特殊土地基处理措施

1、1、概述2、湿陷性黄土地基3、膨胀土地基4、山区地基和红粘土地基5、冻土地基6、盐渍土地基7、天然地基基础抗震设计本章内容简介6.1 概 述 由于沉积过程的地理环境、气候条件、地质成因的不同，呈区域性分布，并具有特殊工程性质的土称为特殊土。湿陷性黄土地基地基沉陷膨胀土地基房屋开裂，堤岸、路基滑坡，桥梁、涵洞 等刚性结构物产生不均匀沉降。山区地基溶洞、石芽使基岩面起伏较大，地基不均匀沉降。冻土地基建筑物被抬升开裂，路面鼓包错缝，地基大量沉 降和不均匀沉降地震区地基砂土液化，建筑物沉陷特殊土地基的工程危害领会：各类特殊土的分布区域、形成原因、工程特性 和危害。掌握：各类特殊土地基工程特性的评价方法

2、 。识记：各类特殊土地基的工程处理措施。学习要点：6.2 湿陷性黄土地基黄土：是一种在干早和半干旱气候条件下形成的，颗粒组成以粉粒（粒径0.010.05mm）为主的黄色或褐黄色粉状土。黄土在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高的强度、低或中等的压缩性。6.2.1 湿陷性黄土的特征与分布湿陷性黄土：是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理的黄土。受水浸湿后，在自重应力或附加压力与自重压力共同作用下，土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低的，称为湿陷性黄土。 土质较为均匀，孔隙发育，结构疏松； 含水量低，湿陷性强烈，随含水量的增大，湿陷性逐渐减弱； 当液限小于30%时，湿陷一

3、般较强烈； 湿陷性黄土压缩系数介于0.11.OMPa-1之间；遇水强烈崩解，膨胀量较小，但失水收缩比较明显； 透水性较强。湿陷性黄土的物理、力学性质6.2.2 黄土湿陷性的成因和影响因素1.黄土的结构特征（内因）：长期的干旱使土中水分不断蒸发，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。增强了土粒之间抵抗滑移的能力，形成了以粗粉粒为主体骨架的多孔隙结构。2.物质成分（内因）： 黄土中粒径大于0.05mm的颗粒较多，胶结物多呈薄膜状分布，骨架颗粒多数彼此直接接触，结构疏松。以粗粉粒为主土粒间为胶结物3.水的浸湿与荷载作用（外因）：当黄土浸水较深时，盐类溶于水中，连接点破坏，固化粘聚力消失，骨架强度降低。在上

4、覆土自重压力或自重压力与附加压力共同作用下，整个结构体系失去稳定，导致大量附加沉陷。 浸水途径有管道（或水池）漏水、地面积水、生产和生活用水等渗入地下，或由于降水量较大，灌溉渠和水库的渗漏或回水使地下水位上升等原因而引起。湿陷过程结合水膜增厚锲入颗粒之间黄土受水浸湿结合水联结消失，盐溶于水骨架强度随着降低结构迅速破坏湿陷性黄土湿陷的影响因素：1.黄土中颗粒的组成和分布：粘粒含量多，并且均匀分布在骨架之间，起胶结物的作用，会使湿陷性降低并使力学性质得到改善。粘粒可以改善湿陷性易溶盐，使湿陷性增强2. 黄土中的盐类：如以较难溶解的碳酸钙为主而具有胶结作用时，湿陷性减弱，但易溶盐的含量愈大时，湿陷性

5、增强。 6.2.3 湿陷性黄土地基的评价1.判别黄土在一定压力作用下是否具有湿陷性；2.判别湿陷性黄土场地的湿陷类型，是自重湿陷性黄 土还是非自重湿陷性黄土；3.判别湿陷等级，湿陷性强弱程度1）湿陷系数s湿陷系数s值来进行判定黄土是否具有湿陷性。式中： hp 保持天然的湿度和结构的土样，加压至一定压力p后，下沉稳 定后的高度mm； 加压稳定后土样，浸水作用下，下沉稳定后的高度mm； h0 土样原始高度mm。1.黄土湿陷性判别原状土样采用室内压缩试验 我国湿陷性黄土地区建筑规范（ GB50025-2004 ）规定s0.015定为湿陷性黄土， s0.015为非湿陷性黄土。 根据湿陷系数s值的大小分

6、为下列三种： 当 时，湿陷性轻微； 当 时，湿陷性中等； 当 时，湿陷性强烈。2）湿陷性判定 黄土的湿陷性一般自地表以下逐渐减弱，埋深 78m 以上的黄土湿陷性较强。湿陷性黄土分类自重湿陷性黄土：受水浸湿后，在上覆土层的饱和（饱和度 =85%）自重应力作用下发生湿陷变形。 非自重湿陷性黄土：某一深度处的黄土层浸水后，除上覆土的饱和自重外，还要一定的附加压力才发生湿陷变形2.湿陷性黄土场地的湿陷类型划分在工程上，自重湿陷性黄土产生的湿陷事故比非自重湿陷性黄土要多。1）自重湿陷量 湿陷性黄土场地的湿陷类型应按自重湿陷量的实测值 或计算值zs判定。 计算值： 第 i 层土的厚度(cm)； 总计算土层

7、内湿陷土层数目。应自天然地面(当挖、填方厚度较大时，应自设计地面)算起，至其下非湿陷性黄土层的顶面为止，其中湿陷系数 小于0.015的土层不累计。 因土质地区而异的修正系数。 缺乏实测资料时，可按下列规定取值：陇西地区可取 1.5；陇东-陕北-晋西地区可取1.2；关中地区可取 0.9；其它地区可取 0.5。 第 i 层土的自重湿陷系数 式中 保持天然湿度和结构的试样，加压至该试样上覆土的饱和自重压力时，下沉稳定后的高度(mm)； 上述加压稳定后的试样，在浸水(饱和)作用下，附加下沉稳定后的高度(mm) 试样的原始高度(mm)。2）湿陷类型划分 或zs小于或等于 70mm，为非自重湿陷性黄土场地

8、 或zs大于70mm，为自重湿陷性黄土场地3）黄土地基的湿陷等级划分 黄土地基在评价其湿陷等级时以地基受水浸湿达到完全饱和时的总湿陷量作为指标。 第i层土的湿陷系数 第i层土的厚度(mm)； 考虑基底下地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数。 在缺乏实测资料时， 可按以下规定取值：基底下05m深度内，取 1.5；基底下510m深度内，取 1.0；基底下lOm以下至非湿陷性黄土层顶面，在自重湿陷性黄土场地可取工程所在地区的 值。总湿陷量 应自基础底面(如基底标高不确定时自地面下1.5m)算起； 在非自重湿陷性黄土场地，累计至基底下10m(或地基压缩层)深度止； 在自重湿陷性黄土场地，累

9、计至非湿陷黄土层的顶面止。其中湿陷系数 （10m以下为 ）小于0.015的土层不累计。总湿陷量的计算值 的计算深度湿陷性黄土地基的湿陷等级的判断1）防水措施：采取一定工程措施，防止雨水或生产用水 渗入浸湿地基。要求在建筑布置、地面排水、宽散水等方面，防止雨水或生产生活用水渗入地基。 6.2.5 湿陷性黄土地基的工程措施灰土或素土垫层 ：将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖到预计深度，然后用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分层夯实回填。重锤夯实及强夯法：重锤自由落下一定高度，锤击地基土，可消除一定范围内土层的湿陷性 。石灰土或二灰（石灰与粉煤灰）挤密桩 ：用打入桩、冲钻或爆扩等方法在

10、土中成孔，然后用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔而成（少数也有用素土），用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性。 2)地基处理措施 采用地基处理措施破坏湿陷黄土的大孔结构，消除地基湿陷性。 建筑物的体型力求简单，长高比不宜大于3；对长度较大且体形复杂的建筑物，采用沉降缝将其分为若干独立单元。选用轻质高强材料，并应加强上部结构刚度和基础刚度；地下管道或管沟穿过建筑物的基础或墙时，预留适应沉降的净空。 当地基的湿陷性大，要求处理的土层深，可采用桩基础或深基础穿越湿陷性土层将上部荷载直接传到非湿陷土层或基岩中。3) 结构措施4) 桩基措施6.3 膨胀土地基膨胀土：

11、指黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的高液限黏土。它一般强度较高压缩性较低。6.3.1 膨胀土的特征及对建筑物的危害 膨胀土的一般特征亲水性矿物组成的粘粒含量较高；具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性；天然状态下工程性质较好；膨胀土膨胀过程膨胀土的危害 膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩的特性。建造在膨胀土上的建筑物，随季节性气候的变化会反复不断的产生不均匀的升降，而使房屋破坏。 膨胀土裂缝具有成群出现的特点。墙体转角呈不对称的倒八字形、X形裂缝。侧向水平推力造成基础移动而产生水平裂缝和位移。膨胀土路面破坏膨胀土滑坡裂缝山墙上的八字裂缝1.自由膨胀率ef 人

12、工制备的磨细烘干土样，经充分吸水膨胀稳定后，增加的体积与原体积的比值ef称为自由膨胀率。 用于初步定性判定是否是膨胀土，不能定量评价注意：自由膨胀力是在无结构力影响下的结果6.3.2 膨胀土的工程特性指标 土样在水中膨胀稳定后的体积（ml） 土样原有体积（ml）2. 膨胀率ep 膨胀率ep表示原状土在侧限压缩仪中，在一定压力下，浸水膨胀稳定后，土样增加的高度与原高度之比，表示为： 膨胀率用来评价地基胀缩等级，计算膨胀土地基变形量，测定膨胀力。 土样浸水膨胀稳定后的高度（mm） 土样的原始高度（mm）3. 收缩系数收缩系数 是原状土样在直线收缩阶段，含水量减少1%时的竖向线缩率。线缩率 ：指土的

13、竖向收缩变形与原状土样高度之比 。 式中： h0 土样的原始高度，mm； hi 某含水量wi时的土样高度，mm。 收缩过程中直线变化阶段两点含水量之差（%）1. 膨胀土场地的判别 膨胀土规范中规定，凡具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率ef40%的土应判定为膨胀土。 1）裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；2）多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎； 3）常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等； 4）建筑物裂多呈“倒八字”、“X”或水平裂缝，裂缝随气候变化而张开和闭合。 6.3.3

14、膨胀土的工程特性指标2.膨胀潜势 一般情况下，膨胀潜势较弱的膨胀土，建筑物损坏轻微，膨胀潜势较强的膨胀土，建筑物损坏严重。3.膨胀土地基的胀缩等级 膨胀土地基评价，应根据地基胀缩变形对低层砌体房屋的影响程度进行评价。采用50kPa压力下，测定土的膨胀率，计算地基分级变形量Sc（膨胀变形量、收缩变形量、胀缩变形量），作为划分胀缩等级的标准。建筑措施 建筑体型简单，增设沉降缝； 加强隔水、排水措施； 建筑物四周应设散水或宽散水； 加强建筑物的整体刚度； 对于大面积地面应分格设置变形缝，变形缝内填嵌柔性防水材料。6.3.5 工程措施结构措施 加强基础和上部结构的整体强度和刚度； 房屋顶层和基础顶部宜

15、设置圈梁； 砌体结构还应设置构造柱； 框、排架结构的围护墙体与柱应采取可靠拉接； 地下管道及其附属构筑物的基础，宜设置防渗垫层。地下管道或管沟穿过建筑物的基础或墙时，应设预留孔洞。地基处理措施 采用非膨胀性土、灰土或改良土进行换土； 平坦场地上I 、II级膨胀土的地基处理，宜采用砂、碎石垫层； 较均匀胀缩等级为级的膨胀土地基，可采用条形基础； 胀缩等级为III级或设计等级为甲级的膨胀土地基，或土层较厚的膨胀土地基宜采用桩基础。施工措施工程宜避开雨季施工；开挖工程时，应快速作业，避免基坑岩土体受曝晒或泡水；基坑发生地裂，及时处理后方能继续施工；避免在坡坎上建筑；工程施工完毕后，应立即回填土。6.

16、4 山区地基和红黏土地基1）下卧层基岩表面坡度较大的地基6.4.1 土岩组合地基上覆土层基岩d1d22）石芽密布并有出露地基 上覆土层基岩石芽3）大块孤石地基上覆土层基岩孤石土岩组合地基的处理 利用经检验稳定性可靠的石芽作支墩式基础，也可在石芽出露部位作褥垫； 石芽间有较厚的软弱土层时，可用碎石、土夹石等进行置换； 将较软的上覆土换填或采用梁板跨越，使之变硬； 将较硬的部分基岩挖除，换填较软的褥垫层； 在软硬相差较大的土岩地基上设置沉降缝，将建筑物分开。6.4.2 岩溶和土洞 岩溶（碦斯特）：它是石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩石膏、岩盐层等可溶性岩石受水的化学作用而形成的溶洞、溶沟、裂缝等奇特

17、的地面及地下形态的总称。 岩溶发育的条件主要受岩性、裂缝、断层以及可溶性不同的岩层接触面控制。岩溶分布常具有带状和成层性 岩溶地基稳定性评价和处理措施 首先要了解岩溶的发育规律、分布情况和稳定程度。其次要查明溶洞、暗河、陷穴的界限；以及场地有无出现涌水、淹没的可能性。下列地基不应作为建筑物地基： 浅层溶洞成群分布，洞径大，且不稳定的地段； 漏斗、溶槽等埋藏浅，其中充填物为软弱土体； 土洞或塌陷等岩溶强发育的地段； 岩溶水排泄不畅，有可能造成场地暂时淹没的地段。 土层 土洞形成的要素： 岩溶的存在 水的活动土洞地基岩溶、土洞地基的处理措施 对较小的岩溶洞隙，可采用嵌塞与跨越等方法处理； 对较大的

18、岩溶洞隙，可采用梁、板和拱等结构跨越，也可采用浆砌块石等堵塞； 深埋土洞宜用砂、砾石或细石混凝土灌填洞隙部位设置钢筋混凝土底板； 地表水形成的土洞或塌陷，采用地表截流、防渗或堵塞等。6.4.3 红粘土地基红黏土：炎热湿润气候条件下石灰岩、白云石 等碳酸盐岩石风化作用下形成的高塑性黏土物质，其液限一般大于50%，一般呈褐红、棕红、紫红和黄褐色等。位于我国四川盆地的红黏土分布区。红黏土的物理力学特性：天然含水量、孔隙比、饱和度、液性指数及塑性指数都很高。具有较高的力学强度和较低的压缩性。工程地质特征：红黏土的各种指标变化幅度很大，具有高分散性。一般具有表面收缩、上硬下软、裂隙发育的特征。 1）利用

19、浅部硬壳层，红黏土适合做天然地基的持力层。当红黏土层下存在软弱的下卧层时，进行下卧层承载力的验算；2）适当采取换土、填洞、加强基础和上部结构的刚度或采取桩基础等；3）施工时做好防水措施，不能长时间将红黏土地基暴露。红黏土地基设计及工程措施：红黏土是 较好的地基6.7 地震区的地基地基6.7.1 地震震害 典型的地基震害有地基土液化、震陷、山石崩裂、地震滑坡和地裂等几种。汶川大地震唐山大地震 当发生地震时，由于地震荷载作用的时间十分短促，饱和砂土中的孔隙水来不及排出，孔隙水压力加大，同时有效应力减小。当有效应力减小到零时，土体强度完全丧失，呈现出类似于液体的状态，即所谓砂土液化。日本阪神地震砂土

20、液化地面沉陷、开裂6.7.4 液化土和软土地基1液化判别和处理的一般原则（1）饱和砂土和饱和粉土，6度时，一般情况下可不进行判别和处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行，79度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行。（2）地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。2液化判别（1）初步判别1）地质年代为第四纪晚更新世以及其以前，7、8度时可判为不液化。2）粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10、13和16时，可判为不液化土。3）浅埋天

21、然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响。表6-20 液化土特征深度(m)（2）细判 当初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别。判别深度为地面下20m范围内。不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑物，可只判别地面下15m范围内。 当饱和土标准贯入锤击数 （未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值 时，应判为液化土。式中 液化判别标准贯入锤击数临界值； 液化判别标准贯入锤击数基准值，按表教材6-19采用； 饱和土标准贯入点深度(m) ； 地下水位深度(m) ； 粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3； 调整

22、系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第 三组取1.05.（3）地基液化等级评定 在判别深度范围内每一个钻孔标准贯人试验点的总数； 、 分别为i点标准贯人锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值；当只需要判别15m范围以内的液化时，15m以下的实测值可按临界值采用； i点所代表的土层厚度（m），可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度； i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m-1)。当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，520m时应按线性内插法取值。液化指数5地基的抗液化措施及选择建筑抗震地基的液化等级设防类别轻微中等严重乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构处理。全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。全部消除液化沉陷。丙类基础和上部结构处理，亦可不采取措施。基础和上部结构处理，或更高要求的措施。全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。丁类可不采取措施。可不采取措施。基础和上部结构处理或其它经济的措施。全部消除地基液化沉陷的措施桩