1：2.5。2．表中两种离子腐蚀共存时，取腐蚀强度大者，作腐蚀评价结论。评价结论：结晶类、分解类、结晶分解复合类腐蚀，仅有一类有腐蚀，则按该类定腐蚀等级作评价结论；若三类中有两类或两类以上有腐蚀时，以具有较高腐蚀者作综合评价结论，但报告中应将三类腐蚀中各类等级注明。3．污染土对钢铁、铝、铅腐蚀评价标准如下：（1）污染物对钢铁管道腐蚀的评价标准见表2-9-5：污染物对钢铁管道腐蚀的评价标准表2-9-5测试项目单位腐蚀等级弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀PH氧化还原单位(Eh)电阻率极化电流密度质量损失—mVQmMA/cm3g-6V/24hr6.12001000.0516.0~4.0200~100100~500.05~0.201~24.0100500.203注：1.表中数据亦适用于其它钢铁结构物；2．表中有两项或多项腐蚀时，取较高腐蚀等级作评价结论，在报告内注明腐蚀等级。（2）