基础工程-7特殊土地基

第7章特殊土地基1概

述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。特殊土的种类很多，并且具有明显的区域性特征。常见的特殊土可分为软土、膨胀土、黄土、盐渍土、冻土、红粘土等。主要内容软土膨胀土黄土盐渍土冻土红粘土2软土及其工程性质2.1软土软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。2.2

软土成因滨海沉积——滨海相、泻湖相、溺谷相、三角洲相表层广泛分布一层由近代各种营力作用生成的黄褐色粘性土的硬壳；下部淤泥呈深灰色或灰绿色，间夹薄层粉砂；含有贝壳及海洋生物残骸6在稳定湖水期逐渐沉积而成，沉积物与周围岩性基本一致；沉积物中夹有粉砂颗粒，呈明显的层理；淤泥结构松散，呈暗黑或灰黑色，厚度不均匀。（2）湖泊沉积——湖湘、三角洲相7（3）河滩沉积——河漫滩相、牛轭湖相成层情况较复杂，沉积物成分不均一，变化大，平面分布不规则；和厚度软土一般呈带状或透镜状，有时与砂或泥炭互层。牛轭湖景观（4）沼泽沉积——沼泽相2.3

我国软土的分布情况沉积类型主要分布区滨海沉积温州乐清弯、连云港等沿海现代海岸地区湖泊沉积洞庭湖、洪泽湖、太湖等内陆湖泊地区河滩沉积长江、珠江中下游及河口和淮河、松辽平原等沼泽沉积内

、东

小兴安岭、江苏盐城、泗洪一带及西南森林地区2.4

软土的工程性质高含水量，大空隙比压缩性高

抗剪强度低渗透性差流变性触变性3膨胀土及其工程性质3.1

膨胀土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。3.2

膨胀土的成因膨胀土沉积型热液蚀变型残积（风化）型3.2.1

残积（风化）型膨胀土由母岩风化产物在原地堆积或在重力作用下沿山坡堆积形成。具有高空隙比、高含水量和强烈胀缩的特点，造成的工程地质

最严重。3.2.2

沉积型膨胀土由母岩风化产物经水流（包括冰川）搬运形成，主要分布在半湿润、半干旱地区的沉积盆地中。3.2.3

热液蚀变型膨胀土由于热水和温泉与岩石相互作用导致岩石中长石等矿物分解转化为蒙脱石而形成的膨胀土。分布于近代火山活动频繁、温泉热水发育的地区。我国分布地区：内

阿巴旗地区3.3

膨胀土在我国的分布情况以膨胀土广泛分布于我国20多个省（市、区），其中、

、云南、广西的一些地区最为发育。3.4

膨胀土的工程性质（1）多裂隙性多裂隙构成的裂隙结构体及软弱结构面产生了复杂的物理力学效应，大大降低了膨胀土的强度，导致膨胀土的工程性质。（2）胀缩性——由蒙脱石含量决定吸水膨胀：道路或建筑物产生隆起等变形破坏失水收缩：地基不均匀沉降、路面开裂（3）超固结性沉积膨胀土在历史上往往经受过上部土层的侵蚀作用形成超固结土。边坡开挖卸荷作用裂隙扩展边坡失稳滑动破坏4黄土及其工程性质黄土的基本概念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。区分：原生黄土和次生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，强度也随之降低的黄土，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为自重湿陷性黄土；而需在自重和外荷载共同作用下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。214.2

黄土的基本特征颜色以黄色、褐黄色为主；颗粒组成以粉粒为主，含量一般在60%以上；富含碳酸钙盐类；天然剖面上具有垂直节理发育；一般具有肉眼可见的大孔隙，空隙比常大于1.0；具有湿陷性、易蚀性和易冲刷性等。234.3

黄土的成因（1）风成说在内陆干旱地区，高度风化的黄土物质经风力搬运向荒漠边缘推移，当遇到异向风或降雨时于地面堆积，经风化成土作用形成黄土。风积黄土25（2）水成说早期，随着盆地四周山坡降水流下并汇集于山间或三角洲处的黄土冲积物，堆积成黄土高原。26（3）多成因说多成因说认为各地区黄土形成的地质—地理环境以及这些环境的演化历史是不相同的。前我国学者提出土残积假说。流域黄土成因：冲积类型。点：分布于高原和高分水岭上的黄土274.3

中国黄土的分布我国的黄土面积是世界上最大的，达64万km2，在西北、中原、华北、华东、东北等地均有分布，但主要集中在

的中游——陕、甘、宁、青及山西、

一带，其厚度各不相同。284.4

黄土的工程性质湿陷性（黄土特有）黄土在自重或外部荷载的作用下，受水浸湿后，因土体结构破坏，而发生大量剧烈的附加下沉，即形成湿陷。崩解性新黄土孔隙较大，岩性疏松，浸入后很快全部崩解；老黄土孔隙较小，岩性紧密，则需经一段时间才崩解；多孔裂隙性黄土具有很高的孔隙度。黄土中的孔隙呈垂直或倾斜的管状，以垂直为主，上下贯通。29（4）强度衰减性黄土的强度随含水量的增大而减小。在天然含水率的情况处于较坚硬的状态，具有一定的强度。但浸湿后不易干燥，强度急剧下降，过湿则形成弹簧土。（5）渗透性黄土具有大孔隙垂直节理等特性，其垂直方向的渗透性比水平方向大；但粘粒含量较多的黄土成为透水不良或不透水的土层。5盐渍土及其工程性质5.1

盐渍土的定义盐渍土是岩土和碱土的总称，是指含盐量超过0.3%的土。按所含盐类可分为氯盐渍土、硫酸盐渍土、碳酸盐渍土。5.2

盐的来源与迁移；；盐的来源①

岩石中盐类的溶解②

工矿业废水的注入③海水的渗入。盐的迁移风力：沙漠等干旱地区；海水→内陆。水流：雨水、冰雪融水等；海水

。5.3

盐渍土的成因含盐地表水的蒸发在

地表蒸发下，水中盐分在地表或地表以下的一定深度范围内

，形成盐渍土。如：戈壁滩中的盐渍土含盐的

水含盐水在土的毛细作用下上升，如果在毛细管带范围内由于地表蒸发使得湿度降低或因地温降低，都会使毛细水中的盐分析出而生成盐渍土。含盐的海水滨海地区由于受到海潮侵袭、海水倒灌等，在海水蒸发后盐分析出留在土中，形成盐渍土。(4)

盐湖、沼泽由于新构造运动和气候的变化，一些内陆盐湖或沼干涸，生成大面积的盐渍土。(5)

人类活动的影响泽工业废水中 的盐类，这些废水渗入土中，随着水分的蒸发，所含盐分不断积聚形成盐渍土。(6)

其他原因风将含盐的砂土吹落到山前戈壁或倾斜平原处，积聚成新盐渍土层。植物根系汲取盐分，枯死后，盐分残留在土中。5.4

我国盐渍土的分布盐渍土在我国分布广泛，其中青海、、内蒙、、等省区分布比较集中，根据盐化程度和盐分组成可分为：(1)东部滨海盐土和海涂(2)黄淮海平原的盐渍土(3)东北平原的盐渍土半沙漠化地区的内陆盐土青、新

干旱地区的盐土我国盐渍土分布图5.4

盐渍土的工程性质(1)

溶陷性盐渍土浸水后不仅强度降低，而且伴随着土结构破坏，产生较大的溶陷变形，危害较大。(2)

盐胀性含水率较低的内陆盐渍土，在温度或含水率发生变化时会产生盐胀；处于饱和状态的盐渍土（滨海盐土）不会产生盐胀现象。(3)

腐蚀性盐渍土对基础或 设施的腐蚀，一般属于结晶性腐蚀，可分为物理腐蚀和化学腐蚀物理腐蚀：盐类结晶产生膨胀力，使得结构物由表及里逐渐疏松剥落。化学腐蚀：Cl-、SO42-等离子与混凝土材料发生化学反应，进而使 的钢筋锈蚀。6冻土及其工程性质6.1冻土概述冻土一般是指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的各种岩土。按岩土冻结时间的长短，冻土又可分为多年冻土与季节性冻土。6.2

冻土结构特征冻土是由矿物颗粒、冰、未冻水、气体组成的复杂的多相体系。矿物颗粒 冻土强度冰 冻土结构及性质未冻水

土的融态、塑态、冻结状态6.3

冻土的成因冻土形成以物理风化为主，而且进行得很缓慢，只有冻融交替时稍为显著，生物、化学风化作用亦非常微弱，元素迁移不明显，粘粒含量少，普遍存在着粗骨性。高山冻漠土粘粒的K2O含量很高，可达50g/kg，说明脱钾不深，矿物处于初期风化阶段。冻土成土

短，呈现出原始土壤形成阶段的特征。6.4

我国冻土的分布特征我国的冻土主要分布于高海拔、高纬度地区。多年冻土主要分布于东 小兴安岭、青藏高原、天山总以及阿尔泰山等地区，总面积约为215万km2，约占面积的22%；季节性冻土遍布长江流域以北10多个省区，总面积约占约占 总面积的48%。中国冻土分布冻土区占面积2/3非冻土区季节冻土占面积48%多年冻土占面积22%6.5

冻土的工程性质（1）冻胀性土冻结时土中原有水分冻结成冰，并在此过程中不断由水分向冰界面转移使土体膨胀。危害：地面隆起，建筑物变形破坏。涵洞冻

坏

变形的铁轨（2）融沉性冻土融沉性是冻土在融化过程中及融化后发生沉陷的特性。这是由于土中冰融化和部分水的排出而造成。危害：地基不均匀沉降、塌陷等7红粘土及其工程性质7.1

红粘土概述红粘土是石灰岩、白云岩等碳酸岩在炎热湿润的气候条件下，经风化作用形成的高塑性粘土。灰岩基岩红粘土云南东川的红粘土景观红粘土地貌云南东川的红粘土景观红粘土地貌气候条件气候变化大，年降水量大于蒸发量，因而气候潮湿，有利于岩石的机械风化和化学风化，风化的结果便形成红粘土。岩性条件主要为碳酸盐类岩石。构造条件当岩层褶皱、断层发育时、岩体破碎，易于风化形成红粘土。7.2

红粘土成因红粘土主要分布在北纬30°与南纬30°之间的热带、亚热带地区。我国红粘土分布广泛,

主要分布区在我国南方

区,

总出露面积达20余万平方公里。如云贵高原、

东部、广西、粤北及鄂西、湘西等地区的低山、丘陵地带顶部和