土的工程地質(zhì)性質(zhì)如殘積土、坡積土

1、土的工程地質(zhì)性質(zhì)一、土的成因類型特征根據(jù)土的地質(zhì)成因,土可分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、 海積土、 冰積及冰水沉積土和風(fēng)積土等類型。 一定成因類型的土具有一定的沉積 環(huán)境、具有一定的土層空間分布規(guī)律和一定的土類組合、物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征。 但同一成因類型的土, 在沉積形成后, 可能遭到不同的自然地質(zhì)條件和人為因素 的變化,而具有不同的工程特性。1. 殘積土形成原因:巖石經(jīng)風(fēng)化后未被搬運(yùn)的原巖風(fēng)化剝蝕后的產(chǎn)物, 其分布主要受 地形的控制,如在寬廣的分水嶺地帶及平緩的山坡,殘積土較厚。工程特征:一般呈棱角狀, 無層理構(gòu)造, 孔隙度大; 存在基巖風(fēng)化層 (帶 , 土的成分和結(jié)構(gòu)呈過渡變化

2、。工程地質(zhì)問題:(1建筑物地基不均勻沉降,原因土層厚度、組成成分、結(jié)構(gòu)及物理力學(xué) 性質(zhì)變化大,均勻性差,孔隙度較大;(2建筑物沿基巖面或某軟弱面的滑動(dòng)等不穩(wěn)定問題,原因原始地形變化 大,巖層風(fēng)化程度不一。2. 坡積土形成原因:經(jīng)雨雪水洗刷、剝蝕、搬運(yùn),及土粒在重力作用下順著山坡逐漸 移動(dòng)形成的堆積物,一般分布在坡腰上或坡腳下,上部與殘積土相接。工程特征:具分選現(xiàn)象; 下部多為碎石、 角礫土; 上部多為粘性土; 土質(zhì) (成 分、結(jié)構(gòu)上下不均一,結(jié)構(gòu)疏松,壓縮性高,土層厚度變化大。工程地質(zhì)問題:建筑物不均勻沉降; 沿下臥殘積層或基巖面滑動(dòng)等不穩(wěn)定問 題。3. 洪積土形成原因:碎屑物質(zhì)經(jīng)暴雨或大量融

3、雪驟然集聚而成的暫時(shí)性山洪急流挾帶 在山溝的出口處或山前傾斜平原堆積形成的洪積土體。 山洪攜帶的大量碎屑物質(zhì) 流出溝谷口后,因水流流速驟減而呈扇形沉積體,稱洪積扇。工程特征:具分選性;常具不規(guī)劃的交替層理構(gòu)造,并具有夾層、尖滅或透 鏡體等構(gòu)造;近山前洪積土具有較高的承載力,壓縮性低;遠(yuǎn)山地帶,洪積物顆 粒較細(xì)、成分較均勻、厚度較大。工程地質(zhì)問題:洪積土一般可作為良好的建筑地基, 但應(yīng)注意中間過渡地帶 可能地質(zhì)較差, 因?yàn)榇炙樾纪僚c細(xì)粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形 成沼澤地帶,且存在尖滅或透鏡體。4. 沖積土形成原因:碎屑物質(zhì)經(jīng)河流的流水作用搬運(yùn)到河谷中坡降平緩的地段堆積而 形成, 發(fā)

4、育于河谷內(nèi)及山區(qū)外的沖積平原中。 根據(jù)河流沖積物的形成條件, 可分 為河床相、河漫灘相、牛軛湖相及河口三角洲相。工程特征:古河床相土壓縮性低, 強(qiáng)度較高, 而現(xiàn)代河床堆積物的密實(shí)度較 差,透水性強(qiáng);河漫灘相沖積物具有雙層結(jié)構(gòu),強(qiáng)度較好,但應(yīng)注意其中的軟弱 土層夾層; 牛軛湖相沖積土壓縮性很高、 承載力很低, 不宜作為建筑物的天然地 基;三角洲沉積物常常是飽和的軟粘土,承載力低,壓縮性高,但三角洲沖積物 的最上層常形成硬殼層,可作低層或多層建筑物的地基。5. 湖泊沉積物形成原因:分湖邊沉積物和湖心沉積物兩類, 湖邊沉積物由湖浪沖蝕湖岸形 成的碎屑物質(zhì)在湖邊沉積而形成的, 近岸帶多為粗顆粒的卵石、

5、 圓礫和砂土, 遠(yuǎn) 岸帶為細(xì)顆粒的砂土和粘性土; 湖心沉積物由河流和湖流挾帶的細(xì)小懸浮顆粒到 達(dá)湖心后沉積形成的,主要是粘土和淤泥,常夾有細(xì)砂、粉砂薄層。工程特征:湖邊沉積物具有明顯的斜層理構(gòu)造, 近岸帶土的承載力高, 遠(yuǎn)岸 帶則差些; 湖心沉積物壓縮性高, 強(qiáng)度很低; 若湖泊逐漸淤塞, 則可演變?yōu)檎訚? 形成沼澤土, 主要由半腐爛的植物殘?bào)w和泥炭組成的, 含水量極高, 承載力極低, 一般不宜作天然地基。6. 海洋沉積物海洋沉積物可分為如下四類:濱海沉積物:主要由卵石、 圓礫和砂等組成, 具有基本水平或緩傾的層理構(gòu) 造,其承載力較高,但透水性較大。淺海沉積物:主要由細(xì)粒砂土、粘性土、淤泥和生物

6、化學(xué)沉積物(硅質(zhì)和石 灰質(zhì)組成,有層理構(gòu)造,較濱海沉積物疏松、含水量高、壓縮性大而強(qiáng)度低。 陸坡和深海沉積物:主要是有機(jī)質(zhì)軟泥,成分均一。海洋沉積物:在海底表層沉積的砂礫層很不穩(wěn)定,隨著海浪不斷移動(dòng)變化, 選擇海洋平臺(tái)等構(gòu)筑物地基時(shí),應(yīng)慎重對(duì)待。7. 冰積土和冰水沉積土冰積土和冰水沉積土是分別由冰川和冰川融化的冰下水進(jìn)行搬運(yùn)堆積而成, 其顆粒以巨大塊石、碎石、砂、粉土及粘性土混合組成。一般分迭性極差,無層 理,但冰水沉積常具斜層理。顆粒呈棱角狀,巨大塊石上常有冰川擦痕。8. 風(fēng)積土風(fēng)積土是指在干旱的氣候條件下, 巖石的風(fēng)化碎屑物被風(fēng)吹揚(yáng), 搬運(yùn)一段距 離后, 在有利的條件下堆積起來的一類土。

7、顆粒主要由粉粒或砂粒組成, 土質(zhì)均 勻,質(zhì)純,孔隙大,結(jié)構(gòu)松散。最常見的是風(fēng)成砂及風(fēng)成黃土,風(fēng)成黃土具有強(qiáng) 濕陷性。二、 . 特殊土的主要工程性質(zhì)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。我國的特殊土不僅類型多,而且分布廣,如各種靜水環(huán)境沉積的軟土,西 北、 華北等干旱、 半干旱氣候區(qū)的濕陷性黃土, 西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)的紅粘土, 南方和中南地區(qū)的膨脹土, 高緯度、 高海拔地區(qū)的多年凍土及鹽漬土、 人工填土 和污染土等。(1軟土:軟土指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。軟土的分布軟土在我國沿海地

8、區(qū)分布廣泛, 內(nèi)陸平原和山區(qū)亦有分布。 我國東海、 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。(2濕陷性黃土濕陷性黃土: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。 濕陷性黃土的特征和分布黃土是第四紀(jì)干旱和半干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物。

9、 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。 黃土按其成因可分為原生黃 土和次生黃土。 一般認(rèn)為不具層理的風(fēng)成黃土為原生黃土。 原生黃土經(jīng)過流水沖 刷、 搬運(yùn)和重新沉積而形成的為次生黃土。 次生黃土一般具有層理, 并含有砂礫 和細(xì)礫。我國黃土分布面積約 64萬 km2,其中具有濕陷性的約 27萬 km2,分布在北 緯 33°47°之間。一般濕陷性黃土大多指新黃土,即晚更新世馬蘭黃土和全 新世次生黃土, 它廣泛覆蓋

10、在老黃土之上的河岸階地, 顆粒均勻或較為均勻, 結(jié) 構(gòu)疏松,大孔發(fā)育。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。我國濕陷性黃土的固有特征有:1黃色、褐黃色、灰黃色; 2粒度成分以粉土顆粒(0.050.005mm 為 主,約占 60%; 3孔隙比 e 一般在 1.0左右,或更大; 4含有較多的可溶性 鹽類,例如:重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物; 5

11、具垂直節(jié)理; 6一般具肉眼可見 的大孔。濕陷性黃土工程特征:1塑性較弱; 2含水較少; 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。(3紅粘土紅粘土的定義與形成條件紅粘土指碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石, 經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、 褐黃等色的 高塑性粘土,液限一般大于 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。 形成條件:1氣候特點(diǎn):氣候變化大,年降水量大于蒸發(fā)量,潮濕的氣候有利于巖石 的機(jī)械風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化;2

12、巖性:主要為碳酸鹽類巖石,當(dāng)巖層褶皺發(fā)育、巖石破碎時(shí),更易形成 紅粘土。紅粘土的分布規(guī)律紅粘土主要為殘積、 坡積類型, 也有洪積類型, 其分布多在山區(qū)或丘陵地帶。 這種受形成條件所控制的土,為一種區(qū)域性的特殊性土。在我國以貴州、云南、廣西分布最為廣泛和典型,其次在安徽、川東;粵北、鄂西和湘西也有分布。一 般分布在山坡、 山麓、 盆地或洼地中, 其厚度的變化與原始地形和下伏基巖面的 起伏變化密切相關(guān)。紅粘土的成分特點(diǎn)紅粘土的粒度成分中,小于 0. 005mm 的粘粒含量為 60%80%,其中小于 0. 002 mm 的膠粒占 40%70%,使紅粘土具有高分散性。紅粘土的礦物成分主 要為高嶺石、

13、伊利石和綠泥石。 紅粘土的化學(xué)成分以 SiO2、 A12O3和 Fe2O3為主, 其次為 CaO 、 MgO 、 K2O 和 Na2O 。粘土礦物具有穩(wěn)定的結(jié)晶格架,細(xì)粒組結(jié)成穩(wěn) 固的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),土體近于兩相系且土中水多為結(jié)合水。1紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì):一是天然含水量、孔隙比、飽和度以及塑性界 限(液限和塑限都很高,但卻具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和較低的壓縮性,二是各種 指標(biāo)的變化幅度很大。2紅粘土的裂隙性與脹縮性A. 裂隙性: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

14、的抗剪強(qiáng)度降低,常造成邊坡變形和失穩(wěn)。 B. 脹縮性:紅粘土的脹縮性能表現(xiàn)為以縮為主。 即在天然狀態(tài)下膨脹量微小, 收縮量較大,經(jīng)收縮后的土試樣浸水時(shí),可產(chǎn)生較大的膨脹量。3紅粘土中的地下水特征紅粘土的透水性微弱, 其中的地下水多為裂隙性潛水和上層滯水, 它的補(bǔ)給 來源主要是大氣降水, 基巖巖溶裂隙水和地表水體, 水量一般均很小。 在地勢(shì)低 洼地段的土層裂隙中或軟塑、 流塑狀態(tài)土層中可見土中水, 水量不大, 且不具統(tǒng) 一水位。紅粘土層中的地下水水質(zhì)屬重碳酸鈣型水,對(duì)混凝土一般不具腐蝕性。 (4膨脹土膨脹土的分布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

15、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。膨脹土的特征(1土體的現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)特征1 地形、 地貌特征:膨脹土多分布于級(jí)以上的河谷階地或山前丘陵地區(qū), 個(gè)別處于 I 級(jí)階地。2土質(zhì)特征:顏色呈黃、黃褐、灰白、花斑(雜色和棕紅等色;多為高 分散的粘土顆粒組成, 常有鐵錳質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核等零星包含物; 近地表部位常有不 規(guī)則的網(wǎng)狀裂隙。膨脹土的物理、力學(xué)及脹縮性指標(biāo)1粘粒含量多達(dá) 35%85%。 2天然含水量接近或略小于塑限,故 一般呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。 3 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

16、膨脹, 孔隙比變大; 土體失水收縮, 孔隙比變小。 4 自由膨脹量一般超過 40%,而各地膨脹土的膨脹率、膨脹力和收縮率等指標(biāo)的 試驗(yàn)結(jié)果的差異很大。 5關(guān)于膨脹土的強(qiáng)度和壓縮性。膨脹土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。 但 會(huì)因干縮、裂隙發(fā)育及不規(guī)則網(wǎng)狀與條帶狀結(jié)構(gòu)等原因,破壞了土體的整體性,降低承載力, 并可能使土體喪失穩(wěn)定性。 注意不能單純從“平衡膨脹力”的角度, 或小塊試樣的強(qiáng)度考慮膨脹土地基的整體強(qiáng)度問題。 同時(shí), 當(dāng)膨脹土的含水量劇 烈增大或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)時(shí),土體強(qiáng)度會(huì)驟然降低,壓縮性增高。影響膨脹土脹縮變形的主要因素及其評(píng)價(jià)主要內(nèi)在因素:土的粘粒含

17、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。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)。 (5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。 填 土在堆填方式、 組成成分、 分布特征

18、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。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、沖填土及壓實(shí)填土四類。 1素填土由碎石、砂土、粉土或粘性土等一種或幾種材料組成的填土。素填土作為地基應(yīng)注意的工程地質(zhì)問題如下:1素填土的密實(shí)度和均勻性;2素填土地基的不均勻性。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)注意的工程地質(zhì)問題如下:1不均勻性: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。(3沖填土(吹填土沖填土由水力沖填泥砂形成的沉積土, 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