基礎工程第八章

基礎工程第八章第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（三）濕陷性黃土的物理力學性質(zhì)(1)物理性質(zhì)

1)顆粒組成

第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

2)孔隙比：在0.85-l.24之間變化，隨深度而減小，土的孔隙比越大，濕陷性越強；e<0.86,濕陷性不明顯。

3)天然含水量：當含水量>24%，土已不具濕陷性或濕陷性輕微；一般含水量低時，濕陷性強，土的承載力較大。

4)飽和度：當飽和度>75%時，土已不具濕陷性。飽和度與濕陷系數(shù)成反比直線關系。

5)液限：當液限<30%時，則濕陷一般較強烈;液限越高，黃土的承載力越高。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

(2)力學性質(zhì)

1)壓縮：壓縮系數(shù)介于0.1一1.0MPa-1之間，形成年代越久，壓縮性越小。

2)抗剪強度：當黃土的含水量低于塑限時，水分變化對強度的影響最大，隨含水量的增加，土的抗剪強度降低；當黃土浸水過程中，其抗剪強度最低，當濕陷壓密過程結束，含水量雖較高，其抗剪強度反而高些。第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（四）黃土濕陷性評價

(1)濕陷性判定1）土的濕陷系數(shù)

h0——土樣的原始高度(m)；——對在壓力p作用下的土樣進行浸水，到達濕陷穩(wěn)定后的土樣高度(m)hp——保持天然濕度和結構的土樣，，在規(guī)定試驗壓力p的作用下，壓縮穩(wěn)定后的高度(m)；濕陷性判定：我國《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004

）按照國內(nèi)各地經(jīng)驗采用s=0.015作為濕陷性黃土的界限值，s≥0.015定為濕陷性黃土，否則為非濕陷性黃土。一般認為s<0.03為弱濕陷性黃土，0.03<s≤0.07為中等濕陷性黃土，s>0.07為強濕陷性黃土。第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2）自重濕陷量自重濕陷量zs(cm)按式計算0——因各地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)。對隴西地區(qū)可取1.5

，

隴東、陜北地區(qū)可取1.2，關中地區(qū)取0.7，其他地區(qū)（如山西、河北、河南等）取0.5；

hi——地基中第i層土的厚度(m)；n——計算總厚度內(nèi)土層數(shù)。

n——計算總厚度內(nèi)土層數(shù)。zsi——第i層土樣在壓力值等于上覆土的飽和（S>85%）自重應力時，試驗測定的自重濕陷系數(shù))；

第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2)自重濕陷系數(shù)hz—保持天然濕度和結構的土樣，加壓至土的飽和自重壓力時，下沉穩(wěn)定后的高度;hz/—上述加壓穩(wěn)定后的試樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度;當zs>7cm時為自重濕陷性黃土地基，zs≤7cm時為非自重濕陷性黃土地基。

第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一3）濕陷等級的判定濕陷等級即地基土受水浸濕，發(fā)生濕陷的程度。可以用地基內(nèi)各土層濕陷下沉穩(wěn)定后所發(fā)生濕陷量的總和（總濕陷量）來衡量?？倽裣萘縮（cm）用下式計算：

式中：si——第i層土的濕陷系數(shù)；

hi——第i層土的厚度(cm)；——考慮地基土浸水可能性、側向擠出條件等因素的修正系數(shù)，1）基底下0～5m深度內(nèi)，取β＝1.50；2）基底下5～10m深度內(nèi)，取β＝1；3）基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面，在自重濕陷性黃土場地，可取工程所在地區(qū)的β0值。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

濕陷類型

zs(mm)s(mm)非自重濕陷性地基自重濕陷性地基zs≤7070<zs≤350zs>350s≤300Ⅰ(輕微)Ⅱ(中等)——300<s≤700Ⅱ(中等)Ⅱ或ⅢⅢ(嚴重)s>700——Ⅲ(嚴重)Ⅳ(很嚴重)濕陷等級的判定：可根據(jù)地基總濕陷量s和計算自重濕陷量zs綜合，按表判定。

注:當總濕陷量s

>600mm，計算自重濕陷量zs

>300mm，可判定為Ⅲ級，其他情況可判定為Ⅱ級。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一當基礎底面下各土層的濕陷起始壓力值都大于其上部土的飽和自重壓力時，即為非自重濕陷性黃土場地，否則為自重濕陷性黃土場地。

(2)濕陷起始壓力定義：濕陷性黃土在某一壓力下浸水后開始出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象時的壓力。作用在濕陷性黃土地基上的壓力小于濕陷起始壓力，地基即使浸水，也不會發(fā)生濕陷。設計時如能使基底壓力小于或等于土的濕陷起始壓力，就可以避免濕陷的發(fā)生。ηb

、ηd——基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，查《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》b≤3m取3m計算，b≥6m取6m計算；(3)濕陷性黃土承載力的寬度、深度修正計算fa＝fak＋ηbγ（b－3）＋ηdγ0（d－0.5）第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一中華人民共和國國家標準濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范CodeforbuildingconstructionincollapsibleloessregionsGB50025-2004

主編部門：陜西省計劃委員會批準部門：中華人民共和國建設部施行日期：2004年8月1日

第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一中華人民共和國國家標準膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范GBJ112-87

主編部門：中華人民共和國城鄉(xiāng)建設環(huán)境保護部批準部門：中華人民共和國國家計劃委員會施行日期：1988年8月1日第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

第8章

特殊土地基二.膨脹土地基（一）定義：是土中粘粒成份主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土。

膨脹土是一種特殊粘性土，其主要特點：1）IP約22～35，2）含水量接近或略小于塑限Wp，3）液性指數(shù)常小于0，處于堅硬狀態(tài)，4）粘粒含量高，<0.002mm的顆粒超過20%，5）多屬低壓縮性土。強度高，容易誤認為良好地基。6）自由膨脹率一般超過40%,最高的大于70%7）c、φ,浸水前后相差大，尤其是c值下降2一3倍。

第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（二）引起脹縮性的主要因素

①蒙脫石、伊利石(水云母)、高嶺土這類粘土礦物，與水結合的能力強，有吸水膨脹的性能，特別是蒙脫石吸水性最大。②土中粘粒含量越多，吸水性越強，膨脹的可能性越大。③膨脹土的化學成分是以SiO2,Al2O3,Fe2O3為主，硅鋁分子比值越小，脹縮量就越小，反之則大。④土的密度大，孔隙比就小，反之則孔隙比就大；前者浸水膨脹強烈，失水收縮小，后者浸水膨脹小，失水收縮大。⑤當初始含水量與膨脹后含水量愈接近，土的膨脹就小，收縮的可能性和收縮值就大;而二者的差值愈大，土的膨脹可能性和膨脹值就大，收縮就越小。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一(三)膨脹土的脹縮性指標1．自由膨脹率

Vo——干土樣原有體積，即量土杯體積，ml；Vw——土樣在水中膨脹穩(wěn)定后的體積，由量筒刻度量出，ml

hw——一定壓力下土樣浸水膨脹穩(wěn)定后的高度，mmho——土樣的原始高度，mm。2.膨脹率自由膨脹率可用來定性地判別膨脹土及其膨脹勢。膨脹率可用來評價地基的脹縮等級，計算膨脹土地基的變形量以及測定膨脹力。第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一定義為：原狀土樣在直線收縮階段內(nèi)，含水量每減少1%時所對應的線縮率的改變值，即：

式中：ω——收縮過程中，直線變化階段內(nèi)兩點含水量之差，%；s——收縮過程中與兩點含水量之差對應的豎向線縮率之差，%。3.收縮系數(shù)與線縮率第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一線縮率s

式中Z—百分表某次讀數(shù)，mm;Zo—百分表初始讀數(shù)，mm;h0—試樣原始高度，mm。線縮率可用于計算收縮系數(shù)。線縮率、收縮系數(shù)用來衡量膨脹土的收縮性能。第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一5.膨脹壓力(ps)

是原狀土樣在體積不變時，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應力。

在設計上如果希望減少膨脹變形，應使基底壓力接近于膨脹力。

圖8.2膨脹率-壓力曲線膨脹壓力第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（三）膨脹土地基的評價1.膨脹勢《膨脹土規(guī)范》中規(guī)定，按自由膨脹率的大小劃分土的膨脹潛勢強弱，65％

>ef≥40%為弱膨脹勢，90％

>ef≥65%為中，ef≥90%為強膨脹勢，ef<40%的土可不定為膨脹土。2.脹縮等級地基分級變形量se/mm級別破壞程度15≤se＜35Ⅰ輕微35≤se＜70Ⅱ中等se≥70Ⅲ嚴重《膨脹土規(guī)范》規(guī)定以50kPa壓力下測定的土的膨脹率，作為劃分脹縮等級的標準，計算地基分級變形量，表中給出了膨脹土地基的脹、縮等級。注：地基分級變形量Se應按《膨脹土規(guī)范》公式計算.第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一(四)膨脹土地基變形量可按下列三種情況分別計算：1、當離地表1m處地基土的天然含水量等于或接近最小值時，或地面有覆蓋且無蒸發(fā)可能時，以及建筑物在使用期間，經(jīng)常有水浸濕的地基，可按膨脹變形量計算：2、當離地表1m處地基土的天然含水量大于1.2倍塑限含水量時，或直接受高溫作用的地基，可按收縮變形量計算：3、其他情況下可按脹縮變形量計算。第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一式中Sc—地基土的膨脹變形量,mm;Ψe—計算膨脹變形量的經(jīng)驗系數(shù)，宜根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗確定，無經(jīng)驗時，三層及二層以下建筑物可采用0.6;δepi—基礎底面下第i層土在該土的平均自重應力與平均附加壓力之和作用下的膨脹率，由室內(nèi)試驗確定;hi—第i層土的計算厚度、mm;n—自基礎底面至計算深度內(nèi)所劃分的土層數(shù)，計算深度應根據(jù)大氣影響深度確定，有浸水可能時，可按浸水影響深度確定。1.地基土的膨脹變形量，應按下式計算：

第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2.地基土的收縮變形量，應按下式計算：

在計算深度內(nèi)，各土層的含水量變化值Δωi，應按下式計算：第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一式中

ω1、ωp—為地表下1m處土的天然含水量和塑限含水量(小數(shù));

Ψw—土的濕度系數(shù)，按規(guī)范公式計算

;zi—第i層土的深度;zn—計算深度，可取大氣影響深度，m，在地表下4m土層深度內(nèi)存在不透水基巖時，可假定含水量變化值為常數(shù)，在計算深度內(nèi)有穩(wěn)定地下水位時，可計算至水位以上3m。第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一式中Ss—地基上的收縮變形量,mm;

Ψs—計算收縮變形量的經(jīng)驗系數(shù)，宜根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗確定，無經(jīng)驗時，三層及三層以下建筑物可采用0.8，或按規(guī)范公式計算。

λi—第i層土的收縮系數(shù)，由室內(nèi)試驗確定;第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一3.地基土的脹縮變形量：式中s—地基土的脹縮變形量，mm;Ψ——計算脹縮變形量的經(jīng)驗系數(shù)，可取0.7。第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一三.紅粘土地基

1.定義：是指碳酸鹽巖系出露的巖石,經(jīng)過長期紅土化作用,形成并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃等顏色的一種性狀特殊的高塑性粘土。2.分類：原生紅粘土：碳酸鹽系巖石經(jīng)紅土化作用形成的顏色為棕紅或褐黃，其液限大于或等于50%的高塑性粘土；次生紅粘土：原生紅粘土經(jīng)搬運、沉積后仍保留其基本特征，且其液限大于45%小于50%的紅粘土。3.性質(zhì)：孔隙比高（>1），含水量幾乎與塑限Wp相同，液性指數(shù)較小，處于硬塑或堅硬狀態(tài),

壓縮性低、強度高，膨脹量小,以收縮（干縮）為主，收縮后形成大量裂隙，且裂隙發(fā)展快。第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一紅粘土的結構可根據(jù)其裂隙發(fā)育特征按表6.2.2-2分類；紅粘土的復浸水特性可按表6.2.2-3分類：第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

4.紅粘土的工程特性與工程措施：（1）具有結構致密,常處于較堅硬狀態(tài)，且上硬下軟、遇水軟化的特點。較均勻的紅粘土地基，可利用淺部硬殼層，基礎宜淺埋，并滿足承載力和變形要求；不能滿足承載力和變形要求時，可采用樁基礎。

（2)處于巖溶和山地丘陵地段，要特別注意地基的不均勻性和可能出現(xiàn)土洞和巖溶，對露出的石牙應進行處理，在石芽出露的地段，應考慮地表水下滲形成的地面變形。

第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

4.紅粘土的工程特性與工程措施：

(3)建筑物應避免跨越地裂密集帶或深長地裂地段，輕型建筑物的基礎埋深應大于大氣影響急劇層的深度，設計時應折減土的抗剪強度和地基的承載力。

(4)基坑開挖時宜采取保濕措施，邊坡應及時維護，防止失水干縮。紅粘土的網(wǎng)狀裂隙及土層的脹縮性，對邊坡及地基均有不利影響，評價時應決定是否按膨脹土地基考慮，是否應考慮基底土不均勻收縮變形對建筑物的影響。

第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一四.鹽漬土地基

是土中平均易溶鹽含量大于0.5%且具有吸濕、松漲等特性的土

。

1.鹽漬土的類型按分布區(qū)域分為內(nèi)陸鹽漬土和濱海鹽漬土;按鹽類性質(zhì)分為氯鹽類、硫酸鹽類、碳酸鹽類;按含鹽量的多少分弱鹽漬土、中等鹽漬土、強鹽漬土。當土中含鹽量小于0.5%時，土的物理力學性質(zhì)仍決定于土本身的顆粒