采矿工艺中特殊性土的处理方式

主讲人：韩立华中南大学资源与安全工程学院1第七章特殊土的工程性质一、土的分类二、特殊土的工程性质2土是第四纪以来地壳表层的最新沉积物，未经胶结成岩，常称为松散土。一、土的分类土的颗粒分组：《铁路工程岩石分类标准》碎石类土砂类土粉土粘性土按颗粒级配，土分为3残积土坡积土冲积土淤积土风积土崩积土等按土的成因，土分为4

特殊土是具有特殊的成分、状态、结构特征，而且具有特殊工程性质的土。黄土膨胀土软土冻土红粘土盐渍土填土等特殊土5二、特殊土的工程性质（一）黄土（二）膨胀土（三）软土（四）冻土6黄土是在干干旱干、半干干旱干气候干条件干下形干成的干第四干纪的干一种干松散干的特干殊土干。（一干）黄干土7黄土干的特干征I.颜色干为淡干黄、干褐色干或灰干黄色；II干.粒度干成分干以粉干土为干主，约占干有6干0%干~7干0%干，一干般不干含＞干0.干25mm的颗干粒；II干I.含各干种可干溶盐，富干含碳干酸盐干（Ca干CO3），可形干成钙干质结干核（干姜结干石）干；IV干.孔隙干多且干大，干结构干疏松；V.无层干理，干但有干垂直干节理干和柱干状节干理。天干然条干件下干能保干持近干于垂干直的干边坡干；VI干.具有干湿陷干性。8具有(Ⅰ～干Ⅴ)项特干征的干为标准干黄土，只干有其干中部干分特干征的干黄土干叫黄土干状土或黄土干质土干。具有干湿陷干性的干黄土干为湿陷干性黄干土。9黄土干的分干布黄土干在世干界上干的分干布面干积达干13干00干万km2，我国干的黄干土面干积是干世界干上最干大的干，达干64干万km2，比法干国和干瑞士干的面干积总干和还干要大干。黄干土最厚处约干41干0m左右干，在兰州干市七干里河干区西干津村。在干我国干，西干北、干中原干、华干北、干华东干、东干北等干地均干有分干布，干但主干要集干中在干黄河干的中干游—干—陕干、甘干、宁干、青干及山干西、干河南干一带干，其干厚度干各不干相同干。陕干甘地干区多干厚1干00干～2干00m，薄处干仅几干公分干。10黄土干高原干的自干然景干象11黄土干的分干类——按生干成年干代分干类下更干新世Q1（午城黄土干）中更干新世Q2（离石黄土干）上更干新世Q3（马兰黄土干）全干新干世Q41老黄干土新黄干土新近干堆积干的黄干土：全新干世Q4212黄土干的分干类——按生干成过干程分干类风积坡积残积洪积冲积干等13黄土干的分干类——按塑干性指干数IP分类黄土干质粘干土IP＞1干7黄土干质砂干粘土干7＜IP≤1干7黄土干质粘干砂土干1＜IP≤7黄土干质砂干土IP≤114黄土干的分干类——按湿干陷性干分类湿干陷干性非干湿干陷干性自重湿陷干性非自干重湿陷干性15划分干自重干湿陷干性黄干土和干非自干重湿干陷性干黄土干，对干工程干建设干有明干显的干现实干意义干。在自干重湿干陷性干黄土干地区修筑干的渠干道与渠干道平行干的裂干缝；管道干漏水后管道干断裂；路基干受水后局部干严重干坍塌；地干基干土很大干的裂缝干或倾干斜16黄土干的工干程性干质黄土干的粒干度成干分黄土干的比干重和干密度黄土干的含干水量黄土干的透干水性黄土干的压干缩性黄土干的抗干剪强干度黄土干的湿干陷性17粉粒约占干60~70干%，干其次干是砂干粒和干粘粒干。黄土的粒度成分18黄土结构干疏松干，密干度较干低，一干般：Gs≈2.干54干～2干.8干4；ρ≈1.干5～干1.干8g/干cm3；rd≈1.干3～干1.干6g/干cm3，与e有关一般干认为：rd＞1干.5g/干cm3时，一般干为非干湿陷干性黄干土黄土的比重和密度19黄土干的天干然含干水量干一般干为1干~3干8.干6%干，有干的干干燥地干区则干为1干~1干2%干。天然干含水干量低干的黄干土干湿陷干性较干强一般干认为：天然干含水干量>25干%时干，无干湿陷干性。黄土的含水量20黄土干的抗干剪强干度中等。一般c=3干0～干40干kP干a，j=1干5˚～2干5˚干，我国干北部干黄土干的j可达27干˚～干28干˚。黄土的透水性黄土的压缩性黄土的抗剪强度黄土干的透干水性比一干般粘干性土干大。黄土干的压干缩性中等。212223天然干黄土干在一干定压干力的干作用干下，干受水干浸湿干后土干体结干构受干到破干坏而干发生干的下干沉现干象，干称为黄土干湿陷。黄土的湿陷性2425黄土干湿陷干性的干判定干方法黄土干的相对干湿陷干系数dsh=（干h2－h2’）干/h2dsh＜0.干02干，非湿陷干性黄干土0.干02≤dsh≤0.干03干，轻微湿陷干性黄干土0.干03＜dsh≤0.干07干，中等湿陷干性黄干土dsh＞0.干07干，强烈湿陷干性黄干土26自重干湿陷干性黄干土的干判定干方法室内干试验干法：室干内普干通固干结仪干中进干行。现干场干法：挖平底干方形干坑或干圆坑，边干长或干直径干大于干等于干黄土干层的干厚度干且不干应小干于1干0m。深干度一干般为50干cm，坑干底铺厚5干～1干0cm的砂或干砾，坑干内灌水，保干持水干深3干0cm。浸干水至干黄土干全部干饱和，湿陷干达到干稳定干时为干止。干其稳定干标准为最干后5干天的干平均干湿陷干量小干于1mm干。测出干自重干湿陷干量Dzś。27当Dzś≤7干cm时非自重干湿陷干性黄干土场干地；当Dzś＞干7c干m时干自干重湿干陷性干黄土干场地干。根据干野外干无载干荷试干坑浸干水试干验，干得出兰州干地区黄土明显干或强干烈的自重干湿陷干性；西安干、太干原黄土绝大干多数干为非自干重湿干陷性。28黄土干的湿干陷起干始压干力湿陷干起始干压力——对非干自重干湿陷干性黄干土，干其湿干陷性干需在干一定干的荷干载压干力作干用下干才会干表现干出来干，这干一使干得黄干土开干始表干现出干湿陷干性所干需的干压力干即为干黄土干的湿干陷起干始压干力。密度干越大粘粒干含量干越高土层干的埋干深越干大湿陷干起始干压力干愈大29湿陷干起始干压力干的确干定室内干压缩干试验野外干载荷干试验（单干双线干法）现场干常用干野外干简化干方法干。30防治干黄土干湿陷干的措干施①采用干物理干、化干学等干方法，提干高黄干土强干度，干降低干孔隙干度，干加强干其内干部联干结；Ⅰ强夯干法；Ⅱ挤密干法②防排干水。包干括排干除地干表水干和地干下水干。③换填干法。在干湿陷干性黄干土层干不厚干(1干～3m)干，下面干又是干硬土干层或干基岩干。换干填的干土是干砂夹干卵石干，回干填厚干度每干层1干5cm干，填后干浇水干再夯干实。④预浸干水法⑤深层干浸水干法31黄土干陷穴黄土干陷穴干的防治干措施有：①开挖干回填干、夯干实、干灌浆；②做好干地表干排水干工程。防止干水流干渗漏是保干证建干筑物干稳定干的措干施之干一。天然干洞穴人工干洞穴这些干洞穴干使上干覆土干层陷干落32（二干）膨干胀土膨胀干土——是一干种粘干性土干，含干有较干多的干亲水干性粘干土矿干物，干吸水干膨胀干，遇干水崩干解或干软化干，失干水收干缩，干抗冲干刷性干能差干，这干种具干有较干明显干的胀干缩性干的土干称为膨胀干土。33膨胀干土的干特征（1干）颜色有灰干白、干棕、干红、干黄、干褐、干及黑干色；（2干）粒干度成干分中以粘干土颗干粒为干主，一干般在干50干%以干上，干最低干也要干大于干30干%，干粉粒干次之干，砂干粒最干少；（3干）矿干物成干分中粘土干矿物干占优干势，多干为伊干利石干、蒙干脱石干，高干岭石干含量干很少干；（4干）胀缩干强烈，膨干胀时干产生干膨胀干压力干，收干缩时干形成干收缩干裂隙干。长干期反干复胀干缩使干土体干强度干产生干衰减干；（5干）各干种成干因的干大小裂隙干发育；（6干）早干期生干成的干膨胀干土具干有超固干结性。34膨胀干土的干分布膨胀干土分干布很干广，干全世干界都干有分干布，干在我干国的干分布干也很干广。外界干条件干的改干变土中干水份干的变干化地基干产生干体积干变形基础干破坏干，建干筑物干、地干坪开干裂35膨胀干土的干季节干性湿干度变干化常引干起道干路隆干起、干路轨干移动干，泵干站、干电站干地基干基础干破坏干等。36膨胀干土的干成因干类型干及生干成年干代主要干为残积、坡积、洪积、湖积及混合干沉积类型干。生成干年代干：多干在上新干世N2～更新干世晚干期的Q3之间干。37强亲干水性多裂干隙性强胀干缩性强度干衰减干性快速干崩解干性弱抗干风化干性等膨胀干土的干工程干性质38膨胀干土的干工程干地质干问题干及防干治措干施1、干膨胀干土地干区的干路基主要干的病干害：边坡干变形和基床干变形抗剪干强度干的衰干减及承载干力的干降低边坡干溜坍干、滑干坡等干失稳干现象路基干长期干均匀干下沉干、翻干浆冒干泥等干病害严重干影响干行车干安全39防治干措施干：①为防干止边干坡变干形，干首先干要根干据路干基工干程地干质条干件，合理干确定干路堑干边坡干形式。一干般情干况下干，膨干胀土干边坡干要求干一坡干到顶干，坡干脚设干置侧干沟平干台；②采取干一定干的排水干措施，防干止地干表水干渗入干坡体干；③支干挡措干施：设干抗滑干挡墙干、抗干滑桩干、片干石垛干、填干土反干压等干；④坡干面防干护措干施：常干用的干有植干物防干护和干骨架干防护干。402、干膨胀干土地干区的干地基地基干的问干题：承载干力的干问题和建筑干物变干形的干问题特殊干性：干本身地基干承载干力较干低还要干考虑强度干衰减干，不仅干有土干的压缩干变形还有湿胀干干缩干变形干。41防治干措施：①防水干保湿干措施建筑干物周干围的干排水干条件干：加宽干散水干坡；设隔干水层干；加强干防漏干措施干；地下干热力干管道干等应干采取干隔热干层等干。含水干量的干变化干膨胀干土胀干缩变干形42②干建筑干物布干置和干基础干设计干措施选择干地形干平坦干地段，避干免引干起湿干度变干化；增加干基础干附加干荷载克服干土的干膨胀干；加大干基础干的埋干深；加强干结构干刚度及增设干沉降干缝等。43③干地基干处理干措施设置干土垫干层；采用支墩干板基干础或桩基等；石灰干加固干法44膨胀干土的特性和建干筑物干的损坏干特征找出规律干性和有干效的处理干措施45（三干）软干土软土——在静干水或干缓慢干流水干环境干中沉干积的干，天干然含干水量干大，干压缩干性高干，承干载力干低，干抗剪干强度干低的干软塑干－流干塑状干态的干粘性干土，干如淤干泥等干。46软土干的特干征⑴颜色多为灰绿干、灰干黑色、有干油腻干感，干能染干指，干有时干有腐干臭味干；⑵粒度干成分以粘粒为主干，约干占6干0～干70干%，干其次干为粉干粒；⑶矿物干成分多为伊利干石，高干岭石干次之干，含干有机干质，干有时干可高干达8干～9干%；⑷具海绵干状结干构，孔干隙比干大、干含水干量高干、透干水性干小、干压缩干性高干、强干度很干低；⑸具层理干构造，垂干直方干向沉干积有干明显干的分干选性干。47软土干的分干布软土干在我干国分干布很干广，干主要干是在沿海干地带及平原干低地、沼泽干地区，在干高原干山区干的古干代或干内湖干沼泽干地区干也常干遇到干软土干。48软土干的分干类沿海干沉积干型内陆干湖盆干沉积干型河滩干沉积干型沼泽干沉积干型滨海干相;泻湖干相;溺谷干相;三角干洲相49软土干的工干程性干质1.软土干的天然干含水干量较干高，持水干性强，透水干性差（竖向干渗透干系数干小于干水平干向渗干透系干数）；2.地基干承载干力很干低，抗剪干强度干也很干低，长期干强度干更低，这干与排干水固干结程干度有干密切干的关干系；3.软土孔隙干比高，一干般在干1.干0～干1.干8之干间，干有的干可高干达5干.8干（滇干池淤干泥）干；4.压缩干性高，沉降干量大；5.具有干触变干性；6.流变干性。50软土干的工干程地干质问干题和干防治干措施软土干地基干的变干形破干坏主干要是承载干力低，地基干变形干大或发生干挤出，造干成建干筑物干的破干坏。干且易产干生不干均匀干沉降。51在软干土地基设计干中，干经常干采取干以下措施：1.轻基干浅埋；2.减小建筑干物作干用于干地基干的压力；3.侧向干约束地基干土，干在四干周打干板桩干基础干；4.设置干反压干护道；5.若软干土层干＜2m，可采干用换土干法；6.另外干，还干有其它的一干些方干法，如：砂干井、干排水干砂垫干层、干爆破干排淤干、石干灰砂干桩、干柴排干、电干渗排干水等干。52在软干土地干区修干建铁路，主干要存干在地基干的沉干降和地基干的稳干定性问题干。53（四干）冻干土——干温度≤0干℃，并干含有干冰的干土层干。54季节干性冻干土受季干节影干响，冬冻干夏融，呈干周期干性冻干结和干融化干的土多年干冻土持续干三年干以上干处于干冻结干而不干融化干的土冻土干的分干类55季节干性冻干结层多年干冻土56多年干冻土57冻土干的分干布58季节干性冻干土的干主要干工程干地质干问题一般干来说干，土中干粉粒干或粘干粒含干量越干高，干含水干量越干大，干冻胀干性越干强。冻融干泥流冻结干时膨干胀，干融化干时下干沉。会造干成土干体开干裂、干路面干下凹干、翻干浆冒干泥等干。59季节干性冰干丘冰丘——在地干下水干埋藏干较浅干时，干季节干冻结干区不干断得干到水干的补干充，干地面干明显干冻胀干隆起干，形干成的干冰胀干山丘干，称干冰丘干。60在冻干土较干厚的干地区干，修干建各干类建干筑物干时，干采用干桩基干础，干打穿干冻土干基础干，但干要求干桩自干身抗干冻性干能高干，故干应做桩自干身的干冻融干力学干试验。季节干性冻干土的干分类根据土的干颗粒干组成分为干：不冻干胀土稍冻干胀土中等干冻胀干土极冻干胀土根据含水干量的干大小分为干：不冻干胀土弱冻干胀土冻胀干土强冻干胀土61多年干冻土干的工干程性干质整体干结构融陷干性不干大融陷干很大1.干多干年冻干土的干特征冻土干由土颗干粒、冰、水和气体四相干组成干。根据干土中冰的干分布干位置、形状干特征，冻干土结干构可干分为干：网状干结构层状干结构62多年干冻土干与其干上的干季节干性冻干土层干间的接触干关系称为多年干冻土干的构干造。衔接干型构干造非衔干接型干构造632.干多年干冻土干的工干程性干质①物理干及水干理性干质重度比重总含干水量相对干含冰干量64其中干：a.未冻干结水干含量WC=K干·WPb.总含干水量Wn=Wb＋W干cc.相对干含冰干量Wi=Wb/Wn65②力学干性质一般温度干越低干，含干水量干越大干，强干度越干大。长期干荷载干作用干下的冻干土极干限抗干压强干度比瞬时荷载干下的干抗压干强度干要小许干多倍；冻干土融干化后干的抗干压强干度与干抗剪干强度干均显干著降干低。66③干冻土干的变干形性干质a．冻胀干性被破干坏的干公路影响干冻胀干性的因素温度土的干颗粒干大小含水干量等一般干来讲干，土颗干粒越干粗，干含水干量越干小，干冻胀干性就干越小；反干之越干大。67土的干冻胀干性的干大小干用冻胀干率n来表干示，干即：☆按n值的干大小，我干们可干将冻干土分干为四干类：强冻干胀土n＞干6%冻胀干土干6干%≥n＞干3.干5%弱冻干胀土干3干.5干