特殊土地基工程特性及地基处理方法

特殊土地基◆湿陷性黄土地基◆膨胀土地基◆冻土地区基础工程

在我国不少地区，分布着一些与一般土性质有显著不同的特殊土。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，使它们具有一些特殊的成分、结构和性质。当用其作为建筑物的地基时，如果不注意这些特点就会造成事故。通常把那些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。特殊土种类很多，大部分都具有地区特点，故又有区域性特殊土之称。我国主要的区域性特殊土包括湿陷性黄土、膨胀土、软土和冻土等。下面将主要介绍湿陷性黄土、膨胀土和冻土的一些主要特征，对建筑物可能造成的危害以及用作地基时所应采取的工程措施。◆湿陷性黄土地基一、黄土的特征和分布

黄土是一种第四纪沉积物，具有一系列内部物质成分和外部特征，不同于同时期的其它沉积物。黄土具有以下全部特征：

1.颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄色；

2.颗粒组成以粉粒(0.05-0.005mm)为主，含量一般在60%以上，几乎没有粒径大于0.25mm的颗粒；

3.

孔隙比较大，一般在1.0左右；黄土的分类

黄土按成因分为原生（或典型）黄土和次生黄土。一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土。原生黄土经过流水冲刷、搬运重新沉积而形成的具有层理含较多砂粒以至细粒的黄土称次生黄土。4.富含碳酸钙盐类；

5.

垂直节理发育；

6.一般有肉眼可见的大孔隙。当缺少其中一项或几项特征的称黄土状土。黄土的分布

黄土分布很广，面积达1300万平方公里，约占陆地总面积的9.3%。世界各大洲黄土覆盖面积占总面积的比例为：欧洲7%，北美5%，南美10%，亚洲3%，此外，在澳大利亚、北非也有零星分布。我国黄土分布面积635280平方公里，占世界黄土分布总面积的4.9%左右，主要分布在北纬33-47度，以34-45度之间最为发育，属于干旱、半干旱气候类型。

我国湿陷性黄土分布面积约占我国黄土分布总面积的60%左右，为27万平方公里，大部分在黄土中游地区，北起长城附近，南达秦岭，西自乌鞘岭，东至太行山，即北纬34-41度，东经102-114度之间。

湿陷性黄土一般都覆盖在下卧的非湿陷性黄土层上，厚度以六盘山以西地区较大，达30米，六盘山以东地区稍薄，如汾渭河谷多为几米至十几米，再向东至河南西部则更少，并且有非湿陷性黄土位于湿陷性黄土层之间。二、黄土湿陷发生的原因和影响因素

对黄土湿陷的原因和机理的各种不同论点，可以归纳为内因和外因两个方面。内因主要是由于土本身的物质成分（颗粒组成、矿物成分和化学成分）和其结构，外因则是水和压力的作用。1.毛管假说

Terzaghi指出当潮湿砂土内的不连续水分积聚在颗粒接触点时，相邻颗粒孔隙中水和空气交界处的表面张力，使土粒拉在一起。水浸入土中后，表面张力消失，于是砂土溃散。有的学者曾用这种观点来解释黄土的湿陷，以后遭到反对。J.G.Dudley认为毛细压力是黄土中形成细粉粒粘结和絮凝粘粒粘结的重要因素。黄土中的毛细作用是存在的，但将其作为湿陷的主要原因值得商榷。常宝琦曾用风干的扰动土样制成试件，虽然破坏了毛细管通道，消除了弯液面作用，仍然有很大的的湿陷性。2.溶盐假说

黄土中存在大量的可溶盐。当黄土的含水量较少时，易溶盐处于微晶体状态，附着在颗粒表面，起着一定的胶结作用。这种胶结作用是黄土加固内聚力的一部分，受水浸湿后，易溶盐溶解，这部分强度就丧失了，因而产生湿陷。我国湿陷性黄土中的易溶盐含量都较少，不是组成加固内聚力的主要部分，难溶盐含量虽高，但其溶解很缓慢，因此，较多的观点认为易溶盐的溶解不是产生湿陷的主要原因。3.胶体不足说认为黄土的湿陷性是含有小于0.05mm颗粒含量小于10%的土所固有的性质，这种土缺少胶体部分；如果有显著数量的胶体，则膨胀可防止湿陷的发生。朱海之认为当粘粒含量大于15-20%时黄土不具有湿陷性，但发现兰州西盆地北岸二级阶地上的黄土粘粒含量大于30%，却湿陷性强烈。4.水膜楔入说

低含水量黄土在细颗粒（主要是粘粒）表面上包裹着的结合水膜一般很薄，溶解在其中的阴、阳离子的静电引力较强，将表面带负电荷的粘粒连接起来，形成一定的凝聚强度。当水进入土中时，结合水膜变厚，象楔子一样将牢固连接的颗粒分开，使土粒表面产生膨胀，体积增大，引力减弱，凝聚强度降低，因而产生湿陷。水膜楔入说能较好地解释黄土在水一进入就会立即发生湿陷这一现象；但是，还不足以解释各种复杂的湿陷现象的（如湿陷性的强弱、自重湿陷与非自重湿陷等）产生。5.欠压密理论黄土是在干旱或半干旱气候条件下形成的。风成黄土在沉积过程中，表面受大气降水的影响。在干燥少雨的条件下，大气降水浸湿带的厚度常少于蒸发影响带的厚度，a-a线以上土层在降水期，土中含水量较高，处于最优压密条件，但由于土层薄，自重压力小，未能得到有效压密。随黄土继续堆积，a-a线提高，在新的a-a线与b-b线之间的土层，大气降水影响不到，但蒸发过程继续进行。由于水分减少，盐类析出，胶体凝结产生了加固内聚力。bbaaabba虽然股上覆苍土层嗽压力波增大竖，但出不足桥以克邀服土咏中形亲成的茎加固盆内聚钥力，谦因而夫成为欠压仅密状堡态。如庭此循鲜环往把复，扫使得誓堆积梢的欠燥压密武土层肚越来兼越厚浅，一逼旦水挪浸入渠较深茎，加浸固内穿聚力满消失恭，就晌产生境湿陷河。当降堵水量浪少，瓣干旱炊期长炊时，更欠压召密程台度大机，而泪且欠遮压密度土层膜也较猛厚；沟反之输，黄妥土欠农压密筒程度另就弱池，形去成的冬欠压机密土暗层也曾较薄。欠碎压密前论易起于解称释我购国黄码土为习什么互西北费部湿怖陷性袄强，童东南稻部弱们这一洞规律籍。三、千黄土没湿陷搂性的评判定毫和地沸基的史评价（一诊）黄烟土湿室陷性访的判庄定黄土筛湿陷羽性在雨国内虾外都畜采用湿陷逝系数s值来伍判定疫，s可通旬过室内谣浸水娇压缩疑试验测定致。把誓保持咬天然傍含水主量和角结构造的黄付土土毒样装访入侧世限压盲缩仪就内，半逐级旦加压俊，达乓到规泡定试澡验压暑力，嘱土样受压缩五稳定殊后，侵进行妈浸水枯，使祝含水参量接粥近饱忙和，躬土样卖又迅裹速下芹沉，隙再次糊达到贤稳定粮，得滩到浸皮水后迟土样止高度垫，由散下式休求得汉土的设湿陷穗系数s：按照提国内弯各地臂经验恋采用s=0派.0宫15作为缸湿陷询性黄偷土的遥界限遥值，s≥0遮.0怪15定为能湿陷瓶性黄论土，骨否则衫为非杯湿陷序性黄箩土。湿同陷性屡土层栏的厚象度也流是用责此界象限值皮确定底的。替一般爹认为0.虹01祸5≤s≤0.千03为弱湿陷尖性黄寺土，0.尾03柳<s≤0拌.0两7为中等湿陷望性黄严土，s>0尖.0悠7为强湿陷惠性黄商土。（二累）湿妥陷性禽黄土缴地基湿陷努类型的划袭分自重央湿陷骗性黄咱土浸牺水后租，在饿其上预覆土冤自重黑压力篇作用权下，使迅速总发生贞比较龙强烈故的湿益陷，翻要求祝采取伍较非边自重芦湿陷沃性黄扰土地厌基更纹有效疗的措刑施，炊保证用桥涵惨等建拦筑物极的安唐全和臣正常调使用坟。《湿陷炸性黄辩土地选区建根筑规挪范》用计携算自重往湿陷叙量zs来划叼分这纽奉两种层湿陷圾类型例的地睡基，zs(c俘m)按下阅式计权算：当计乏算自款重湿烛陷量刷或实浸测自变重湿凉陷量辈小于透等于70线mm时，对应定致为非跳自重脱湿陷汁性黄辆土场谈地；遗当其穗大于70箩mm时，俗应定陶为自贡重湿厚陷性裳黄土梯场地锣。（三击）湿卵陷性览黄土放地基湿陷的等级的判足定湿陷扰性黄闪土地独基的扣湿陷漏等级腔，即康地基指土受甩水浸唇湿，岸发生阅湿陷束的程碗度，超可以它用地托基内押各土缠层湿危陷下材沉稳症定后某所发匙生湿询陷量岁的总携和（透总湿挡陷量芽）来延衡量碗，总足湿陷税量越时大，个对桥庸涵等释建筑之物的痕危害适性越饭大，折其设趁计、晶施工股和处蚊理措恢施要肆求也抛应越屯高。《湿陷漠性黄冤土地围区建涝筑规忠范》对地基谈总湿凭陷量s（cm）用胶下式君计算舱：湿陷寻性黄炒土地刚基的湿陷嚼等级，可闪根据碌地基拉总湿生陷量s和计悬算自赵重湿纳陷量zs综合坦，按艘下表去判定摊。当s小于5c盯m时，研可按殖非湿晴陷性曾黄土抛地基泛进行挺设计赚和施畜工。扬也可哈以采主用野惩外浸验水荷屯载试朵验确敌定黄秒土地蔑基的两湿陷杠系数创、湿碧陷类估型和阔等级浆，但丘工作彻量较饰大，冠较少夏采用甩，仅筹对自奖重湿尾陷性翠黄土努地基柏的鉴羡别，疫有较单大参砍考价道值。四、报湿陷膜性黄猛土地桃基的柱处理湿陷衔性黄赌土地悦基处挺理的摔方法供很多元，在外不同盛的地学区，帅根据氧不同游的地钱基土违质和醋不同咳的结智构物陕，地鲜基处较理应制选用烂不同颈的处选理方中法。在勘煤察阶蔬段，罩经过拔现场今取样栋，以妈试验掩数据昏进行勉分析蜂，判紧定属始于自重莫湿陷浙性黄逃土还滤是非多自重面湿陷药性黄认土，以酒及湿陷撑性黄穗土层危的厚浩度、嫌湿陷晕等级尾、类趟别后，粉通过革经济暮分析雁比较算，综祖合考管虑工软艺环蹄境、龄工期仅等诸句多方裙面的讯因素。最浩后选张择一举个最秃合适槐的地糕基处认理方例法，晒经过撑优化受设计光后，群确保昌满足袖处理毁后的大地基字具有裁足够册的承烂载力伟和变幼形条堆件的穗要求院。所采负用方损法的纱有：重锤志表层哲夯实内和强达夯土垫烈层土挤惠密桩桩基峡础化学侦加固忠法其它块加固吃方法(预浸败水法然、热品加固成法、搂水下握爆破恩法、水电火宅花加尊固法残）◆膨胀喝土地兴基膨胀澡土也逗是一浆种很寻重要绵的地戏区性挣特殊吵土类麻，按暮照我毛国《膨胀构土地框区建块筑技雷术规龄范》（GB暂J1微12庆--滴87）（猴以下堡简称《膨胀默土规翁范》）中惧的定关义，膨胀奇土应傍是土贡中粘这粒成泪分主形要由屿亲水数性矿重物组船成，点同时共具有澡显著族的吸符水膨把胀和销失水须收缩渔两种叼变形言特性求的粘删性土。众清所周隐知，谎一般希粘性民土也说都有讲膨胀呈、收困缩特赔性，根但其结量不坡大，绵对工悼程没繁有太廉大的淹实际睛意义灵；而易膨胀咐土的鉴膨胀—收缩—再膨漏胀的胸周期祖性变雅形特钳性非灭常显蓬著，捡并常骆给工因程带树来危喘害，侮因而誉工程故上将顶其从忍一般魄粘性亮土中兵区别胆出来阴，作真为特港殊土厉对待扬。膨胀宜土在晋我国螺分布城范围鼓很广，据钓现有策的资界料，贤广西呆、云座南、晨湖北胶、安烂徽、偏四川费、河渡南、哑山东劈燕等20多个哈省、孩自治崭区、鞋市均柱有膨做胀土妖。国竭外也唐一样须，如场美国戴，50个州消中有劳膨胀遇土的姨占40个州许，此捡外在淘印度悠、澳绩大利胶亚、科南美询洲、炒非洲宅和中滨东广滥大地涝区，舞也都响有不事同程陡度的圆分布晌。目魄前膨序胀土纷的工恢程问远题，嗽已成甚为世档界性谷的研珍究课发题。一、姻膨胀恨土的借判别划和膨贯胀土碌地基肺的胀傍缩等缝级（一嘉）影红响膨踢胀土锹胀缩逆特性乖的主浩要因竹素影响床膨胀思土胀避缩性责质的水内在哑机制借，主樱要是号指矿查物成狐分及固微观法结构挥两方姐面。扇实验茫证明笼，膨劫胀土功含大骑量的猎活性拨粘土鸭矿物史，如蒙脱诱石和年伊利贪石，尤贷其是聚蒙脱霸石，雹在低悲含水府量时尿对水慌有巨射大的样吸力这，土薄中蒙珍脱石炎含量滨的多庸寡直赞接决势定着尝土的屠胀缩矛性质成的大逗小。源除了法矿物矩成分脾因素诵外，尸这些级矿物互成分富在空羊间上粱的联关结状软态也钓影响烂其胀菜缩性贼质。严经对壮大量汇不同规地点含的膨决胀土播扫描痛电镜熟分析座得知彻，面—面连鸦接的盯叠聚颈体是哲膨胀肌土的挪一种品普遍顷的结廊构形元式，搁这种郊结构活比团穴粒结乳构具时有更阔大的为吸水辱膨胀肯和失怨水吸喉缩的温能力亚。影响典膨胀茂土胀妨缩性贞质的最大团外界鸟因素是水对妹膨胀死土的诞作用，或居者更玩确切纺地说塘，水歇分的丧迁移北是控另制土僚胀、尊缩特拾性的题关键熔外在网因素丸。因啦为只服有土谈中存佛在着拖可能仪产生间水分彼迁移此的梯爷度和尘进行倒水分印迁移政的途扣径，灵才有之可能遭引起盯土的幻玉膨胀楚或收燃缩。他尽管稀某一脸种粘碧土具膛有潜久在的著较高壁的膨妄胀势骂，但遍如果皂它的鸭含水衣量保刘持不惩变，省则不轨会有毕体积遮变化旬发生职；相痕反，偷含水糖量的畜轻微锋变化活，哪线怕只牛是1%孔-2蛛%的量与值，未实践朝证明迹就足林以引添起有拣害的怠膨胀宇。因哥此，意判断嘱膨胀繁土的觉胀缩敢性指恶标都扰是反掌映含崭水量泽变化塘时膨阵胀土颗的胀驼缩量慌及膨短胀力秤大小苦的。（二帖）膨慌胀土最的胀斑缩性灾指标1．自摩由膨拉胀率ef将人毯工制毅备的订磨细胳烘干遗土样闪，经某无颈喊漏斗糊注入派量杯拖，量寒其体伴积，装然后竞倒入俩盛水洒的量竹筒中朗，经残充分鼓吸水拖膨胀皆稳定陪后，站再测独其体品积。轧增加宰的体恳积与秧原体隆积的细比值ef称为自由热膨胀加率。2．膨超胀率ep与膨概胀力Pe膨胀闷率表示脖原状层土在火侧限黎压缩奏仪中科，在争一定苍压力答下，侍浸水周膨胀钉稳定称后，持土样勒增加母的高播度与攀原高酬度之吩比。以各筋级压恋力下乓的膨童胀率ep为纵马坐标获，压悠力p为横尝坐标帮，将佩试验度结果病绘制携成p-ep关系骂曲线光，该自曲线爷与横送坐标本的交痕点Pe称为试样丧的膨崭胀力，膨先胀力忌表示幅原状烧土样焰，在地体积搅不变暴时，禾由于鹿浸水哗膨胀艇产生锐的最紫大内慨应力进。膨巾胀力浮在选探择基狱础型艘式及清基底御压力虑时，傍是个峰很有植用的忧指标辜。在朋设计核上如底果希外望减游少膨阶胀变夫形，延应使雾基底真压力蜻接近裙于膨他胀力努。3．线悟缩率s与收希缩系锻数s膨胀筛土失运水收欺缩，粉其收欢缩性必可用尤线缩涛率与继收缩悬系数蛮表示摩。线除缩率s是指劲土的竹竖向遭收缩偷变形剩与原毅状土历样高赌度之味比。根据霞不同雁时刻嫌的线黑缩率扇及相殿应含掠水量就，可野绘成嘴收缩扯曲线鬼，利冬用直抽线收振缩段杂可求建得收播缩系溪数s，其打定义触为：稠原状墙土样原在直嫁线收孝缩阶闹段内隙，含锯水量移每减芳少1%时所堵对应驳的线喉缩率遗的改烦变值拔，即掠：（三西）膨饥胀土鸦的判孟别根据信我国痒十余源年来盲的实企践经喇验，筝判别逃膨胀笑土的陵主要盛依据闯是工腿程地竿质特插征与毙自由耻膨胀净率。帖因此《膨胀籍土规完范》中规抓定，凡具沸有下失列工喊程地茄质特域征的值场地么，且额自由辱膨胀扬率ef≥4红0%的土郑应判社定为挥膨胀灿土。1．裂晶隙发担育，锦常有索光滑矩面和矛擦痕穿，有劈燕的裂晴隙中稻充填月着灰万白、安灰绿成色粘途土。匆在自脚然条迈件下淋呈坚周硬或既硬塑弄状态预；2．多恨出露担于二娱级或愉二级腐以上阁阶地红、山雀前和第盆地僻边缘逗丘陵兵地带伴，地境形平作缓，咱无明大显自困然陡挺坎；3．常分见浅枪层塑矩性滑罚坡、粪地裂朋，新保开挖许坑（门槽）掉壁易袋发生像坍塌蜜等；4．建楼筑物妖裂缝衫随气武候变这化而蔽张开尊和闭编合。1．换疗土垫傲层2．合藏理选漫择基牵础埋泻置深埋度3．石轻灰灌满浆加来固4．合付理选叔用基世础类败型5．合晴理选截择施宇工方党法（四沙）膨盒胀土沾地基枯上桥娃涵基克础工恨程设乒计与升施工锻应采取佳的措猴施◆冻土屠地区绒基础怒工程一、摧冻土傍的定环义冻土近是一行种温勾度低绢于零旦摄氏牌度且庆含有秀冰的蚊岩土湖。冻纹土是厌一种铲对温循度十圣分敏译感且鸡性质邀不稳增定的主土体柱。冻吹土中巡寿的冰朵可以魂冰晶造或冰责层的屋形式依存在肿，冰暮晶可攻以小虽到微逝米甚滑至纳班米级衣，冰陪层可胁厚到武米或庸百米耗级，崭从而症构成扮冻土夏中五经花八屈门、腰千姿虽百态撑的冷踢生构名造。二、秤冻土潜的分缴布地球坏上多斤年冻疏土的港分布势面积锡约占枯陆地拔面积洋的23续%，主浊要分爽布在崇俄罗召斯、洪加拿奏大、扁中国用和美吴国的泻阿拉休斯加涉等地革。我润多年物冻土费主要总处于露高山街多年猫冻土荐带和俭不连仁续多爱年冻纠土带独，多幸年冻四土面越积约完为20餐6.痒8×南10巧4平方核公里胸仅次伸于原佛苏（10跃00肝×1烤04平方躁公里酿）和弹