4特殊土工程性质

特殊土的勘察特殊岩土类型特殊岩土性质特殊岩土勘察内容使用特殊土作为地基注意事项 特殊岩土类型 1 填土2 软土 淤泥与淤泥质土 3 红粘土4 黄土5 盐渍土6 膨胀土7 岩溶土8 多年冻土8 沙漠风积土风化岩与残积土 1 填土定义 是指由人类活动而堆填的土 分类 按其物质组成和堆填方式可分为素填土 杂填土和冲填土 填土的工程性质填土的勘察测试方法使用填土地基注意事项 一 填土的工程性质1 不均匀性 成分复杂 回填的方法 厚度和时间的随意性 素填土由于成分较为单一 不均匀性比杂填土略好 2 自重压密性 属欠固结土 粗颗粒组成的砂 碎石素填土的自重压密时间约2 5年 细粒土组成的素填土自重压密时间约需5 15年 含有大量生活垃圾的杂填土自重压密时间可长达30年 3 填土的湿陷性 填土结构疏松 结构性差 故浸水后会产生强烈的湿陷 4 低强度和高压缩性 二 填土的勘察测试方法 查明地形地物的变迁 填土的堆填年代和堆填方法 查明填土的分布 厚度 成分 均匀性等 勘探工作量的布置应按复杂场地考虑 勘探点间距10 20m 勘探点深度应穿透填土 并进入老土层至少0 5m 如遇到软弱土层还应加深 勘探方法可根据填土性质确定 对粉土 粘性土素填土宜采用钻探和轻型动力触探方法 对杂填土宜采用钻探和重型动力触探 并设一定数量的探井 3 利用填土作为地基时 应注意下列几点 对尚未完成自重固结的填土或土质松软以致不能满足承载力和变形要求的填土 未经处理不应作为天然地基 对有机质含量大于10 的填土也不宜作为天然地基 对已完成自重固结且比较均匀 密度较好的老填土可以作为天然地基 但应增加基础和上部结构刚度和强度的措施 以提高和改善建筑物对不均匀沉降的适应能力 对具不均匀性的填土地基 应进行变形计算 可采用分层总和法 沉降计算系数可以取1 0 也可采用地基和基础共同作用的分析方法进行计算 填土地基承载力已采用载荷试验确定 盐渍土 是指易溶盐含量大于0 5 且具有吸湿 松涨等特性的土 一 盐渍土的工程特性1 溶陷性 盐渍土浸水后由于土中易溶盐的溶解 在自重压力作用下产生沉陷现象 盐渍土按溶陷系数分为溶陷性土 溶陷系数 0 01 和非溶陷性土2 盐胀性 硫酸盐沉淀结晶时体积增大 失水时体积减小 致使土体结构破坏而疏松 碳酸盐渍土中NaCO3含量超过0 5 时 也具有明显的盐胀性 3 腐蚀性 硫酸盐渍土具有较强的腐蚀性 氯盐渍土 碳酸盐渍土也有不同程度的腐蚀性 二 盐渍土的勘察测试方法 查明盐渍土的分布 含盐类型和含盐程度确定有害毛细水上升的高度 查明盐渍土的溶陷性 盐胀性和腐蚀性 确定天然状态和浸水条件下的地基承载力 1 勘测点的间距和深度应根据建筑物类型 盐渍土的分布状态确定 原则上应钻穿盐渍土层 当盐渍土层很厚的时候 钻探深度应为20m 并至少应有一个勘测点钻透盐渍土层 勘测点中应有一定数量的探井 软土 定义 天然孔隙比不小于1 0 且天然含水量大于液限的细粒土 一 软土的主要工程性质1 天然含水量大于液限2 孔隙比大于1 03 压缩性高4 强度低5 渗透性低 10 6 10 8cm s 6 灵敏度St一般为3 4 最大达8 97 在较大的地震力作用下 易出现震陷 二 软土的勘察测试方法 1 软土勘察 勘探点的间隔一般不超过30m 钻孔深度按Z d mb估算 深度系数m对控制孔取2 0 一般孔取1 0 2 钻进方式应采用回转式提土钻进 并采用清水加压或泥浆护壁 以免塌孔 原状土试样应采用薄壁取土器静压法采取 原状土试样在采取 运送 保存 试样制备过程中 要严防扰动 3 应采用多种原位测试手段替代部分钻探 以综合确定土层的力学参数 如一般孔可由静力触探代替 用十字板剪切试验测定软土的抗剪强度 灵敏度 用旁压试验 螺旋板载荷试验测定土的极限荷载 估算变形模量 用标准贯入试验确定砂土 粉土夹层的性质 4 准确查明地下水位 用抽水试验或室内变水头渗透试验测定垂向和水平向的渗透系数 5 软土的室内土工试验 高压固结试验 剪切试验合理选择是否固结 是否排水的条件6 软土地基沉降量可采用分层总和法计算 并乘以经验系数 对一级建筑物宜采用土的应力历史的沉降计算方法 湿陷性土 定义 是指在200kpa压力下浸水载荷试验的湿陷量与承压板宽度之比大于0 023的土一 湿陷性黄土 湿陷性黄土是指湿陷系数 s大于或等于0 015的黄土 二 其他湿陷性土 是指干旱和半干旱地区湿陷性碎石土 湿陷性砂土及其他湿陷性土 如填土 新近沉积土等 膨胀土 定义 膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水矿物组成 同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土 独特的矿物成分 化学成分及其结构特性 面面叠聚体一 膨胀土的工程性质1 高分散性 30 2 高塑性 塑性指数一般 20 3 高液性 液限含水量一般 40 4 收缩性 线收缩率3 8 收缩系数0 3 0 6 大的0 7 1 0 缩限9 3 20 8 5 胀缩可逆性 吸水膨胀 失水收缩 再吸水再膨胀 再失水再收缩的变形特性 二 膨胀土勘察测试方法 1 膨胀土地区应划分场地类别 区分平坦场地和坡地场地 查明有无浅层滑坡和天然斜坡的剥落情况 查明大气影响深度 2 膨胀土区勘测点数量易比非膨胀土地区适量增加 取土孔数量不应少于全部勘察孔数量的1 2 3 勘探孔的深度 除应满足压缩层深度外 还应考虑大气影响的深度 且一般性勘测孔深度不小于5米 控制性勘测孔不小于8米4 每个控制孔应采取原状土样 从地表1米开始至大气影响深度内 取土间距为1米 在大气影响深度下 可取1 5 2 0米 在一般性勘测孔的5米深度范围内液应采取扰动土样 测定天然含水量 5 对重要的和有特殊要求的工程场地 必要时应进行浸水载荷试验 旁压试验 剪切试验 以确定土的膨胀性能和承载力 6 膨胀土的室内土工试验应进行膨胀和收缩试验以测定自由膨胀率 50kpa压力下和一定压力下的膨胀率 膨胀力和收缩系数 7 对建在膨胀土地区的建筑物 应分别计算膨胀变形量 收缩变形量和胀缩变形量 并计算结果对膨胀土地基划分胀缩等级 红粘土 定义 是指颜色为棕红色 褐黄色 覆盖在碳酸盐岩系之上 其液限等于或大于50 的高塑性粘土 次生红粘土是指红粘土经搬运 沉积后仍保留其基本特征 且液限大于45 的土 一 红粘土的工程性质1 高分散性 粘粒含量一般为30 70 2 高塑性 塑性指数Ip 25 50 3 高液限 液限WL 45 70 4 饱和度较大 St一般大于80 5 孔隙比大 一般超过0 9 个别可达2 06 前期固结压力大 一般均为超固结土7 强度一般较高 但浸水后强度较低8 膨胀性及极弱 但具有一定收缩性 二 红粘土的勘察测试方法 查明红土和次生红土的分布 厚度 物质组成 查明下伏岩层的岩性和起伏变化情况 查明地裂的分布和发育特征 查明红土湿度状态的垂直分布情况 查明红图地基类型及其承载能力等1 勘探点间距对类均匀地基取12 24m 对类不均匀地基取6 12m 钻孔深度可按规范查表2 对裂隙发育的红粘土 应进行三轴剪切试验或无侧限抗压强度试验 需要评价边坡的稳定性时尚应进行剪切试验 3 对一级建筑物宜采用载荷试验 二级建筑物可采用旁压试验确定地基承载力 风化岩和残积土 定义 是指岩石在风化营力等作用下 使其结构 成分 性质产生不同程度变异的岩石 岩石已完成风化而未经搬运的称为残积土 一 风化岩和残积土的工程性质1 软化性 风化岩抗水性弱 浸水后强度显著降低 2 不均匀性 残积土尤其是花岗岩残积土 由于球状风化或囊状风化造成风化岩和残积土的不均匀性 或由于岩脉穿插 风化程度不同造成3 固结特征 花岗岩残积土的固结速度较快 建筑物主体结构完工后 沉降基本完成 后其沉降量很小 4 膨胀性和湿陷性 灰岩 粘土岩 砾岩 泥岩 玄武岩等的风化岩和残积土可能还有膨胀性和湿陷性 二 风化岩和残积土的勘察测试方法 查明其水平和垂直分布的稳定性和均匀性查明岩脉 软弱夹层 断裂构造 球状风化和囊状风化体的分布特征查明风化岩和残积土的物理力学性质和承载力 1 勘探点间距按复杂场地考虑 勘探点深度应有部分钻孔达到或深入微风化层 钻探中测定RQD2 宜布置深井 以观测岩土结构 暴露后性状变化 干裂 湿化 软化等 3 对风化带的划分宜采用标贯试验 波速试验和钻孔地震CT测试技术 4 确定风化岩和残积土的承载力和变形模量宜采用载荷试验和旁压试验 必要时可采用嵌入式浸水载荷试验 多年冻土 定义 是指温度不超过0 含有固态水 且在自然条件下保持三年以上一 多年冻土的工程性质1 冻土的物理性质 冻土的含水量 总含水量 未冻含水量冻土的含冰量 相对含冰量 质量含冰量 体积含冰量2 冻土的热物理性质 导热系数 导温系数热容量 体积热容量 质量热容量 3 冻土的力学性质 冻胀 冻胀量 冻胀率 起始冻胀含水量 冻胀力 冻结力融化下沉与融化系数 融陷系数 融化压缩系数 二 多年冻土勘察测试方法 查明多年冻土的分布范围 类别 厚度 确定多年冻土的上限深度及其变化值查明多年冻土的物理力学性质查明多年冻土的不良地质现象如热融滑塌 融冻泥流 1 勘探点应适当加密 勘探点深度应穿透上限深度 一般不应小于1 5倍的上限深度 对于多年冻土的不稳定地带 应有部分勘探点达到下限深度 2 多年冻土地区钻探宜采取大口径低速钻进 必要时可采用低温泥浆 终孔直径不宜小于108mm 3 冻土的试样应避免融化 取出后应立即冷藏 试验应在低温实验室进行 测定冻土的物理性质 热物理性质和力学性质 4 多年冻土的承载力 对一级建筑物采用载荷试验确定 基础与地基土的摩擦系数 地基抗力系数K0 3 MN M3 地基处理 地基处理的历史可追溯到古代 我国劳动人民在地基处理方面有着极其宝贵的丰富经验 许多现代的地基处理技术都可在古代找到它的雏型 根据历史记载 早在二千年前就已采用了软土中夯入碎石等压密土层的夯实法 灰土和三合土的垫层法 也是我国古代传统的建筑技术之一 我国古代在沿海地区极其软弱的地基上修建海塘时 采用每年农闲时逐年填筑 即现代堆载预压法中称为分期填筑的方法 利用前期荷载使地基逐年固结 从而提高土的抗剪强度 以适应下一期荷载的施加 这就是我国古代劳动人民在软土地基上从实践中积累的宝贵经验 地基处理的对象 地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基 我国的 建筑地基基础设计规范 GBJ7 89 中明确规定 软弱地基系指主要由淤泥 淤泥质土 冲填土 杂填土或其它高压缩性土层构成的地基 特殊土地基带有地区性的特点 它包括软土 湿陷性黄土 膨胀土 红粘土和冻土等地基 地基处理的目的 地基处理的目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件 这些措施包括以下五个方面的内容 1 改善剪切特性地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够 使结构失稳或土方开挖时边坡失稳 使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起 因此 为了防止剪切破坏 就需要采取增加地基土的抗剪强度的措施 2 改善压缩特性地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大 因此需要采取措施提高地基土的压缩模量 3 改善透水特性地基的透水性表现在堤坝 房屋等基础产生的地基渗漏 基坑开挖过程中产生流沙和管涌 因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施 4 改善动力特性地基的动力特性表现在地震时粉 砂土将会产生液化 由于交通荷载或打桩等原因 使邻近地基产生振动下沉 因此需要研究和采取使地基土防止液化 并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施 5 改善特殊土的不良地基的特性主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理的措施 换填法 当建筑物基础下的持力层比较软弱 不能满足上部结构荷载对地基的要求时 常采用换土垫层来处理软弱地基 即将基础下一定范围内的土层挖去 然后回填以强度较大的砂 碎石或灰土等 并夯实至密实 预压法 预压法是一种有效的软土地基处理方法 该方法的实质是 在建筑物或构筑物建造前 先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载 使土体中孔隙水排出 孔隙体积变小 土体密实 提高地基承载力和稳定性 堆载预压法处理深度一般达10m左右 真空预压法处理深度可达15m左右 强夯法 强夯法是法国L 梅纳 Menard 1969年首创的一种地基加固方法 即用几十吨重锤从高处落下 反复多次夯击地面 对地基进行强力夯实 实践证明 经夯击后的地基承载力可提高2 5倍 压缩性可降低200 500 影响深度在10m以上 振冲法 振冲法是振动水冲击法的简称 按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类 振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用 置换后填料形成的桩体与土组成复合地基 在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用 振冲法的处理深度可达10m左右 深层搅拌法 深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械 在地基中将水泥和土体强制拌和 使软弱土硬结成整体 形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙 处理深度可达8 12m 施工过程 定位 沉入到底部 喷浆搅拌 上升 重复搅拌 下沉 重复搅拌 上升 完毕 砂石桩法 动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称 振动沉管砂石桩就是在振动机的振动作用下 把套管打入规定的设计深度 夯管入土后 挤密了套管周围土体 然后投入砂石 再排砂石于土中 振动密实成桩 多次循环后就成为砂石桩 也可采用锤击沉管方法 桩与桩间土形成复合地基 从而提高地基的承载力和防止砂土振动液化 也可用于增大软弱粘性土的整体稳定性 其处理深度达10m左右 土或灰土挤密桩法土桩及灰土桩是利用沉管 冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔 然后向孔内夯填素土或灰土成桩 成孔时 桩孔部位的土被侧向挤出 从而使桩周土得以加密 土桩及灰土桩挤密地基 是由土桩或灰土桩与桩间挤密土共同组成复合地基 土桩及灰