采礦工藝中特殊性土的處理方式

主講人：韓立華中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院1第七章特殊土的工程性質(zhì)一、土的分類(lèi)二、特殊土的工程性質(zhì)2土是第四紀(jì)以來(lái)地殼表層的最新沉積物，未經(jīng)膠結(jié)成巖，常稱(chēng)為松散土。一、土的分類(lèi)土的顆粒分組：《鐵路工程巖石分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》碎石類(lèi)土砂類(lèi)土粉土粘性土按顆粒級(jí)配，土分為3殘積土坡積土沖積土淤積土風(fēng)積土崩積土等按土的成因，土分為4

特殊土是具有特殊的成分、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特征，而且具有特殊工程性質(zhì)的土。黃土膨脹土軟土凍土紅粘土鹽漬土填土等特殊土5二、特殊土的工程性質(zhì)（一）黃土（二）膨脹土（三）軟土（四）凍土6黃土是在干干旱干、半干干旱干氣候干條件干下形干成的干第四干紀(jì)的干一種干松散干的特干殊土干。（一干）黃干土7黃土干的特干征I.顏色干為淡干黃、干褐色干或灰干黃色；II干.粒度干成分干以粉干土為干主，約占干有6干0%干~7干0%干，一干般不干含＞干0.干25mm的顆干粒；II干I.含各干種可干溶鹽，富干含碳干酸鹽干（Ca干CO3），可形干成鈣干質(zhì)結(jié)干核（干姜結(jié)干石）干；IV干.孔隙干多且干大，干結(jié)構(gòu)干疏松；V.無(wú)層干理，干但有干垂直干節(jié)理干和柱干狀節(jié)干理。天干然條干件下干能保干持近干于垂干直的干邊坡干；VI干.具有干濕陷干性。8具有(Ⅰ～干Ⅴ)項(xiàng)特干征的干為標(biāo)準(zhǔn)干黃土，只干有其干中部干分特干征的干黃土干叫黃土干狀土或黃土干質(zhì)土干。具有干濕陷干性的干黃土干為濕陷干性黃干土。9黃土干的分干布黃土干在世干界上干的分干布面干積達(dá)干13干00干萬(wàn)km2，我國(guó)干的黃干土面干積是干世界干上最干大的干，達(dá)干64干萬(wàn)km2，比法干國(guó)和干瑞士干的面干積總干和還干要大干。黃干土最厚處約干41干0m左右干，在蘭州干市七干里河干區(qū)西干津村。在干我國(guó)干，西干北、干中原干、華干北、干華東干、東干北等干地均干有分干布，干但主干要集干中在干黃河干的中干游—干—陜干、甘干、寧干、青干及山干西、干河南干一帶干，其干厚度干各不干相同干。陜干甘地干區(qū)多干厚1干00干～2干00m，薄處干僅幾干公分干。10黃土干高原干的自干然景干象11黃土干的分干類(lèi)——按生干成年干代分干類(lèi)下更干新世Q1（午城黃土干）中更干新世Q2（離石黃土干）上更干新世Q3（馬蘭黃土干）全干新干世Q41老黃干土新黃干土新近干堆積干的黃干土：全新干世Q4212黃土干的分干類(lèi)——按生干成過(guò)干程分干類(lèi)風(fēng)積坡積殘積洪積沖積干等13黃土干的分干類(lèi)——按塑干性指干數(shù)IP分類(lèi)黃土干質(zhì)粘干土IP＞1干7黃土干質(zhì)砂干粘土干7＜IP≤1干7黃土干質(zhì)粘干砂土干1＜IP≤7黃土干質(zhì)砂干土IP≤114黃土干的分干類(lèi)——按濕干陷性干分類(lèi)濕干陷干性非干濕干陷干性自重濕陷干性非自干重濕陷干性15劃分干自重干濕陷干性黃干土和干非自干重濕干陷性干黃土干，對(duì)干工程干建設(shè)干有明干顯的干現(xiàn)實(shí)干意義干。在自干重濕干陷性干黃土干地區(qū)修筑干的渠干道與渠干道平行干的裂干縫；管道干漏水后管道干斷裂；路基干受水后局部干嚴(yán)重干坍塌；地干基干土很大干的裂縫干或傾干斜16黃土干的工干程性干質(zhì)黃土干的粒干度成干分黃土干的比干重和干密度黃土干的含干水量黃土干的透干水性黃土干的壓干縮性黃土干的抗干剪強(qiáng)干度黃土干的濕干陷性17粉粒約占干60~70干%，干其次干是砂干粒和干粘粒干。黃土的粒度成分18黃土結(jié)構(gòu)干疏松干，密干度較干低，一干般：Gs≈2.干54干～2干.8干4；ρ≈1.干5～干1.干8g/干cm3；rd≈1.干3～干1.干6g/干cm3，與e有關(guān)一般干認(rèn)為：rd＞1干.5g/干cm3時(shí)，一般干為非干濕陷干性黃干土黃土的比重和密度19黃土干的天干然含干水量干一般干為1干~3干8.干6%干，有干的干干燥地干區(qū)則干為1干~1干2%干。天然干含水干量低干的黃干土干濕陷干性較干強(qiáng)一般干認(rèn)為：天然干含水干量>25干%時(shí)干，無(wú)干濕陷干性。黃土的含水量20黃土干的抗干剪強(qiáng)干度中等。一般c=3干0～干40干kP干a，j=1干5?～2干5?干，我國(guó)干北部干黃土干的j可達(dá)27干?～干28干?。黃土的透水性黃土的壓縮性黃土的抗剪強(qiáng)度黃土干的透干水性比一干般粘干性土干大。黃土干的壓干縮性中等。212223天然干黃土干在一干定壓干力的干作用干下，干受水干浸濕干后土干體結(jié)干構(gòu)受干到破干壞而干發(fā)生干的下干沉現(xiàn)干象，干稱(chēng)為黃土干濕陷。黃土的濕陷性2425黃土干濕陷干性的干判定干方法黃土干的相對(duì)干濕陷干系數(shù)dsh=（干h2－h(huán)2’）干/h2dsh＜0.干02干，非濕陷干性黃干土0.干02≤dsh≤0.干03干，輕微濕陷干性黃干土0.干03＜dsh≤0.干07干，中等濕陷干性黃干土dsh＞0.干07干，強(qiáng)烈濕陷干性黃干土26自重干濕陷干性黃干土的干判定干方法室內(nèi)干試驗(yàn)干法：室干內(nèi)普干通固干結(jié)儀干中進(jìn)干行?，F(xiàn)干場(chǎng)干法：挖平底干方形干坑或干圓坑，邊干長(zhǎng)或干直徑干大于干等于干黃土干層的干厚度干且不干應(yīng)小干于1干0m。深干度一干般為50干cm，坑干底鋪厚5干～1干0cm的砂或干礫，坑干內(nèi)灌水，保干持水干深3干0cm。浸干水至干黃土干全部干飽和，濕陷干達(dá)到干穩(wěn)定干時(shí)為干止。干其穩(wěn)定干標(biāo)準(zhǔn)為最干后5干天的干平均干濕陷干量小干于1mm干。測(cè)出干自重干濕陷干量Dzs?。27當(dāng)Dzs?≤7干cm時(shí)非自重干濕陷干性黃干土場(chǎng)干地；當(dāng)Dzs?＞干7c干m時(shí)干自干重濕干陷性干黃土干場(chǎng)地干。根據(jù)干野外干無(wú)載干荷試干坑浸干水試干驗(yàn)，干得出蘭州干地區(qū)黃土明顯干或強(qiáng)干烈的自重干濕陷干性；西安干、太干原黃土絕大干多數(shù)干為非自干重濕干陷性。28黃土干的濕干陷起干始?jí)焊闪裣莞善鹗几蓧毫Α獙?duì)非干自重干濕陷干性黃干土，干其濕干陷性干需在干一定干的荷干載壓干力作干用下干才會(huì)干表現(xiàn)干出來(lái)干，這干一使干得黃干土開(kāi)干始表干現(xiàn)出干濕陷干性所干需的干壓力干即為干黃土干的濕干陷起干始?jí)焊闪?。密度干越大粘粒干含量干越高土層干的埋干深越干大濕陷干起始干壓力干愈?9濕陷干起始干壓力干的確干定室內(nèi)干壓縮干試驗(yàn)野外干載荷干試驗(yàn)（單干雙線干法）現(xiàn)場(chǎng)干常用干野外干簡(jiǎn)化干方法干。30防治干黃土干濕陷干的措干施①采用干物理干、化干學(xué)等干方法，提干高黃干土強(qiáng)干度，干降低干孔隙干度，干加強(qiáng)干其內(nèi)干部聯(lián)干結(jié)；Ⅰ強(qiáng)夯干法；Ⅱ擠密干法②防排干水。包干括排干除地干表水干和地干下水干。③換填干法。在干濕陷干性黃干土層干不厚干(1干～3m)干，下面干又是干硬土干層或干基巖干。換干填的干土是干砂夾干卵石干，回干填厚干度每干層1干5cm干，填后干澆水干再夯干實(shí)。④預(yù)浸干水法⑤深層干浸水干法31黃土干陷穴黃土干陷穴干的防治干措施有：①開(kāi)挖干回填干、夯干實(shí)、干灌漿；②做好干地表干排水干工程。防止干水流干滲漏是保干證建干筑物干穩(wěn)定干的措干施之干一。天然干洞穴人工干洞穴這些干洞穴干使上干覆土干層陷干落32（二干）膨干脹土膨脹干土——是一干種粘干性土干，含干有較干多的干親水干性粘干土礦干物，干吸水干膨脹干，遇干水崩干解或干軟化干，失干水收干縮，干抗沖干刷性干能差干，這干種具干有較干明顯干的脹干縮性干的土干稱(chēng)為膨脹干土。33膨脹干土的干特征（1干）顏色有灰干白、干棕、干紅、干黃、干褐、干及黑干色；（2干）粒干度成干分中以粘干土顆干粒為干主，一干般在干50干%以干上，干最低干也要干大于干30干%，干粉粒干次之干，砂干粒最干少；（3干）礦干物成干分中粘土干礦物干占優(yōu)干勢(shì)，多干為伊干利石干、蒙干脫石干，高干嶺石干含量干很少干；（4干）脹縮干強(qiáng)烈，膨干脹時(shí)干產(chǎn)生干膨脹干壓力干，收干縮時(shí)干形成干收縮干裂隙干。長(zhǎng)干期反干復(fù)脹干縮使干土體干強(qiáng)度干產(chǎn)生干衰減干；（5干）各干種成干因的干大小裂隙干發(fā)育；（6干）早干期生干成的干膨脹干土具干有超固干結(jié)性。34膨脹干土的干分布膨脹干土分干布很干廣，干全世干界都干有分干布，干在我干國(guó)的干分布干也很干廣。外界干條件干的改干變土中干水份干的變干化地基干產(chǎn)生干體積干變形基礎(chǔ)干破壞干，建干筑物干、地干坪開(kāi)干裂35膨脹干土的干季節(jié)干性濕干度變干化常引干起道干路隆干起、干路軌干移動(dòng)干，泵干站、干電站干地基干基礎(chǔ)干破壞干等。36膨脹干土的干成因干類(lèi)型干及生干成年干代主要干為殘積、坡積、洪積、湖積及混合干沉積類(lèi)型干。生成干年代干：多干在上新干世N2～更新干世晚干期的Q3之間干。37強(qiáng)親干水性多裂干隙性強(qiáng)脹干縮性強(qiáng)度干衰減干性快速干崩解干性弱抗干風(fēng)化干性等膨脹干土的干工程干性質(zhì)38膨脹干土的干工程干地質(zhì)干問(wèn)題干及防干治措干施1、干膨脹干土地干區(qū)的干路基主要干的病干害：邊坡干變形和基床干變形抗剪干強(qiáng)度干的衰干減及承載干力的干降低邊坡干溜坍干、滑干坡等干失穩(wěn)干現(xiàn)象路基干長(zhǎng)期干均勻干下沉干、翻干漿冒干泥等干病害嚴(yán)重干影響干行車(chē)干安全39防治干措施干：①為防干止邊干坡變干形，干首先干要根干據(jù)路干基工干程地干質(zhì)條干件，合理干確定干路塹干邊坡干形式。一干般情干況下干，膨干脹土干邊坡干要求干一坡干到頂干，坡干腳設(shè)干置側(cè)干溝平干臺(tái)；②采取干一定干的排水干措施，防干止地干表水干滲入干坡體干；③支干擋措干施：設(shè)干抗滑干擋墻干、抗干滑樁干、片干石垛干、填干土反干壓等干；④坡干面防干護(hù)措干施：常干用的干有植干物防干護(hù)和干骨架干防護(hù)干。402、干膨脹干土地干區(qū)的干地基地基干的問(wèn)干題：承載干力的干問(wèn)題和建筑干物變干形的干問(wèn)題特殊干性：干本身地基干承載干力較干低還要干考慮強(qiáng)度干衰減干，不僅干有土干的壓縮干變形還有濕脹干干縮干變形干。41防治干措施：①防水干保濕干措施建筑干物周干圍的干排水干條件干：加寬干散水干坡；設(shè)隔干水層干；加強(qiáng)干防漏干措施干；地下干熱力干管道干等應(yīng)干采取干隔熱干層等干。含水干量的干變化干膨脹干土脹干縮變干形42②干建筑干物布干置和干基礎(chǔ)干設(shè)計(jì)干措施選擇干地形干平坦干地段，避干免引干起濕干度變干化；增加干基礎(chǔ)干附加干荷載克服干土的干膨脹干；加大干基礎(chǔ)干的埋干深；加強(qiáng)干結(jié)構(gòu)干剛度及增設(shè)干沉降干縫等。43③干地基干處理干措施設(shè)置干土墊干層；采用支墩干板基干礎(chǔ)或樁基等；石灰干加固干法44膨脹干土的特性和建干筑物干的損壞干特征找出規(guī)律干性和有干效的處理干措施45（三干）軟干土軟土——在靜干水或干緩慢干流水干環(huán)境干中沉干積的干，天干然含干水量干大，干壓縮干性高干，承干載力干低，干抗剪干強(qiáng)度干低的干軟塑干－流干塑狀干態(tài)的干粘性干土，干如淤干泥等干。46軟土干的特干征⑴顏色多為灰綠干、灰干黑色、有干油膩干感，干能染干指，干有時(shí)干有腐干臭味干；⑵粒度干成分以粘粒為主干，約干占6干0～干70干%，干其次干為粉干粒；⑶礦物干成分多為伊利干石，高干嶺石干次之干，含干有機(jī)干質(zhì)，干有時(shí)干可高干達(dá)8干～9干%；⑷具海綿干狀結(jié)干構(gòu)，孔干隙比干大、干含水干量高干、透干水性干小、干壓縮干性高干、強(qiáng)干度很干低；⑸具層理干構(gòu)造，垂干直方干向沉干積有干明顯干的分干選性干。47軟土干的分干布軟土干在我干國(guó)分干布很干廣，干主要干是在沿海干地帶及平原干低地、沼澤干地區(qū)，在干高原干山區(qū)干的古干代或干內(nèi)湖干沼澤干地區(qū)干也常干遇到干軟土干。48軟土干的分干類(lèi)沿海干沉積干型內(nèi)陸干湖盆干沉積干型河灘干沉積干型沼澤干沉積干型濱海干相;瀉湖干相;溺谷干相;三角干洲相49軟土干的工干程性干質(zhì)1.軟土干的天然干含水干量較干高，持水干性強(qiáng)，透水干性差（豎向干滲透干系數(shù)干小于干水平干向滲干透系干數(shù)）；2.地基干承載干力很干低，抗剪干強(qiáng)度干也很干低，長(zhǎng)期干強(qiáng)度干更低，這干與排干水固干結(jié)程干度有干密切干的關(guān)干系；3.軟土孔隙干比高，一干般在干1.干0～干1.干8之干間，干有的干可高干達(dá)5干.8干（滇干池淤干泥）干；4.壓縮干性高，沉降干量大；5.具有干觸變干性；6.流變干性。50軟土干的工干程地干質(zhì)問(wèn)干題和干防治干措施軟土干地基干的變干形破干壞主干要是承載干力低，地基干變形干大或發(fā)生干擠出，造干成建干筑物干的破干壞。干且易產(chǎn)干生不干均勻干沉降。51在軟干土地基設(shè)計(jì)干中，干經(jīng)常干采取干以下措施：1.輕基干淺埋；2.減小建筑干物作干用于干地基干的壓力；3.側(cè)向干約束地基干土，干在四干周打干板樁干基礎(chǔ)干；4.設(shè)置干反壓干護(hù)道；5.若軟干土層干＜2m，可采干用換土干法；6.另外干，還干有其它的一干些方干法，如：砂干井、干排水干砂墊干層、干爆破干排淤干、石干灰砂干樁、干柴排干、電干滲排干水等干。52在軟干土地干區(qū)修干建鐵路，主干要存干在地基干的沉干降和地基干的穩(wěn)干定性問(wèn)題干。53（四干）凍干土——干溫度≤0干℃，并干含有干冰的干土層干。54季節(jié)干性?xún)龈赏潦芗靖晒?jié)影干響，冬凍干夏融，呈干周期干性?xún)龈山Y(jié)和干融化干的土多年干凍土持續(xù)干三年干以上干處于干凍結(jié)干而不干融化干的土凍土干的分干類(lèi)55季節(jié)干性?xún)龈山Y(jié)層多年干凍土56多年干凍土57凍土干的分干布58季節(jié)干性?xún)龈赏恋母芍饕晒こ谈傻刭|(zhì)干問(wèn)題一般干來(lái)說(shuō)干，土中干粉粒干或粘干粒含干量越干高，干含水干量越干大，干凍脹干性越干強(qiáng)。凍融干泥流凍結(jié)干時(shí)膨干脹，干融化干時(shí)下干沉。會(huì)造干成土干體開(kāi)干裂、干路面干下凹干、翻干漿冒干泥等干。59季節(jié)干性冰干丘冰丘——在地干下水干埋藏干較淺干時(shí)，干季節(jié)干凍結(jié)干區(qū)不干斷得干到水干的補(bǔ)干充，干地面干明顯干凍脹干隆起干，形干成的干冰脹干山丘干，稱(chēng)干冰丘干。60在凍干土較干厚的干地區(qū)干，修干建各干類(lèi)建干筑物干時(shí)，干采用干樁基干礎(chǔ)，干打穿干凍土干基礎(chǔ)干，但干要求干樁自干身抗干凍性干能高干，故干應(yīng)做樁自干身的干凍融干力學(xué)干試驗(yàn)。季節(jié)干性?xún)龈赏恋母煞诸?lèi)根據(jù)土的干顆粒干組成分為干：不凍干脹土稍?xún)龈擅浲林械雀蓛雒浉赏翗O凍干脹土根據(jù)含水干量的干大小分為干：不凍干脹土弱凍干脹土凍脹干土強(qiáng)凍干脹土61多年干凍土干的工干程性干質(zhì)整體干結(jié)構(gòu)融陷干性不干大融陷干很大1.干多干年凍干土的干特征凍土干由土顆干粒、冰、水和氣體四相干組成干。根據(jù)干土中冰的干分布干位置、形狀干特征，凍干土結(jié)干構(gòu)可干分為干：網(wǎng)狀干結(jié)構(gòu)層狀干結(jié)構(gòu)62多年干凍土干與其干上的干季節(jié)干性?xún)龈赏翆痈砷g的接觸干關(guān)系稱(chēng)為多年干凍土干的構(gòu)干造。銜接干型構(gòu)干造非銜干接型干構(gòu)造632.干多年干凍土干的工干程性干質(zhì)①物理干及水干理性干質(zhì)重度比重總含干水量相對(duì)干含冰干量64其中干：a.未凍干結(jié)水干含量WC=K干·WPb.總含干水量Wn=Wb＋W干cc.相對(duì)干含冰干量Wi=Wb/Wn65②力學(xué)干性質(zhì)一般溫度干越低干，含干水量干越大干，強(qiáng)干度越干大。長(zhǎng)期干荷載干作用干下的凍干土極干限抗干壓強(qiáng)干度比瞬時(shí)荷載干下的干抗壓干強(qiáng)度干要小許干多倍；凍干土融干化后干的抗干壓強(qiáng)干度與干抗剪干強(qiáng)度干均顯干著降干低。66③干凍土干的變干形性干質(zhì)a．凍脹干性被破干壞的干公路影響干凍脹干性的因素溫度土的干顆粒干大小含水干量等一般干來(lái)講干，土顆干粒越干粗，干含水干量越干小，干凍脹干性就干越小；反干之越干大。67土的干凍脹干性的干大小干用凍脹干率n來(lái)表干示，干即：☆按n值的干大小，我干們可干將凍干土分干為四干類(lèi)：強(qiáng)凍干脹土n＞干6%凍脹干土干6干%≥n＞干3.干5%弱凍干脹土干3干.5干