區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程課件

1、區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程第三節(jié) 凍土與環(huán)境巖土工程區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程一、凍土的物理力學(xué)性質(zhì) 1.土的其實(shí)凍結(jié)溫度和凍土的未凍含水量 各種土的其實(shí)凍結(jié)溫度是不一樣的。 對(duì)同一種土，含水量越小，起始凍結(jié)溫度越低。 當(dāng)土的溫度降到起始凍結(jié)溫度以下時(shí)，部分孔隙水開始凍結(jié)。隨著溫度進(jìn)一步降低，土中未凍水的含量逐漸減少，但不論溫度多低，土中仍然含有未凍水。 土中未凍水的含量對(duì)其力學(xué)性質(zhì)有很大影響。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 根據(jù)未凍水含量和冰的膠結(jié)程度，可將凍土分為以下三類： （1）堅(jiān)硬凍土 （2）塑性凍土 （3）松散凍土區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 2.凍土的構(gòu)造和溶沉

2、性 由于土的凍結(jié)速度、凍結(jié)的邊界條件及土中水的多少不同，在凍結(jié)中可以形成晶粒狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造、網(wǎng)狀構(gòu)造等三種凍土構(gòu)造。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 3.多年凍土的主要物理指標(biāo) 凍土由四相組成，即礦物顆粒、礦冰、未凍水和氣體。 表示凍土物理狀態(tài)的指標(biāo)有天然容重、天然含水量及土粒相對(duì)密度等一般常用物理指標(biāo)。還有幾個(gè)與含水狀態(tài)有關(guān)的指標(biāo)：（1）相對(duì)含冰量（2）冰夾層含水量（3）未凍水含量（4）重量含冰量（飽冰度）（5）冰夾層含冰量（包裹體含冰量）（6）凍脹量區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 4.多年凍土的強(qiáng)度 凍土的抗壓強(qiáng)度與冰的膠結(jié)作用有關(guān)，比未凍土大許多倍，且與溫度和含水量有關(guān)。 長(zhǎng)期荷載作用下的凍土極

3、限抗壓強(qiáng)度比瞬時(shí)荷載下的抗壓強(qiáng)度要小很多倍。 多年凍土在抗剪強(qiáng)度方面的表現(xiàn)與抗壓強(qiáng)度類似，長(zhǎng)期荷載作用下的凍土的抗剪強(qiáng)度比瞬時(shí)荷載作用下的抗剪強(qiáng)度低了很多。 凍土融化后的抗壓強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度將顯著降低。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 5.凍土的變形性質(zhì) 在短期荷載作用下，凍土的壓縮性很低，可不及其變形。在荷載長(zhǎng)期作用時(shí)，凍土的變形增大，特別是溫度未-0.1-0.5的塑性凍土，其壓縮性可能相當(dāng)大。 凍土在融化時(shí)，土的結(jié)構(gòu)破壞，往往變成高壓縮性和稀釋的土體，產(chǎn)生劇烈的變形。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程二、凍土的工程分類 凍土塑性變形明顯。當(dāng)溫度接近0時(shí)，凍土變形呈塑性，二當(dāng)?shù)蜏貢r(shí)，凍土變形呈彈性。 凍土變

4、形課分為三階段：（1）直線變形階段（2）非直線變形階段（3）流動(dòng)變形階段區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 1.多年凍土按融沉性分類 融沉性時(shí)多年凍土地基引起工程建筑物破壞的主要原因。分為以下五類： 不融沉土、弱融沉土、融沉土、強(qiáng)融沉土、融陷。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 2.季節(jié)性凍土按凍脹性分類 不凍脹土、弱凍脹土、凍脹土、強(qiáng)凍脹土。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 3.凍土按開挖難易分類 堅(jiān)硬凍土、塑性凍土、松散凍土區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程三、凍土的環(huán)境巖土工程問題 1.城鎮(zhèn)環(huán)境巖土工程問題 （1）城鎮(zhèn)群體工程建筑與多年凍土融化的地面沉陷 （2）城鎮(zhèn)供水排水與多年凍土區(qū)水資源 （3）城鎮(zhèn)垃圾堆放及其對(duì)

5、多年凍土的影響 （4）城鎮(zhèn)供熱管道與多年凍土區(qū)群體工程地基穩(wěn)定性區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 2.交通工程環(huán)境巖土工程問題 （1）地面及路基融化下沉 （2）道路邊坡融凍泥流與滑塌 （3）道路隧道凍脹及冰丘與冰錐 （4）施工方式對(duì)多年凍土的影響區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 3.礦山工程環(huán)境巖土工程問題 （1）采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性 （2）積煤場(chǎng)對(duì)多年凍土熱狀態(tài)的影響 （3）礦區(qū)地面剝離對(duì)凍土的影響區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 4.水利工程環(huán)境巖土工程問題 （1）水庫(kù)庫(kù)區(qū)的岸坡穩(wěn)定性 （2）引水渠道的沼澤化與鹽堿化 （3）壩區(qū)水電設(shè)施對(duì)多年凍土的影響區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 5.多年凍土區(qū)的環(huán)境及環(huán)境巖土工程

6、調(diào)查與研究 （1）我國(guó)多年凍土的基本特征 （2）凍土工程地質(zhì)評(píng)價(jià) （3）氣候轉(zhuǎn)暖對(duì)凍土的影響 （4）凍土區(qū)生態(tài)環(huán)境研究區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 6.寒區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)與巖土工程的研究任務(wù) （1）開展寒區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)研究 （2）進(jìn)行和加強(qiáng)寒區(qū)巖土工程的監(jiān)測(cè) （3）編制寒區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)圖 （4）開展寒區(qū)環(huán)境巖土工程預(yù)報(bào) （5）建立寒區(qū)環(huán)境巖土工程數(shù)據(jù)庫(kù)區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程第四節(jié) 岸邊和海洋土與環(huán)境巖土工程區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程一、岸邊地貌（一）海岸地貌1.海蝕地貌（1）地貌類型 波浪作用形成的海蝕地貌，以海蝕崖海蝕平臺(tái)為典型代表。 a.基巖海岸 b.松散堆積物海

7、岸 潮流作用形成的海蝕地貌2.海積地貌（1）地貌類型 海灘： a.沙礫質(zhì)海岸帶 b.淤泥質(zhì)海岸帶 c.沿岸堤（灘脊） 砂壩 a.海岸砂壩 b.灣壩 c.連島壩 d.沙嘴區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程（2）海積岸段的巖土工程問題區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 （二）潮汐汊道和潮汐河口地貌 1.潮汐汊道（1）地貌類型潮汐汊道是有潮海岸的海灣汊道，是聯(lián)結(jié)海洋與海灣、瀉湖或三角港河口之間的水道。其主要地貌類型為： 主深槽：潮汐汊道上的侵蝕地貌 潮流三角洲：發(fā)育于潮汐汊道兩端的堆積地貌區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程（2）潮汐汊道的巖土工程問題 根據(jù)主深槽的沉積物研究其穩(wěn)定條件。 根據(jù)泥沙運(yùn)動(dòng)性質(zhì)來研究主深槽的穩(wěn)定條

8、件。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 2.潮汐河口（1）地貌類型 潮汐河口是河水下泄入海和海水潮汐漲落出入的地段。 潮汐河口可分為三角洲和三角港兩大類。其主要地貌類型如下： 潮汐河口的潮流深槽：是潮流較強(qiáng)地段發(fā)育的侵蝕地貌。 欄門沙：是潮汐河口口門附近堆積地貌的統(tǒng)稱。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程（2）潮汐河口的巖土工程問題 根據(jù)河口段河海交互作用的特殊水流型式和咸淡水不同混合程度和方式，研究其沖刷堆積等地貌演變規(guī)律。 根據(jù)河口段河床縱剖面特征，研究泥沙來源及沉積特性。 潮汐河口多層狀構(gòu)造土分布，作為地基應(yīng)注意其各向異性。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 （三）我國(guó)海岸和河岸地貌 1.海岸地貌 積鹽港灣海岸：

9、海蝕型港灣岸、海蝕堆積型港灣岸、海積夷平港灣岸、潮汐汊道型港灣岸 平原海岸：沖積平原海岸、海積平原海岸 河口岸：三角港、三角洲 生物海岸：珊瑚礁海岸、紅樹林海岸區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 2.河岸地貌（1）階地 階地類型 階地是由地殼上升（或間隙性上升）、河流的侵蝕、堆積作用在河谷內(nèi)橫剖面上形成的階梯狀地貌：a.侵蝕階地 b.堆積階地 c.基座階地 d.埋藏階地 階地的巖土工程評(píng)價(jià)區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程（2）河漫灘 河漫灘類型 河漫灘是河流在洪水期被洪水淹沒的河床以外的谷底部分： a.天然堤 b.古河道 河漫灘的巖土工程問題區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程二、沿海軟土的基本性質(zhì)和細(xì)觀結(jié)構(gòu) 沿海軟

10、土和海洋土（1）沉積環(huán)境 開闊海岸區(qū)：沉積層的積累速度較快，積累厚度較大，沉積物十分疏松，成巖作用差。 孤立的港灣區(qū)：土質(zhì)軟弱，結(jié)構(gòu)疏松。沉積厚度很大，地層比較單一。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程（2）物質(zhì)成分 沿海軟土和海洋土的物質(zhì)成分與陸源物質(zhì)有著極為密切的聯(lián)系，同時(shí)也受到地區(qū)性氣候風(fēng)化作用的影響。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程（3）微結(jié)構(gòu)特征和工程性質(zhì)的關(guān)系 粒狀膠結(jié)結(jié)構(gòu)“粉土”或“粉質(zhì)粘性土” 粒狀鏈接結(jié)構(gòu)“淤泥質(zhì)亞粘土” 絮狀鏈接結(jié)構(gòu)“淤泥” 粘土基質(zhì)結(jié)構(gòu)“邊面”連接，承載力低，塑性變形大。“面面”連接，能承受較高的基礎(chǔ)壓力。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程三、江河海岸的淤積沖刷及防護(hù) 1.河道演

11、變 一方面是由于巨大的水量和沙量的動(dòng)力作用，另一方面則是由它自己塑造的兩岸邊界條件和河岸河床的抗沖能力決定的。 河道演變除受自然因素影響外，還收認(rèn)為因素影響。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 2.崩岸與護(hù)岸工程 河道在一定的水沙條件與河床邊界條件相互作用下岸線發(fā)生崩坍。 岸線崩退改變了河道的平面形態(tài)，引起下游河勢(shì)的調(diào)整變化，給防洪安全和兩岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成巨大危害。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 3.河口海岸地區(qū)沖淤現(xiàn)象綜述 河流入海洋、湖泊或支流匯入干流的地區(qū)都成為河口。區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 4.自然條件下的沖淤現(xiàn)象（1）潮汐、徑流作用下縱向不平衡輸沙的河口沖淤變化（2）河口、海岸、河勢(shì)變化產(chǎn)生的集中沖刷（3）河口海岸突發(fā)性的沖淤變化區(qū)域性特殊土與環(huán)境巖土工程 5.人類活動(dòng)形成的沖淤變化（1）修建調(diào)節(jié)水庫(kù)、跨流域引水、治江圍