特殊土地質(zhì)災害防治講義ppt36

地質(zhì)災害害防治治第十一章特殊土地質(zhì)災災害特殊土，是指指某些具有特特殊物質(zhì)成分分和結(jié)構(gòu)、賦賦存于特殊環(huán)環(huán)境中，容易易產(chǎn)生不良工工程地質(zhì)問題題的區(qū)域性土土，如黃土、、膨脹土、軟軟土、紅土，，等。在這些特殊土土上進行工程程建筑，常會會產(chǎn)生特殊土土地質(zhì)災害，，因此，有人人常把這類土土成為“問題題土”。9.1土的物理性質(zhì)質(zhì)在土木工程中中，土是指地地表上沒有膠膠結(jié)，或膠結(jié)結(jié)很弱的顆粒粒堆積物。土是由固體顆顆粒、水和氣氣體3部分組成的三相體系。固體顆粒一一般由礦務(wù)質(zhì)質(zhì)組成，有時時含有腐殖質(zhì)質(zhì)，是土的骨骨架，骨架間間有孔隙?？紫队袝r會完完全被水充滿滿，稱飽和土；有時土中有部部分水，部分分空氣，稱非飽和土。有時土中的孔孔隙完全充滿滿空氣，稱干土。土中三種組成成部分本身的的性質(zhì)，以及及它們之間的的關(guān)系和相互互作用，決定定了土的物理理性質(zhì)。因此此，要了解土土的性質(zhì)，必必須先了解土土的三相組成成。9.1.1固體顆粒固體顆粒對土土的物理力學學性質(zhì)起決定定性的作用。。土中固體顆粒粒的粒徑大小小及其在土中中的百分比，，稱土的粒徑徑級配。土的粒組劃分分如下：粘土粒徑徑：＜0.005mm粉土粒徑徑：0.005––0.05mm砂土粒徑徑：0.05––2mm其中：0.05––0.1mm，極細0.1––0.25mm，細砂0.25––0.5mm，中砂0.5––2mm，粗砂砂礫石粒徑徑：＞2mm其中2–5mm細礫5–20mm中礫20–60mm粗礫＞60mm:漂石砂土的特點：無粘性，易易透水；粘土的特點：具有粘性和和可塑性，透透水性差，而而且其性質(zhì)隨隨含水量的變變化而有很大大變化。從工程的角度度看，土中顆顆粒大小分布布范圍越大越越好。顆粒大大小分布范圍圍大的土，稱稱不均勻土，，級配良好；；顆粒大小分分布范圍小的的，則稱均勻勻土，級配不不良。不均勻土經(jīng)壓壓實后，細顆顆粒充填于粗粗顆粒的孔隙隙中，容易得得到具有較高高密實度和較較高強度的土土。粘土礦物對土土的性質(zhì)有很很大影響。粘粘土礦物主要要又有以下三三類：1.高嶺石這種土由江西西景德鎮(zhèn)取土土制作瓷器的的高嶺而得名名。顆粒大小?。阂话?.3-3μ。特點：顆粒較較粗，不容易易發(fā)生吸水膨膨脹和失水收收縮的情況。。這種性質(zhì)顯顯然對工程有有利。2.蒙脫石石這種土土得特特點是是顆粒粒細微微，顆顆粒大大小：：一般般0.001-0.01μ。具有顯顯著的的吸水水膨脹脹、失失水收收縮的的特征征，工工程性性質(zhì)不不良。。3.伊利石石其粒徑徑、工工程性性質(zhì)介介于上上述2種土之之間。。9.1.2土中的的水土中的的水可可以分分為兩兩大類類：自自由水水和結(jié)結(jié)合水水。自由水水又分重重力水水和毛毛細水水。重力水水是在自自由水水面，，即地地下水水位以以下的的水。。毛細水水則在土土孔隙隙表面面張力力作用用下上上升的的水。。結(jié)合水水：粘粘土顆顆粒在在水介介質(zhì)中中表現(xiàn)現(xiàn)出帶帶電特特性，，與水水分子子間在在電場場作用用下結(jié)結(jié)合在在一起起，形形成結(jié)結(jié)合水水。緊靠土土顆粒粒的水水受電電場作作用大大，不不能移移動，，稱強結(jié)合合水。與土顆顆粒距距離較較遠的的水，，可從從一個個顆粒粒轉(zhuǎn)相相另一一個顆顆粒，，稱弱結(jié)合合水。這是是土在在某一一含水水范圍圍內(nèi)表表現(xiàn)出出可塑塑性的的原因因。9.1.3土中的的氣體體可分為為以下下幾類類：1.自由氣氣體；；2.封閉氣氣體；；3.融解于于水中中的氣氣體；；4.吸附于于土顆顆粒表表面的的氣體體。一般認認為：：自由氣氣體對對土的的性質(zhì)質(zhì)沒有有顯著著影響響；封閉氣氣體的的體積積與壓壓力有有關(guān)：：壓力力升高高則體體積縮縮??；；壓力力降低低則體體積漲漲大。。因此此，密密閉氣氣體的的存在在增加加了土土的彈彈性，，并可可堵塞塞土的的滲透透通道道，降降低滲滲透性性。后兩種種氣體體的研研究還還不多多，其其影響響尚不不完全全清楚楚。9.1.4土的物物理指指標1.土的密密度：：指指單位位體積積的質(zhì)質(zhì)量（容重重：單單位體體積的的重量量）2.土粒的的比重重：土土粒粒的質(zhì)質(zhì)量與與同體體積的的純水水在4°C時質(zhì)量量之比比。3.含水量量：指指土土中水水的質(zhì)質(zhì)量與與土粒粒質(zhì)量量之比比。4.孔隙比比：孔孔隙隙體積積與土土總體體體積積質(zhì)量量之比比，或或孔隙隙度：：孔隙隙體積積與土土總體體體積積之比比。土的孔孔隙度度可有有很大大變化化。例例如，，砂類類土的的孔隙隙度一一般為為28––35％；粘粘土類類孔隙隙度有有時高高達60––70％，即即，孔孔隙體體積大大于土土顆粒粒的體體積。。9.2黃土濕濕陷9.2.1概述述黃土是是在中中國西西北和和華北北地區(qū)區(qū)干旱旱、半半干旱旱條件件下由由盛西西風作作用而而形成成的一一種特特殊的的第四四紀陸陸相沉沉積物物。黃黃土的的組成成以0.005––0.05mm的粉狀狀顆粒粒為主主，孔孔隙率率高，，透水水性好好，干干燥時時強度度比較較高，，能保保持直直立陡陡壁。。因此此，可可以在在這類類土中中開挖挖供人人居住住的窯窯洞。。我國黃黃土分分布范范圍很很廣，，在山山西、、陜西西、河河北、、河南南、甘甘肅、、寧夏夏、青青海、、東北北、山山東、、新疆疆等地地都有有分布布，總總面積積達約約64萬km2。然而，，部分分黃土土遇水水浸潤潤后容容易崩崩解，，發(fā)生生顯著著下沉沉。這這類土土就是是濕陷性性黃土土。濕陷變變形的的特點點是：：遇水水后變變形量量大大大增加加，常常達到到正常常（無無水作作用））條件件下變變形量量的幾幾倍到到幾十十倍。。而且且，實實現(xiàn)變變形的的速度度很快快，多多在受受水浸浸濕后后1––3小時就就開始始濕陷陷。在黃土土分布布的地地區(qū)，，由于于地基基受水水浸濕濕而發(fā)發(fā)生沉沉陷，，影響響建筑筑物的的正常常使用用和安安全、、出現(xiàn)現(xiàn)裂縫縫并需需要加加固，，甚至至使建建筑物物完全全被毀毀的事事件屢屢見不不鮮。。地表積積水下下滲，，是發(fā)發(fā)生黃黃土濕濕陷的的主要要原因因。在有的的地方方，房房屋建建好后后，排排水管管道尚尚未接接通，，房主主人就就急忙忙搬進進去住住。生生活用用水隨隨意往往室外外排放放、傾傾倒。。結(jié)果果，使使地基基濕陷陷、外外墻開開裂。。有人在在住房房外挖挖窯以以儲存存蔬菜菜。放放棄菜菜窯不不用以以后，，也沒沒有回回填，，雨季季空菜菜窯中中積水水，滲滲入地地下，，使房房屋因因地基基濕陷陷而開開裂。。由于黃黃土濕濕陷，，有的的房屋屋尚未未建成成，就就因不不均勻勻下沉沉而報報廢。。西寧市市南川川鍛造造廠的的數(shù)十十棟樓樓房，，就因因為施施工期期間地地基受受水濕濕陷而而遭到到不同同程度度的破破壞。。最大大沉降降量61.6cm。原因因：地地下水水位上上升。。為了保保證建建筑物物的穩(wěn)穩(wěn)定性性和安安全，，在黃黃土地地區(qū)，，常常常需要要花費費大量量財力力，對對濕陷陷性黃黃土地地基進進行處處理。。在西西安市市，黃黃土地地基的的處理理費一一般占占建筑筑工程程總費費用的的4％-8％，個個別的的工程程甚至至達30％。除地面面排水水的原原因外外，地地下水水位上上升，，也能能引起起黃土土濕陷陷災害害。例例如，，1958––1964年年，，西安安地區(qū)區(qū)的年年降雨雨量較較歷年年平均均降雨雨量多多了170––260mm(多年平平均538mm)，造成成地下下水位位大幅幅度上上升。。結(jié)果果，很很多房房屋都都因為為濕陷陷而出出現(xiàn)不不均勻勻下沉沉、產(chǎn)產(chǎn)生裂裂縫，，甚至至報廢廢。黃土濕濕陷的的原因因比較較復雜雜，還還有待待深入入研究究。但但根據(jù)據(jù)實驗驗結(jié)果果，總總的說說，與與黃土土的塑塑性、、含水水量和和孔隙隙率有有關(guān)。。一般般說，，低塑性性、低低含水水量、、高孔孔隙度度的黃黃土，，經(jīng)常常具有有濕陷陷性。9.2.2黃土濕濕陷的的防治治一.防水措措施防止水水的滲滲入，，是防防止黃黃土濕濕陷的的最有有效的的方法法。具具體措措施包包括：：1.建筑施施工中中防止止水的的滲入入。開挖挖基坑坑時尤尤其如如此。。2.保持地地面排排水通通暢，，防止止積水水。房屋屋與室室外場場地之之間應應有一一定坡坡度，，以利利于排排水；；禁止止堆放放雜物物。3.保持供水、、排水水、暖暖氣管道的的良好好狀態(tài)態(tài)，防止止漏水水。4.降低地地下水水位，防止止因地地下水水位上上升而而造成成濕陷陷。5.注意室室外綠化的的影響響。綠化化帶、、綠地地不要要與房房屋直直接相相連，，而要要保持持一定定距離離。否否則，，就會會因長長期澆澆水而而產(chǎn)生生濕陷陷。二.地基基加加固固1.夯實實：這這是是傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的方方法法，，用用于于小小型型建建筑筑物物，，濕濕陷陷不不嚴嚴重重的的情情形形。。夯夯實實后后，，土土的的孔孔隙隙率率減減小小，，發(fā)發(fā)生生濕濕陷陷的的可可能能性性就就大大大大降降低低。。2.預浸浸水水：在進進行行房房屋屋建建筑筑前前，，先先在在基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上浸浸水水，，使使之之自自動動發(fā)發(fā)生生沉沉陷陷，，孔孔隙隙率率降降低低，，然然后后在在進進行行施施工工。。此法法對對深深度度為為6米以以下下的的土土有有效效，，淺淺層層土土則則因因自自重重小小，，不不足足以以完完全全消消除除濕濕陷陷，，還還需需要要夯夯實實、、壓壓密密。。3.樁基基即，，將將混混凝凝土土樁樁打打入入到到濕濕陷陷層層以以下下的的密密實實土土層層中中，，使使建建筑筑物物的的重重量量作作用用在在深深部部的的土土層層上上，，這這樣樣就就不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生濕濕陷陷了了。。此法法也也可可用用于于治治理理發(fā)發(fā)生生濕濕陷陷后后的的建建筑筑物物。。4.灰土土樁樁這是是加加固固現(xiàn)現(xiàn)有有建建筑筑物物的的方方法法之之一一，，具具體體方方法法與與灌灌注注樁樁類類似似，，但但不不同同的的是是，，在在樁樁內(nèi)內(nèi)先先用用無無濕濕陷陷性性的的灰灰土土充充填填夯夯實實，，僅僅在在表表面面約約30cm處用用混混凝凝土土。。特點點：：成成本本較較低低。。早早期期曾曾廣廣泛泛使使用用。。5.化學學加加固固又有有硅硅化化法法、、堿堿液液加加固固法法，，等等。。利用用灌灌漿漿設(shè)設(shè)備備，，將將水水泥泥漿漿、、水水玻玻璃璃等等物物質(zhì)質(zhì)注注入入土土層層中中，，改改善善土土的的性性質(zhì)質(zhì)，，消消除除濕濕陷陷性性。。此法法成成本本較較高高，，一一般般只只用用于于重重要要工工程程。。9.3膨脹脹土土9.3.1膨脹脹土土及及其其危危害害膨脹脹土土是是指指一一類類具具有有顯顯著著的的遇遇水水膨膨脹脹、、失失水水收收縮縮特特性性的的土土。。由由于于這這種種特特性性，，常常導導致致房房屋屋地地基基發(fā)發(fā)生生膨膨脹脹變變形形，，房房屋屋受受到到破破壞壞。。膨脹脹土土發(fā)發(fā)生生膨膨脹脹變變形形的的主主要要原原因因是是這這類類土土中中含含有有較較多多的的粘粘土土礦礦物物－－蒙脫脫石石。蒙蒙脫脫石石的的礦礦物物顆顆粒粒很很小小，，在在細細小小的的礦礦物物顆顆粒粒間間，，重重力力已已遠遠小小于于電電場場力力，，因因此此，，這這類類土土表表現(xiàn)現(xiàn)出出很很強強的的吸吸水水膨膨脹脹的的特特性性。。膨脹脹土土在在吸吸水水膨膨脹脹后后，，土土體體強強度度顯顯著著下下降降。。失失水水干干燥燥后后，，土土體體強強度度又又會會上上升升。。但但因因體體積積收收縮縮，，又又會會產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂縫縫。。膨脹脹土土對對建建筑筑物物的的破破壞壞主主要要表表現(xiàn)現(xiàn)在在地地基基變變形形上上。。地地基基變變形形可可導導致致房房屋屋開開裂裂、、破破壞壞，，甚甚至至倒倒塌塌，，造造成成嚴嚴重重損損失失。。膨脹脹土土的的問問題題上上世世紀紀30年代代才才被被土土力力學學專專家家們們認認識識。。在在那那以以前前，，房房屋屋的的開開裂裂、、破破壞壞，，都都被被認認為為是是地地基基不不均均勻勻下下沉沉引引起起的的。。膨脹脹土土問問題題在在世世界界上上許許多多國國家家都都存存在在，，遍遍及及世世界界6大洲洲的的40多個個國國家家和和地地區(qū)區(qū)。。在美美國國，，據(jù)據(jù)上上世世紀紀70年代代美美國國土土木木工工程程學學會會的的研研究究報報告告，，每每年年因因膨膨脹脹土土問問題題造造成成的的經(jīng)經(jīng)濟濟損損失失，，高高達達22億美美元元，，超過過了了洪洪水水、、颶颶風風、、地地震震和和龍龍卷卷風風所所造造成成的的損損失失的的總總和和。中國國膨膨脹脹土土分分布布廣廣泛泛，，在在云云南南、、廣廣西西、、貴貴州州、、四四川川、、湖湖南南、、湖湖北北、、江江蘇蘇、、安安徽徽、、山山東東、、河河南南、、河河北北、、山山西西、、陜陜西西、、內(nèi)內(nèi)蒙蒙等等21個省省區(qū)區(qū)的的205個縣縣市市都都有有發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)。。據(jù)不不完完全全統(tǒng)統(tǒng)計計，，我我國國每每年年因因膨膨脹脹土土導導致致建建筑筑物物破破壞壞所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的經(jīng)經(jīng)濟濟損損失失，，達達數(shù)數(shù)億億元元。。最典典型型的的例例子子是是湖湖北北鄖鄖縣縣。。該該縣縣縣縣城城因因丹丹江江口口水水庫庫蓄蓄水水和和搬搬遷遷。。但但因因新新縣縣城城膨膨脹脹土土發(fā)發(fā)育育，，大大量量建建筑筑物物破破壞壞，，最最后后，，不不得得不不再再次次搬搬遷遷，，重重建建新新縣縣城城。。膨脹脹土土不不僅僅對對房房屋屋，，而而且且對對公公路路、、鐵鐵路路也也造造成成嚴嚴重重損損害害。。例如如，，陽陽平平關(guān)關(guān)－－安安康康鐵鐵路路和和襄襄渝渝鐵鐵路路，，在在通通車車后后的的5年內(nèi)內(nèi)，，因因膨膨脹脹土土地地基基嚴嚴重重破破壞壞，，就就造造成成鐵鐵路路中中斷斷行行車車事事故故30多次次。。近近年年來來才才通通車車的的南南昆昆鐵鐵路路，，也也發(fā)發(fā)生生了了不不少少因因膨膨脹脹土土造造成成的的病病害害。。9.3.2膨脹脹土土危危害害的的防防治治建筑筑物物要要盡盡量量避避免免建建在在膨膨脹脹土土上上。。在在難難于于避避免免的的情情況況下下，，要要采采取取措措施施減減少少其其危危害害。。主主要要防防治治措措施施有有：：1.換土土法法。即即，，把把地地基基上上層層的的土土挖挖去去，，代代之之以以非非膨膨脹脹土土，，然然后后在在此此基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上建建筑筑。。2.石灰灰加加固固法法。即即，，把把生生石石灰灰混混入入膨膨脹脹土土中中，，使使之之將將土土粒粒粘粘結(jié)結(jié)起起來來。。在在地地基基加加固固方方面面，，石石灰灰的的效效果果比比混混凝凝土土好好。。3.防水水。防防止止下下水水管管道道、、暖暖氣氣管管等等漏漏水水，，防防治治雨雨水水和和地地表表積積水水滲滲入入，，等等等等。。地地表表綠綠化化帶帶不不要要緊緊靠靠房房屋屋。。9.4軟土土9.4.1軟土土的的特特征征軟土土，，是是指指某某些些具具有有很很大大天天然然含含水水量量的的粘粘性性土土，，如如淤淤泥泥、、泥泥炭炭，，以以及及含含有有大大量量細細粒粒粘粘土土的的土土，，通通常常是是湖湖泊泊、、河河流流三三角角洲洲的的沉沉積積物物。。軟土土在在我我國國分分布布很很廣廣，，不不僅僅存存在在于于沿沿海海和和平平原原低低地地、、湖湖泊泊凹凹地地，，在在丘丘陵陵、、山山岳岳、、高高原原地地區(qū)區(qū)的的古古代代和和現(xiàn)現(xiàn)代代湖湖泊泊沼沼澤澤地地區(qū)區(qū)，，也也有有軟軟土土分分布布。。軟土土具具有有孔孔隙隙比比大大、、含含水水量量大大的的特特點點。。淤淤泥泥類類土土的的天天然然含含水水量量可可達達40––60％；；泥泥炭炭質(zhì)質(zhì)土土的的天天然然含含水水量量更更可可高高達達100––300％，，孔孔隙隙比比大大于于3。軟土土中中的的孔孔隙隙比比雖雖然然很很大大，，但但因因其其中中礦礦物物骨骨架架的的顆顆粒粒細細小小，，孔孔隙隙尺尺寸寸都都很很小小，，因因此此，，其其透透水水性性差差，，滲滲透透系系數(shù)數(shù)的的數(shù)數(shù)值值都都很很低低。。由于于軟軟土土中中礦礦物物顆顆粒粒間間的的連連接接力力很很弱弱，，因因此此，，這這類類土土的的強強度度也也都都很很低低。。因此此在在工工程程中中，，軟軟土土的的主主要要問問題題就就是是強強度度低低、、壓壓縮縮性性高高。。建建在在軟軟土土地地基基上上的的房房屋屋，，常常會會有有很很大大的的下下沉沉量量，，地地基基的的承承載載力力很很低低。。軟土土在在一一定定載載荷荷的的長長期期作作用用下下，，可可發(fā)發(fā)生生緩緩慢慢的的變變形形，，即即，，軟軟土土具具有有蠕蠕變變性性。。在振振動動或或攪攪拌拌等等強強烈烈擾擾動動下下，，軟軟土土的的強強度度會會急急劇劇