特殊土的工程地質(zhì)性質(zhì)之軟土講義

特殊土工程地質(zhì)石經(jīng)院碩士研究生課程指導(dǎo)思想：

總的說來，特殊土比較寬泛、其性質(zhì)研究方法多種多樣，沒有統(tǒng)一的規(guī)律。重點(diǎn)講1、2種特殊土的性質(zhì)和處理方法，不求全。任務(wù)：1、特殊土的基本礦物組成及其特點(diǎn)、巖土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(深入)2、特殊土的物理化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)(深入)3、評(píng)價(jià)和處理方法4、學(xué)習(xí)一種處理方法，計(jì)算技能概述黏土礦物：

1、蒙脫石的晶體構(gòu)造，單位晶層間存在多少種形式的水分子，在什么條件下含有3個(gè)、2個(gè)水分子？2、天然土往往是Ca質(zhì)蒙脫石，什么是Ca質(zhì)蒙脫石？3、伊利石與蒙脫石的結(jié)構(gòu)相似，為何有不同的水理性質(zhì)？4、了解：從結(jié)構(gòu)形式或水理特性分析，海綠石、綠磷石可劃分為伊利石類。5、敘述高嶺石和綠泥石的晶體構(gòu)造？概述微結(jié)構(gòu)：

1、微結(jié)構(gòu)特征分類及其與巖土性質(zhì)的聯(lián)系？2、定向排列結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？3、紊流結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？4、粒狀堆疊結(jié)構(gòu)和粒狀架空結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？5、膠粘式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？概述特殊土的概念

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。有些土類，由于地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、物質(zhì)成分及次生變化等原因而各具有與一般土類顯著不同的特殊工程性質(zhì)，當(dāng)其作為建筑場(chǎng)地、地基及建筑環(huán)境時(shí)，如果不注意這些特點(diǎn)，并采取相應(yīng)的治理措施，就會(huì)造成工程事故。

概述特殊土的概念特殊性土——具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土稱概述黃土－西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)紅粘土－西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)軟土（包括淤泥和淤泥質(zhì)土）凍土－膨脹土－南方和中南地區(qū)鹽漬土

混合土填土污染土根據(jù)工程特性軟土－指在水流緩慢的環(huán)境中沉積，有微生物參與作用，富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大，孔隙比、壓縮性高，承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。一、軟土－淤泥土一、軟土－淤泥土分類

（1）按軟土的形成環(huán)境分

1）沿海軟土瀉湖相沉積、溺谷相沉積、濱海相沉積、三角洲相沉積2）內(nèi)陸軟土湖相沉積、河漫灘相沉積、牛軛湖相沉積、山區(qū)谷地沉積

（2）按有機(jī)質(zhì)含量分類有機(jī)質(zhì)含量<5%無機(jī)質(zhì)5~10%有機(jī)質(zhì)土10~60%泥炭質(zhì)土>60%泥炭（3）按天然含水量和孔隙比分淤泥淤泥質(zhì)土軟土組成及結(jié)構(gòu)特征

1）顏色多為灰綠、灰黑色，手摸有滑膩感，能染指，有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)，有腥臭味2）粒度成分主要為粘粒及粉粒，粘粒含量高達(dá)60％~70％3）礦物成分，除粉粒中的石英、長(zhǎng)石、云母外，粘粒中的粘土礦物主要是伊利石，高嶺石次之。此外軟土中常有一定量的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)8％~9％4）軟土具有典型的海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，是造成軟土孔隙比大、含水量高、透水性小、壓縮性大、強(qiáng)度低主要原因之一5）軟土常具有層理構(gòu)造，軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相互交替沉積、或呈透鏡體相間形成性質(zhì)復(fù)雜的土體。一、軟土－淤泥土1、高孔隙比孔隙比常見值為1.0～2.0；2、飽水、天然含水率大于液限液限一般為40％～60％;飽和度一般>90％;天然含水率多為50～70％。未擾動(dòng)時(shí)，處于軟塑狀態(tài)，一經(jīng)擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)破壞，處于流動(dòng)狀態(tài)。3、透水性極弱：一般垂直方向的滲透系數(shù)較水平方向小。4、高壓縮性：a1~2一般為0.7～1.5Mpa－1，且隨天然含水率的增大而增大。二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點(diǎn)5、抗剪強(qiáng)度很低，且與加荷速度和排水固結(jié)條件有關(guān)不排水：三軸快剪,0o左右；直剪，2o～5o，c＝0.02Mpa；在排水條件下，抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度提高而增大，固結(jié)快剪的10o～15o，c＝0.02Mpa。6、較顯著的觸變性和蠕變性二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點(diǎn)工程特性：263頁二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點(diǎn)三、軟土地基指壓縮層主要由淤泥及淤泥質(zhì)土、吹填土、雜填土或其他高壓縮性土組成的地基。軟土地基引發(fā)諸多問題===路堤的失穩(wěn)、橋頭跳車等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，導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用即所說的橋頭跳車。軟土地基引發(fā)諸多問題一般地，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)四周的住宅、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。軟土路基四、軟土地基的工程評(píng)價(jià)1、軟土地基承載力的評(píng)價(jià)用原位測(cè)試方法來確定地基承載力－靜載荷試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)和扁鏟側(cè)漲試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：減少土的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)、保持原始應(yīng)力狀態(tài)1、軟土地基承載力的評(píng)價(jià)用理論公式來確定地基承載力建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范：由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載力特征值基底下1倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值與有關(guān)的承載力系數(shù)，查表基底上土的加權(quán)重度四、軟土地基的工程評(píng)價(jià)1、軟土地基承載力的評(píng)價(jià)用理論公式來確定地基承載力按臨塑荷載的理論公式確定基礎(chǔ)埋深基底以上土的加權(quán)平均重度由不排水剪切試驗(yàn)確定的粘聚力四、軟土地基的工程評(píng)價(jià)1、軟三土地三基承三載力三的評(píng)三價(jià)用理論三公式來確三定地三基承三載力按極限三荷載的理三論公三式確三定基礎(chǔ)三埋深基底三以上三土的三加權(quán)三平均三重度由不三排水三剪切三試驗(yàn)三確定三的粘三聚力方形三基礎(chǔ)條形三基礎(chǔ)得到三極限三荷載三后/安全三系數(shù)3四、三軟土三地基三的工三程評(píng)三價(jià)1、軟三土地三基承三載力三的評(píng)三價(jià)用工程三地質(zhì)三類比三法來確三定地三基承三載力三－當(dāng)三地的三建筑三經(jīng)驗(yàn)2、軟三土地三基變?nèi)蔚娜u(píng)價(jià)用建筑三地基三基礎(chǔ)三設(shè)計(jì)三規(guī)范GB三50三00三7-三20三02來確三定地三變形四、三軟土三地基三的工三程評(píng)三價(jià)2、軟三土地三基變?nèi)蔚娜u(píng)價(jià)用Sk三em三pt三on三-B三je三rr三um來確三定地三基沉三降，三對(duì)于三正常三固結(jié)三土四、三軟土三地基三的工三程評(píng)三價(jià)2、軟三土地三基變?nèi)蔚娜u(píng)價(jià)用考慮三應(yīng)力三歷史三的地三基沉三降計(jì)三算方三法來確三定地三變形三，對(duì)三于正三常固三結(jié)土四、三軟土三地基三的工三程評(píng)三價(jià)3、軟三土地三基穩(wěn)三定性三的評(píng)三價(jià)當(dāng)建筑三物建三在池三塘、三河岸三等邊三坡較三近時(shí)三，應(yīng)評(píng)價(jià)三地基三穩(wěn)定三性，三可用條分三法進(jìn)行三評(píng)價(jià)三。當(dāng)?shù)厝南屡P三層為三基巖三或硬三土層且表三面傾三斜時(shí)三，應(yīng)三分析三地基三的穩(wěn)三定性三。當(dāng)軟三弱土三層之三下分三布承壓三水時(shí)，三應(yīng)分三析承三壓水三頭對(duì)三軟土三地基三穩(wěn)定三性影三響四、三軟土三地基三的工三程評(píng)三價(jià)承壓三水層三上覆三土層三厚度1、排三水固三結(jié)法概念三：建三筑物三建造三前，三利用三地基三排水三固結(jié)三的特三性，三對(duì)建三筑物三地基三進(jìn)行三加荷三預(yù)壓三，使三土體三提前三完成固結(jié)三沉降，增三加地三基強(qiáng)三度的三一種三軟土三處理三措施三。適用：處三理淤三泥質(zhì)三土、三淤泥三和沖三填土三，方法包括三：五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)堆載三預(yù)壓三法真空三預(yù)壓三法降水三預(yù)壓三法電滲三排水三法聯(lián)合三加壓三法堆載三預(yù)壓三法原理：e－p曲線三，f－P曲線過程：三先在三地基三中設(shè)三置砂三井、三塑料三排水三帶等三豎向三排水三體，三然后三利用三建筑三物本三身質(zhì)三量分三級(jí)逐三漸加三載，三或在三建造三前，三在場(chǎng)三地加三載預(yù)三壓，三使土三體中三的孔三隙水三排出三，土三層逐三漸固三結(jié)。設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(1三)排水三豎井三，井三徑－五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)堆載三預(yù)壓三法設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(1三)排水三豎井井徑－三普通30三0－50三0m三m，袋三樁砂三井70－12三0m三m，塑三料排三水袋三，可三按下三式計(jì)三算：五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)平面三布置：等三邊三三角形三或正三方形三布置三。有三效排三水直三徑與三間距三的關(guān)三系為三：井徑三比確三定堆載三預(yù)壓三法設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(1三)排水三豎井五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)井距：間三距可三按井三徑比n選用三，據(jù)三工程三實(shí)踐三，塑三料排三水帶三或袋三裝砂三井n=三15三~2三2，普三通砂三井，n=三6~三8。井深：根三據(jù)建三筑物三對(duì)地三基的三穩(wěn)定三性、三變形三要求三和工三期確三定，三一般三應(yīng)盡三可能三的深三。砂料：應(yīng)三選中三粗砂三，粘三粒含三量不三應(yīng)大三于3%。砂井三直徑堆載三預(yù)壓三法設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(2三)預(yù)壓三荷載五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)范圍：大三于或三等于三建筑三物基三礎(chǔ)外三緣所三包圍三的范三圍。大?。簩?duì)三沉降三有嚴(yán)三格限三制的建三筑，應(yīng)采三用超三載預(yù)三壓處三理，三超載三量大三小根三據(jù)預(yù)壓三時(shí)間三內(nèi)要求三完成三的變?nèi)瘟咳ㄟ^三計(jì)算三確定三，并三應(yīng)使三預(yù)壓三荷載三下受三壓土三層各三點(diǎn)的三有效三豎向三應(yīng)力三大于三附加三應(yīng)力三。加荷三速率：根三據(jù)地三基土三的強(qiáng)三度來三確定三。預(yù)壓三時(shí)間：當(dāng)三排水三豎井三底面三以下受壓三土層經(jīng)預(yù)三壓完三成的三變形三和平三均固三結(jié)度三符合三設(shè)計(jì)三要求三時(shí)。堆載三預(yù)壓三法設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(3三)地基三固結(jié)三度五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)建筑三地基三處理三技術(shù)三規(guī)范JG三J7三9-三20三02，在三一級(jí)三或多三級(jí)等三速加三載條三件下三，當(dāng)三固結(jié)三時(shí)間三為t時(shí)，時(shí)間三單位d，三第i級(jí)荷三載的三加載三速率三；Ti、Ti－1分別三為第i級(jí)荷三載加三載的三起始三和終三止時(shí)三間，三當(dāng)計(jì)三算第i級(jí)加三載過三程中三某時(shí)三間的三固結(jié)三度時(shí)三，改三為t；三、三為三參數(shù)三。五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)條件參數(shù)豎向排水固結(jié)>30%向內(nèi)徑向排水固結(jié)豎向和向內(nèi)徑向排水固結(jié)（豎井穿透受壓土層）1ch徑向三排水三固結(jié)三系數(shù)三，cv豎向三排水三固結(jié)三系數(shù)cm2/s；H為土三層豎三向排三水距三離，三雙面三排水三時(shí)為三土層三厚度三的一三半，三單面三時(shí)為三土層三厚度三；三為雙三面排三水土三層或三固結(jié)三應(yīng)力三均勻三分布三的單三面排三水土三層平三均固三結(jié)度五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)在瞬三時(shí)加三載條三件下三，考三慮井三阻和三涂抹三影響三時(shí)，三豎井三地基三徑向三排水三平均三固結(jié)三度三可按三下式三計(jì)算kh為天三然土三層水三平滲三透系三數(shù)，cm三/s；ks為涂三抹區(qū)三土的三水平三向滲三透系三數(shù)，三可取(1三/5三~1三/3三)k三h，cm三/s；s為涂三抹區(qū)三直徑三與豎三井直三徑比三值，三取2~三3，中三靈敏三取低三值，三高取三高值三；L為豎三井深三度，cm；qw為豎三井縱三向通三水量三，為三單位三水力三梯度三下單三位時(shí)三間的三排水三量，cm3/s。砂料三滲透三系數(shù)堆載三預(yù)壓三法設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(4三)地基三土抗三剪強(qiáng)三度五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)對(duì)正三常固三結(jié)飽三和黏三性土三，某三一時(shí)三間的三抗剪三強(qiáng)度三，可三按下三式計(jì)三算，地基三土的三天然三抗剪三強(qiáng)度預(yù)壓三荷載三引起三的該三點(diǎn)的三豎向三附加三應(yīng)力該點(diǎn)三的固三結(jié)度堆載三預(yù)壓三法設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(5三)地基三的豎三向變?nèi)瘟课?、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)對(duì)正三常固三結(jié)或三弱固三結(jié)黏三性土三，預(yù)三壓荷三載下三地基三的最三終豎三向變?nèi)瘟縮f可按三下式三計(jì)算三：自重三應(yīng)力三多對(duì)三應(yīng)的三孔隙三比為第i層土三層厚三度自重三應(yīng)力三與附三加應(yīng)三力之三和所三對(duì)應(yīng)三的孔三隙比經(jīng)驗(yàn)三系數(shù)，1.三1~三1.三4荷載三較大三、較三軟弱三時(shí)取三較大三值變形三計(jì)算三時(shí)，受三壓層三的計(jì)三算深三度可三用應(yīng)三力比三法確三定，三即取三為附三加應(yīng)三力與三土的三自重三應(yīng)力三的比三值為0.三1的深三度堆載三預(yù)壓三法設(shè)計(jì)三要點(diǎn)三：(6三)砂墊三層、三排水三溝、三排水三盲溝三。五、三軟土三地基三的處三理技三術(shù)砂墊三層的三厚度三不應(yīng)三小于50三0m三m，砂三墊層三的干三密度三應(yīng)大三于1.三5g三/c三m3，其三滲透三系數(shù)三宜大三于0.三01三cm三/s。南方三某些三軟土三的工三程力三學(xué)特