特殊土的工程性質(zhì)供參考學(xué)習(xí)

1、For p ersonal use only in study and research; not for commercialuse特殊土的工程性質(zhì)土是地球表面尚未固結(jié)成巖的松散堆積物。 是自然歷史時(shí)期經(jīng)過各種地質(zhì)作 用形成的地質(zhì)體。土位于地殼的表層，主要是第四紀(jì)的產(chǎn)物，是人類工程經(jīng)濟(jì)活 動(dòng)的主要地質(zhì)環(huán)境。土是連續(xù)、堅(jiān)固的巖石在風(fēng)化作用下形成的大小懸殊的顆粒， 在原地殘留或經(jīng)過不同的搬運(yùn)方式， 在各種自然環(huán)境中形成的堆積物。我國(guó)幅員 廣大，地質(zhì)條件復(fù)雜，分布土類繁多，工程性質(zhì)各異。不同類別的工程，對(duì)土的 物理和力學(xué)性質(zhì)的研究重點(diǎn)和深度都各自不同。土的形成年代和成因?qū)ν恋墓こ?性質(zhì)有很大影響，

2、不同成因類型的土，其力學(xué)性質(zhì)會(huì)有很大差別，特殊土是指具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)或結(jié)構(gòu)特征 的土。我國(guó)的特殊土不僅類型多，而且分布廣，各種天然或人為形成的特殊土的 分布，都有其一定的規(guī)律，表現(xiàn)一定的區(qū)域性。在我國(guó)，具有一定分布區(qū)域和特 殊工程意義的特殊土包括：沿海及內(nèi)陸地區(qū)各種成因的軟土：主要分布于西北、 華北等干旱、半干旱氣候區(qū)的黃土；西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)的紅粘土； 主要分布 于南方和中南地區(qū)的膨脹土；高緯度、高海拔地區(qū)的多年凍土；以及鹽漬土、人 工填土和污染土等。一、軟土軟土一般指壓縮性大和強(qiáng)度低的飽和粘性土，多分布在江、河、海洋沿岸、 內(nèi)陸湖、塘、盆地和多雨的山間洼地。

3、軟土一般為外觀以灰色為主的細(xì)粒土，天 然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì) 土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。軟土在我國(guó)沿海地區(qū)分布廣泛，內(nèi)陸平原和山區(qū)亦有分布。我國(guó)東海、黃海、 渤海、南海等沿海地區(qū)，例如濱海相沉積的天津塘沽，浙江溫州、寧波等地，以 及溺谷相沉積的閩江口平原河灘相沉積的長(zhǎng)江中下游、珠江下游、淮河平原、松遼平原等地區(qū)。內(nèi)陸（山區(qū)）軟土主要位于湖相沉積的洞庭湖、洪澤湖、太湖、鄱 陽湖四周和古云夢(mèng)澤地區(qū)邊緣地帶， 以及昆明的滇池地區(qū)，貴州六盤水地區(qū)的洪 積扇等。工程性質(zhì)：1、高含水量和高孔隙性、軟土的高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性 和抗剪強(qiáng)度的重要因素

4、；2. 、滲透性弱、軟土滲透系數(shù)小、含水量大且呈飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對(duì)地基強(qiáng)度有顯 著影響；3、壓縮性高，。軟土均屬高壓縮性土，它隨著土的液限和天然含水量的增大 而增高。4. 、抗剪強(qiáng)度低軟土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)， 要提高軟土地基的強(qiáng)度，必須控制施工和使用時(shí)的加荷速度，特別是在開始階段 加荷不能過大，以便每增加一級(jí)荷重與土體在新的受荷條件下強(qiáng)度的提高相適應(yīng)，使孔隙水在充分排出的條件下，使土體得到正常的壓密，從而逐步提高其強(qiáng) 度。若土中水分將來不及排出，土體強(qiáng)度不但來不及得到提高， 反而會(huì)由于土中 孔隙水壓力的

5、急劇增大，有效應(yīng)力降低，而產(chǎn)生土體的擠出破壞。5具有明顯的結(jié)構(gòu)性。軟土一般為絮狀結(jié)構(gòu)，尤以海相粘土更為明顯。這種 土一旦受到擾動(dòng)，土的強(qiáng)度顯著降低，甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。我國(guó)沿海軟土的靈敏度 一般為4-10,屬于高靈敏度土。因此，在軟土層中進(jìn)行地基處理和基坑開挖， 若不注意避免擾動(dòng)土的結(jié)構(gòu)，就會(huì)加劇土體變形，降低地基土的強(qiáng)度，影響地基 處理效果。6較顯著的觸變性和蠕變性由于軟土的結(jié)構(gòu)性在其強(qiáng)度的形成中占據(jù)相當(dāng)重要的地位， 則觸變性也是它 的一個(gè)突出的性質(zhì)。軟土的蠕變性是比較明顯的。在長(zhǎng)期恒定應(yīng)力作用下，軟土 將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減。在主固結(jié)沉降完成之后，軟土 還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的

6、次固結(jié)沉降。最佳含水量不這種土質(zhì)如果在施工中出現(xiàn)在路基填土或橋涵構(gòu)造物基礎(chǔ)中，as易把握，極難達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度值，滿足不了相應(yīng)的密實(shí)度要求，往往會(huì)發(fā)生路 苴失穩(wěn)或過量沉陷。在軟土地基上修筑路堤，特別是橋頭引道，如不采取有效的 加固措施，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的坍滑或沉陷，一般地，除要確保新填筑路基的密 實(shí)度以減少沉降外，包括原地面的地基總沉降必須達(dá)到基本穩(wěn)定，沉降量大致達(dá) 到總沉降量的80%以上時(shí)，才容許鋪路面。軟土地基沉降嚴(yán)重時(shí)，不僅增加填方 數(shù)量，而且沉降或水平位移對(duì)臨近填土的橋臺(tái)、擋土墻、涵洞，甚至對(duì)附近的住 宅、農(nóng)田以及路線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。其危害性顯而易見，故盡量避免采用做為路

7、基。二、濕陷性黃土濕陷性黃土是在上覆土的自重壓力作用下， 或在上覆土的自重壓力與附加壓 力共同作用下，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉的黃土。黃土在我國(guó)分布很廣，其中濕陷性黃土約占 3/4,主要分布在黃河中游的甘肅、陜 西、晉、寧、河南、青海等省區(qū)。地理位置屬于干旱與半干旱氣候地帶。黃土是第四紀(jì)干旱和半干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物。顏色多呈黃色、淡灰黃色或褐黃色；顆粒組成以粉土粒為主，粒度大小較均勻，粘粒含量較 少；含碳酸鹽、硫酸鹽及少量易溶鹽；含水量小，；孔隙比大，且具有肉眼可見 的大孔隙；具有垂直節(jié)理，常呈現(xiàn)直立的天然邊坡。濕陷性黃土工程特征：1）塑性較弱；2）含水較少；

8、3）壓實(shí)程度很差，孔 隙較大；4）抗水性弱，遇水強(qiáng)烈崩解，膨脹量較小，但失水收縮交明顯；5）透水性較強(qiáng)；6）強(qiáng)度較高，因?yàn)閴嚎s中等，抗剪強(qiáng)度較高。黃土濕陷性的形成及影響因素（1）黃土濕陷性的形成原因內(nèi)在因素：黃土的結(jié)構(gòu)特征及其物質(zhì)組成。外 部條件：水的浸潤(rùn)和壓力作用。（2）黃土濕陷性的影響因素：黃土濕陷性強(qiáng)弱與 其微結(jié)構(gòu)特征、顆粒組成、化學(xué)成分等因素有關(guān)，在同一地區(qū)，土的濕陷性又與 其天然孔隙比和天然含水量有關(guān)，并取決于浸水程度和壓力大小。應(yīng)根濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，在一定的壓力下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕， 土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉，故在潤(rùn)陷性黃土場(chǎng)地上進(jìn)行建設(shè)， 據(jù)建筑物的重要

9、性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制 的嚴(yán)格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對(duì)建筑產(chǎn)生危害。 濕陷性黃土地基處理的目的主要是通過消除黃土的濕陷性，提高地基的承載力。常用的地基處理方法有：土或灰土墊層、土樁或灰土樁、強(qiáng)夯法、重錘夯實(shí)法、 樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法等。三、紅粘土紅粘土是指在亞熱帶濕熱氣候條件下，碳酸鹽類巖石及其間所夾的其他巖 石，經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。液限大于50%。上硬下軟，具明顯的收縮性，裂隙發(fā)育。經(jīng)再搬運(yùn)后仍保留紅粘土基本特征，液限大 于45%小于50%的土稱為次生紅粘土。紅粘土的特點(diǎn)一般是天然含水量高、孔 隙比大，液限和塑

10、性指數(shù)高，但抗水性強(qiáng)，壓縮性較低，抗剪強(qiáng)度也較高，可用作 土壩填料。東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的低 緩坡及坡腳地段。以及分布在黔、桂、 其厚度的變化與原始地形和下伏基巖面的紅粘土主要為殘積、坡積類型，也有洪積類型，其分布多在山區(qū)或丘陵地帶， 我國(guó)廣泛分布于的云貴高原、四川 山、斤陵地帶頂部和山間盆地、洼地、 滇等地古溶蝕地面上堆積的紅粘土層。 起伏變化密切相關(guān)。工程性質(zhì)5080%,塑限為3060%,塑性指數(shù)一1、高塑性和分散性，液限一般為 般為2050%。3、強(qiáng)度較高，多屬中壓縮性土或低壓縮性土2、高含水率、低密度，天然含水率一般為 30%60%,飽和度85%，密 實(shí)度低，大孔隙明顯，

11、孔隙比1.0;液性指數(shù)一般都小于0.4;堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)。處于堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)的紅粘土層，由于脹縮作用形成了大量裂隙，且裂隙的 發(fā)生和發(fā)展速度極快，在干旱氣候條件下，新挖坡面數(shù)日內(nèi)便可被收縮裂隙切割 得支離破碎，使地面水易侵入，土的抗剪強(qiáng)度降低，常造成邊坡變形和失穩(wěn)。4、不具濕陷性，但收縮性明顯，失水后強(qiáng)烈收縮，原狀土體縮率可達(dá)25%。 紅粘土具有這些特殊性質(zhì)，是與其生成環(huán)境及其相應(yīng)的組成物質(zhì)有關(guān)。在深度上，隨著深度的加大，紅粘土的天然含水率、孔隙比、壓縮系數(shù)都有 較大的增高，狀態(tài)由堅(jiān)硬、硬塑可變?yōu)榭伤?、軟塑，而?qiáng)度則大幅度降低。在水 平方向上，由于地形地貌和下伏基巖起伏變化，性質(zhì)變化也很大，地勢(shì)

12、較高的， 由于排水條件好，天然含水率和壓縮性較低，強(qiáng)度較高，而地勢(shì)較低的則相反。紅粘土雖然強(qiáng)度較高，壓縮性較小.但因與巖溶伴生.且含水量.液限均較 一般粘土高，具有脹縮性.因此不能直接進(jìn)行填筑的紅粘土，必須進(jìn)行處理，才 可以直接填筑。在處理紅粘土?xí)r，要緊密結(jié)合路基工程的特點(diǎn).尋找合適的壓實(shí) 標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的壓實(shí)工藝.使壓實(shí)后的路基具有較高的強(qiáng)度和較好的強(qiáng)度穩(wěn)定性， 只有滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求的紅粘土才能作為路基填料。紅粘土的處理措施一般 有：墊層置換法、土性改良法、包邊法等。紅粘土路基施工的應(yīng)注意：連續(xù)施工.避 免已壓實(shí)路基表面因暴露時(shí)間較長(zhǎng)，風(fēng)干失水出現(xiàn)龜裂。應(yīng)盡量避免雨季施工。 路堤施工前應(yīng)做好臨

13、時(shí)排水及防滲設(shè)施. 截?cái)嗔飨蚵返套鳂I(yè)區(qū)的水源，疏干地表 水。對(duì)紅粘土路基頂層采用脹縮性的粘土作為包邊土，包邊厚1. 5n左右，夯實(shí)后防止破面開裂及地表水的滲入。四、膨脹土膨脹土是指含有大量的強(qiáng)親水性粘土礦物成分，具有顯著的吸水膨脹和失水 收縮、且脹縮變形往復(fù)可逆的高塑性粘土。 膨脹土的脹縮性會(huì)導(dǎo)致建筑物開裂和 損壞，并造成坡地建筑場(chǎng)地崩塌、滑坡、地裂等嚴(yán)重的不穩(wěn)定因素。膨脹土一般 分布在盆地內(nèi)崗，山前丘陵地帶和二、三級(jí)階地上。大多數(shù)是上更新世及以前的殘坡積、沖積、洪積物，也有晚第三紀(jì)至第四紀(jì)的湖泊沉積及其風(fēng)化層。一般工程地質(zhì)特征膨脹土的液限、塑限和塑性指數(shù)都較大：膨脹土的飽和度一般較大，天然含

14、 水率較小，天然含水量接近或略小于塑限，一般呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。天然孔隙比 小，便其天然孔隙比隨土體濕度的增減而變化，即土體增濕膨脹，孔隙比變大； 土體失水收縮，孔隙比變小。影響膨脹土脹縮變形的主要內(nèi)在因素： 土的粘粒含量和蒙脫石含量、土的天 然含水量和密實(shí)度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。 主要外部因素：引起地基土含水量劇烈或反復(fù) 變化的各種因素，如氣候條件、地形地貌及建筑物地基不同部位的日照、通風(fēng)及局部滲水影響等。在天然條件下一般處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)， 強(qiáng)度較高，壓縮性較低，易被誤認(rèn) 為是 工程性能較好的土，但一旦地表水浸入或地下水位上升使含水量劇烈增大， 或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)時(shí)，土體會(huì)驟然強(qiáng)度降低、壓縮性增高

15、。在膨脹土地區(qū)進(jìn) 行工 程建筑，如果不采取必要的設(shè)計(jì)和施工措施，會(huì)導(dǎo)致大批建筑物的開裂和 損壞，甚至造成坡地建筑場(chǎng)地崩塌、滑坡、地裂。膨脹土建筑場(chǎng)地與地基的評(píng)價(jià)，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的地形地貌條件、膨脹土的分布 及其脹縮性能、等級(jí)地表水和地下水的分布、集聚和排泄條件，并按建筑物的特 點(diǎn)、級(jí)別和荷載情況，分析計(jì)算膨脹土建筑場(chǎng)地和地基的脹縮變形量、強(qiáng)度和穩(wěn) 定性問題，為地基基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)及其他工程設(shè)施的設(shè)計(jì)與施工提供依據(jù)。五、人工填土填土是一定的地質(zhì)、地貌和社會(huì)歷史條件下，由于人類活動(dòng)而堆填的土。性 質(zhì)很不均勻，分布和厚度變化上缺乏規(guī)律性；物質(zhì)成分異常復(fù)雜。有天然土顆粒， 有磚瓦碎片和石塊，以及人類活動(dòng)和生

16、產(chǎn)所拋棄的各種垃圾；是一種欠壓密土， 一般具有較高的壓縮性，孔隙比很大。往往具有浸水濕陷性。根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）,填土可劃分為素填土、 雜填土、沖填土三類。（1）素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性 土等一種或幾種材料組成的填土。一般密實(shí)度較差，但若堆積時(shí)間較長(zhǎng)，由于土的自重壓密作用，也能達(dá)到物的天然地基。素填土地基具 關(guān)鍵；密實(shí)度。如堆填時(shí)間超過10年的黏性土、超過5年的粉土、超過2年的砂土， 均具有一定的密實(shí)度和強(qiáng)度，可以作為一般建筑 有不均勻性，防止建筑物不均勻沉降是填土地基的（2）雜填土雜填土為含有大量雜物的填土，如建筑垃圾土、工業(yè)廢料土、生活垃圾土等。 以

17、生活垃圾和腐蝕性及易變性工業(yè)廢料為主要成份的雜填土， 一般不宜作為建筑 物地基；對(duì)以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料主要組成的雜填土， 采用適當(dāng)措施處理后 可作為一般建筑物地基。利用雜填土作為地基時(shí)應(yīng)注意：顆粒成分、密實(shí)度和平 面分布及厚度的不均勻性；2）工程性質(zhì)隨堆填時(shí)間而變化；3）結(jié)構(gòu)松散、干或稍濕的雜填土一般具有浸水濕陷性；4）含腐殖質(zhì)及水化物問題。（2）沖填土是由水力沖填泥砂形成的沉積土，如在整理和疏浚江河航道時(shí)，送至江河兩岸形成的填土。沖填土的含水量大，透水性較弱，排水固結(jié)差，一般呈軟塑或流塑狀態(tài)， 比同類自然沉積飽和土的強(qiáng)度低、壓縮性高。（3）沖填土（吹填土）沖填土由水力沖填泥砂形成的沉積土

18、， 即在整理和疏浚江河航道時(shí)，有計(jì)劃 地用挖泥船，通過泥漿泵將泥砂夾大量水分，吹送至江河兩岸而形成的一種填土。在我國(guó)長(zhǎng)江、上海黃浦江、廣州珠江兩岸，都分布有不同性質(zhì)的沖填土。沖填土的工程特性如下：1 ）沖填土的顆粒組成和分布規(guī)律與所沖填泥砂的來源及沖填時(shí)的水力條件 有關(guān)系。2）沖填土的含水量大，透水性較弱，排水固結(jié)差，一般呈軟塑或流塑狀態(tài)。3）沖填土一般比同類自然沉積飽和土的強(qiáng)度低，壓縮性高。填土在堆填方式、組成成分、分布特征及其工程性質(zhì)等方面，表現(xiàn)出一定的 復(fù)雜性。在一般的巖土工程勘察與設(shè)計(jì)工作中，如何正確評(píng)價(jià)、利用和處理填土 層，將直接影響到基本建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 當(dāng)填土應(yīng)用于地基時(shí)，如填 土的自重壓密尚未完成或土質(zhì)松軟不能滿足地基承載力和變形的要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行人工加固處理才能作為地基。填土地基處理方法多種多樣，選擇處理方法時(shí)應(yīng)根 據(jù)勘察測(cè)試成果，從建筑物種類、加固效果、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用、工程周期、環(huán)境影響等 方面并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合考慮。對(duì)一般建筑而言，當(dāng)填土厚度不大時(shí)，可采用換 填法和表層壓實(shí)法等淺層處理方法。如填土厚度較大，則可考慮用強(qiáng)夯法和振沖 擠密樁法加固地基。7以下無正文僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。Tobgjo Hjirogeft,KOTOpbie uc