特殊区域性地质土类分布与性质讲义

第十章特殊土地基

特殊土：具有特殊工程地质的土类。各种天然形成的特殊土的地理分布存在着一定的规律，表现出一定的区域性，故又称区域性特殊土。

我国主要的区域性特殊土有：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、冻土、盐渍土等。

第一节软土地基

一、软土及其分布

软土：天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，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。

软土多为静水或缓慢流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其成因类型主要有滨海环境沉积、海陆过渡环境沉积（三角洲沉积）、河流环境沉积、湖泊环境沉积和沼泽环境沉积等。二、软土的工程特性1、触变性：尤其是滨海相软土一旦受到扰动（振动、搅拌、挤压或搓揉等），原有结构破坏，土的强度明显降低或很快变成稀释状态。2、流变性：软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体还会发生缓慢而长期的剪切变形，对地基沉降有较大影响，对斜坡、堤岸、码头及地基稳定性不利。3、高压缩性：软土的压缩系数大，压缩指数约为0.35－0.75。4、低强度：软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kPa，其变化范围约为5－25kPa。5、低透水性：软土的渗透系数小，在自重或荷载作用下固结速率很慢。同时，在加载初期地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度，延长建筑物沉降时间。6、不均匀性：由于沉降环境的变化，粘性土层中常局部夹有厚薄不等的粉土使水平和垂直分布上有所差异，使建筑物地基易产生差异沉降。三、软土地基的工程措施

（1）、充分利用表层密实的粘性土（一般厚约1－2m）作为持力层，基底尽可能浅埋。（2）、尽可能设法减小基底附加应力，如采用轻型结构、轻质墙体、扩大基础底面等。（3）、采用换土垫层或桩基础等，但应考虑欠固结软土产生的桩侧负摩阻力。（4）、采用砂井预压，加速土层排水固结。（5）、采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等处理方法。（6）、避免荷载局部集中、直接压在基础上。第三节湿陷性黄土地基

1、黄土的特征和分布黄土是我国地域分布最广的一种特殊性土类。其主要特征有：颜色呈黄色或褐黄色；颗粒以粉粒（0.075－0.005mm）为主（一般为55%以上）；具有肉眼可见的大孔隙，孔隙比在1.0左右；富含碳酸盐类；无层理，垂直节理发育；具有湿陷性和易溶性、易冲刷性。

我国黄土分布非常广泛，以黄河中游地区最为发育，多分布于甘肃、陕西、山西地区，青海、宁夏、河南也有部分分布。二、黄土的湿陷性及评价

湿陷性：是黄土最主要的工程特性。是指黄土浸水后在外荷载或自重的作用下发生下沉的现象。

湿陷性黄土可分为非自重湿陷性和自重湿陷性黄土两种。在外荷载作用下受水浸湿后发生湿陷，但在自重作用下受水浸湿后不发生湿陷的黄土称为非自重湿陷性黄土；在自重应力作用下受水浸湿后也能发生湿陷者称为自重湿陷性黄土。

三、湿陷性黄土地基的工程措施

以地基处理为主防止地基湿陷。具体有：

1、地基处理：破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或者部分消除地基的湿陷性。2、防水措施：消除黄土发生湿陷变形的外因。要求做好建筑物在施工及长期使用期间的防水、排水工作，防止地基土受水浸湿。3、结构措施：在建筑结构设计中采取适当措施，以减小建筑物的不均匀沉降或使结构能适应地基的湿陷变形。4、使用维护：使用期间，对建筑物和管道应经常进行维护和检修，确保防水措施的有效发挥，防止地基浸水湿陷。

上述措施中，地基处理是主要的工程措施。防水、结构措施是辅助措施。第四节膨胀土地基

膨胀土：指粘粒成分主要由亲水性矿物（粘土矿物）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。膨胀土的工程特征主要有：（1）、胀缩性：膨胀土吸水后体积膨胀，使建筑物隆起；失水体积收缩，造成土体开裂，建筑物下沉。（2）、崩解性：浸水后体积膨胀，发生崩解。（3）、多裂隙性：裂隙将土层分割成具有一定几何形状的块体，破坏了土体的完整性。（4）、超固结性：膨胀土天然孔隙比小，密实度大，初始结构强度高。（5）、风化特性：膨胀土受气候因素影响敏感，极易产生风化破坏作用。（6）、强度衰减性：强度经过多次干缩循环后，强度会大幅度衰减。

膨胀土地基工程措措施（一）、设计措施施（1）、正确选择场地地。避开地质条件件不良地段.（2）、采用适当的结结构措施提高建筑筑物适应地基变形形的能力。（3）、采用地基处理理方法减小或消除除地基胀缩对建筑筑物的危害，常用用的方法有换土垫垫层、土性改良、、深基础等。（二）、施工措施施在施工中应尽量减减少地基中含水量量的变化，做好排排水措施。雨季施施工应采取防水措措施。第五节山区区地基及红粘粘土地基（土岩组合地地基）当建筑地基的的主要受力层层范围内存在在有：（1）、下卧基岩岩表面坡度较较大的地基；；（2）、石牙密布布并有出露的的地基；（3）、大块孤石石地基三种种情况之一时时，则属于土土岩组合地基基。土岩组合地基基的主要工程程特性如下：：（1）、基岩表面面坡度较大，，上覆土层厚厚薄不均。（2）、石芽密布布并有出露的的地基，基岩岩表面凹凸不不平，易产生生过大的不均均匀沉降。（3）、大块孤石石或个别石芽芽出露地基，，在软硬交界界处极易产生生不均匀沉降降，造成建筑筑物开裂。一、土岩组合合地基土岩组合地基基的处理（1）、结构措施施：若建筑物物长度较大或或造型复杂，，为减小不均均匀沉降的危危害，宜用沉沉降缝将建筑筑物分开、缝缝宽30-50mm。必要时应加强强上部结构的的刚度，如加加密隔墙，增增设圈梁等。。（2）、地基处理理二、岩溶岩溶（喀斯特特）是指可溶溶性岩石（如如石灰岩、白白云岩、石膏膏、岩盐）等等受水的长期期溶蚀作用而而形成溶洞、、溶沟、裂隙隙、暗河、石石芽、漏斗、、钟乳石等奇奇特的地区及及地下形态的的总称。我国岩溶分布布较广，贵州州、云南、广广西等省最为为发育。岩溶区防护和和处理措施：：（1）、清爆换填填适用于处理顶顶板不稳定的的浅埋溶洞地地基。即爆开开顶板，挖去去松软填充物物，回填块石石、碎石、粘粘土或毛石混混凝土等，并并分层密实。。（2）、梁、板跨跨越对于洞壁完整整、强度较高高而顶板破碎碎的岩溶地基基，宜采用钢钢筋混凝土梁梁、板跨越。。（3）、洞底支撑撑用于跨度较大大，顶板具有有一定厚度，，但稳定条件件差时。在洞洞内用石砌柱柱、拱或钢筋筋混凝土柱支支撑洞顶。（4）、水流排导导采用排水隧洞洞、排水管道道等疏导地下下水。三、土洞地基基土洞：是岩溶溶地区上覆土土层在地表水水冲蚀或地下下水潜蚀作用用下形成的洞洞穴。土洞继继续发展，逐逐渐扩大，则则引起地表塌塌陷。土洞多位于粘粘性土层中．．砂土和碎石石土中少见。。有土洞和地表表塌陷时，可可采取如下措措施：（1）、地表、地地下水处理：：作好地表水水的截流、防防渗、堵漏，，杜绝地表水水渗入；对形形成土洞的地地下水，可截截流、改道，，防止土洞和和塌陷进一步步发展。（2）、挖填夯实实：1)浅层土洞，挖挖除软土后回回填块石或毛毛石混凝土。。2)地下水形成的的土洞和塌陷陷，挖填夯实实后做反滤层层，面层用粘粘土夯实。3)强夯破坏土洞洞。（3）、灌填处理理：在顶板上上钻孔，水冲冲将砂、砾石石灌入洞内，，或用压力灌灌注C15的细石混凝土土。（4）、垫层处理理：在基底夯夯填土碎石作作垫层，扩散散土洞顶板的的附加压力，，减小沉降;粘性土充填，，可避免地表表水下渗。（5）、梁板跨越越：土洞发育育剧烈，可用用梁、板跨越越土洞。（6）、桩基和沉沉井：当土洞洞较深时，可可用桩、沉井井或其他深基基础穿过覆盖盖土层，将建建筑物荷载传传至稳定的岩岩层上。四、红粘土地地基石灰岩、白云云岩等碳酸盐盐系出露区的的岩石在炎热热湿润气候条条件下，经长长期的成土化化学风化作用用（红土化作作用），形成成棕红、褐黄黄等色的高塑塑性粘土称红红粘土。不良工程特征征主要有：①、有时具有有胀缩性；②、厚度分布布不均；③、上硬下软软，从地表向向下由硬至软软明显变化，，接近基岩处处，土常呈软软塑或流塑状状态；④、岩溶现象象一般较为发发育。在工程建设中中，基础尽量量浅埋。考虑地基不均均匀沉降的影影响，采取相相应的措施。。为了清除红粘粘土中地基存存在的石芽、、土洞和土层层不均匀等不不利因素的影影响，应采取取换土、填洞洞、加强基础础和上部结构构整体刚度，，或采用桩基基和其他深基基础等措施。。红粘土裂隙发发育，在建筑筑物施工或使使用期间均应应做好防水排排水措施，避避免水分渗入入地基。五、冻土地基基温度≤0℃，含有冰，且且与土颗粒呈呈胶结状态的的各类土称为为冻土。分为为季节冻土和和多年冻土两两大类。季节性冻土：：是指地壳表表层冬季冻结结而在夏季又又全部融化的的土。我国华华北、西北和和东北广大地地区均有分布布。周期性的的冻结、融化化，对地基的的稳定性影响响较大。多年冻土：是是指冻结状态态持续2年或2年以上的土。。多年冻土常常存在地面下下的一定深度度。对季节性冻土土，工程上应应尽量减小其其冻胀力和改改善其周围冻冻土的冻胀性性，可采取如如下措施：①、采用较纯纯净的砂、砂砂砾石等粗颗颗粒土换填基基础四周冻土土并夯实；②、做好排水水措施；③、在基础侧侧涂刷工业凡凡士林、渣油油等改善表面面平滑度，减减小切向冻结结力；④、设置钢筋筋混凝土圈梁梁和基础梁，，控制建筑物物长宽比，增增强建筑物整整体刚度；⑤、改善基础础断面形状，，利用冻胀反反力的自锚作作用增加基础础抗冻拔能力力。多年冻土地基基，选用融化化原则或保持持冻结原则进进行处理。融化原则：即即容许基底以以下的多年冻冻土在施工和和使用期间处处于融化状态态，施工前采采用人工融化化压密或换填填碎、卵、砾砾石等进行处处理，换填深深度可达季节节融化深度或或受压层深度度。保持冻结原则则：即保持多多年冻土地基基在施工和使使用期间处于于冻结状态。。宜用于冻层层较厚，多年年地温较低和和多年冻土相相对稳定的地地带或按融化化原则处理有有困难时。施施工时时宜选在冬季季，并注意保保护地表植被被，或地表铺铺盖保温性能能较好的材料料，减少热渗渗入等。六、盐渍土地地基盐渍土系指含含有较多易溶溶盐（含量>0.3％），且具有有溶