第七章 特殊土地基

.,第七章特殊土地基,7.1软土地基7.2湿陷性黄土地基7.3膨胀土地基7.4红黏土地基7.5山区地基7.6冻土地基7.7盐渍土地基,.,2,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0.5MPa1，不排水抗剪强度宜小于30kPa，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。,7.1软土地基,.,3,一、软土成因类型及分布,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。,.,4,二、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：场地和地基稳定性评价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。,.,5,三、软土地基的工程措施,利用表层密实的黏性土(“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,.,6,一、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。,7.2湿陷性黄土地基,.,7,分布,我国黄土面积64万km2，其中湿陷性黄土约占3/4。,.,8,二、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,黄土的结构是由集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。,.,9,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。,.,10,影响因素：黏粒含量孔隙比大小含水量大小外加压力,二、影响黄土地基湿陷性的主要因素,.,11,三、湿陷性黄土地基的评价,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（GBJ50025-2004）,.,12,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，s0.015定为湿陷性黄土，否则为非湿陷性黄土。,.,13,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1.5m）算起，10m以上的土层应用200kPa；10m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300kPa时，仍应用300kPa）；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。,.,14,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曲线上取0.015所对应的压力作为湿陷起始压力。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。绘制曲线。的确定方法与双线法相同。,湿陷起始压力确定,.,15,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。,.,16,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来划分这两种湿陷类型的地基，(cm)按下式计算：当7cm时为自重湿陷性黄土地基，7cm时为非自重湿陷性黄土地基。,.,17,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。,.,18,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。,.,19,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。,.,20,一、膨胀土的特点,定义：膨胀土是土中黏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。,7.3膨胀土地基,.,21,7.特殊土地基,分布,.,22,危害性：建筑物的开裂破坏具有地区性成群出现的特点。因建筑物在垂直和水平方向受弯扭，故墙上常出现交叉裂缝。膨胀土边坡不稳定，易产生浅层滑坡，引起房屋和构筑物开裂。,.,23,影响膨胀土胀缩变形的主要因素,内在因素矿物成分。膨胀土含大量的蒙脱石、伊利石等亲水性黏土矿物，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。黏粒含量土的干密度初始含水率土的结构,.,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。,.,25,蒙脱石,伊利石,高岭石,蒙脱石,白色蒙脱石,高岭石,.,26,二、膨胀土地基的评价,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。,.,27,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。,线缩率指土的竖向收缩变形与原状土样高度之比，表示为,.,28,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。,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。,.,29,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ef40%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。,.,30,膨胀土的膨胀潜势,膨胀土地基的胀缩等级,.,31,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。,.,32,三、膨胀土地基的工程措施,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,.,33,一、红黏土的形成与分布,红黏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、褐黄等色的高塑性黏土称红黏土。红黏土的分布主要分布在我国长江以南（即北纬33以南）的地区。,7.4红黏土地基,.,34,.,工程地质特征矿物化学成分：主要为高岭石、伊利石和绿泥石等黏土矿物。结构:黏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。,二、红黏土的工程特性,.,三、红黏土地区的岩溶和土洞,红黏土与岩溶、土洞之间有不可分割的联系，它们的存在可能严重影响建筑场地的稳定，并且造成地基的不均匀性。其不良影响如下：溶洞顶板塌落造成地基失稳。土洞塌落形成场地坍陷，溶沟、溶槽等低洼岩面处易于积水，使土呈软塑至流塑状态。基岩岩面起伏大，导致红黏土地基的不均匀性。岩溶水的动态变化给施工和建筑物造成不良影响。,.,四、红黏土地基的评价,地基稳定性评价地基承载力评价地基均匀性评价,.,38,五、红黏土地基,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,.,39,一、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。,7.5山区地基,.,40,二、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。,.,41,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,.,42,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,.,43,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,.,44,三、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。多位于黏性土层中。凡颗粒细、黏结大、胶结好、水理性稳定的土层，不易形成土洞；反之，则易形成。,.,45,.,46,处理措施桩基或沉井处理地表水和地下水挖填夯实灌填处理梁板跨越深基础,.,47,7.6冻土地基,.,48,冻土土壤温度低于0，土中水冻结成冰的土。具有负温或零度并含有冰的土（岩）体。冻土是矿物颗粒、冰、未冻水、气体组成的复杂的多相体系。,.,49,7.特殊土地基,中国冻土分布,季节冻土占国土面积48%,.,50,冻害冻胀融沉道路翻浆,.,51,冻土融土,冻结过程,水分迁移,水分补给,冰分凝,冻胀,冻胀的基本原理,.,52,一、冻土物理和力学性质,冻土的物理性质总含水量含冰量相对含冰量质量含冰量,体积含冰量,.,冻土的力学性质,融沉系数,冻胀量,基础侧面总的长期冻结力,.,54,二、冻土的溶陷性分级,根据计算融陷量及融陷系数对冻土的融陷性可分成以下5级,多年冻土按融陷量的划分,.,55,三、冻土岩土工程地质评价与地基处理,处理措施强夯法通风基础桩基础,.,56,一、盐渍土的形成和分布,定义当土中含盐量超过0.3，这种土就叫盐渍土。土中盐的来源岩石在风化过程中分离出少量的盐。海水入侵、倒灌等将盐渗入土中。工业废水或含盐废弃物，使土中含盐量增加。,7.7盐渍土地基,.,57,二、盐渍土的工程特征,氯盐渍土分布最广，地表常有盐霜与盐壳特征。氯盐类富吸湿性对混凝土、钢铁、木材、砖等建筑材料具有不同程度的腐蚀性。硫酸盐渍土地表常覆盖一层松软的粉状、雪状盐晶。硫酸盐渍土具有松胀和膨胀性硫酸盐渍土具有较强的腐蚀性对混凝土产生有害影响，对其它建筑材料，也具有不同程度的腐蚀作用。碳酸盐渍土遇水时产生强烈膨胀，使土的透水性减弱，密度减小，导致地基稳定性及强度降低，边