地基基础处理技术第二章8混合土9污染土.doc

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01mm)含量超过2530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，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：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；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67，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67m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)类环境类环境类环境无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀1.01.03.03.05.05.010.03.03.05.05.010.010.015.06.56.55.55.54.56.06.05.05.04.05.05.04.54.54.04.0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腐蚀等级类环境类环境类环境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1.51.52.02.02.52.53.03.03.05.05.010.010.015.03.03.03.53.54.04.05.08.08.010.010.015.015.020.05.05.05.55.56.06.07.06.12001000.0516.04.0200100100500.050.20124.0100503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）污染物对铝结构物的评价标准见表2-9-6： 污染物对铝结构物的评价标准 表2-9-6测定项目单位腐蚀等级弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀PH6.07.54.05.97.68.58.5Cl-g/kg0.05Fe3+g/kg0.10注：表中有多项腐蚀时，取较高腐蚀等级作评价结论。(3)污染物对铅结构物的腐蚀评价标准见表2-9-7： 污染物对铅结构物的腐蚀评价标准 表2-9-7测定项目单位腐蚀等级弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀PH6.57.55.06.47.69.09.0有机质g/kg0.20NO3-g/kg0.10注:表中有多项腐蚀时，取较高腐蚀等级作评价结论。三、污染土的防治处理措施1污染土的防治和处理应满足下列要求：（1）对可能受污染的场地，当土与污染物相互作用将产生有害结果时，应采取防止污染物侵入场地的措施，如隔离污染源，消除污染物等。（2）对已污染场地，当污染土的强度降低，或对基础和建筑物相邻构件具有腐蚀性等有其它有害影响时，应按污染等级分别进行处理。（3）对污染土进行处理时，应考虑污染作用的发展趋势。（4）污染土场地完成建设或整治后，应定期监测污染源的污染扩散，场地内的土和污染物相互作用发展等情况，污染土的监测宜与环境监测配合进行。2污染土的防治处理措施（1）换土措施，将已被污染的土清除，换填未污染土，或者采用耐酸性腐蚀的砂或砾作回填材料。作砂桩或砾石桩。但对挖出来的污染土尚应及时处理，或找地方储存，或原位隔离，总之不能随意弃置，以免造成新的污染。（2）采用桩基或水泥搅拌等加固以穿透污染土层，但应对混凝土桩身采取相应的防腐蚀措施，对混凝土的防护措施见表2-9-8。 防护措施 表2-9-8综合评价腐蚀等级防护等级水泥水灰比最少水泥用量(kg/m3)C3A(%)防护层(mm)无腐蚀常规硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥弱腐蚀一级防护普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥0.653353508中等腐蚀二级防护普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥0.55350370830抗硫酸盐水泥5强腐蚀三级防护抗硫酸盐水泥0.45370400540严重腐蚀特种防护混凝土表面以沥青或高分子树脂类涂膜防护注：严重腐蚀系腐蚀指标界限值超出规定范围,或有两至三类腐蚀达强腐蚀等级。（3）在金