工程地质课件7

1、特殊土是具有特殊的成分、状态、结构特征，而且具有特殊工程(gngchng)性质的土。黄土(hungt)膨胀土软土冻土红粘土盐渍土填土等特殊土第七章 特殊土的性质共九十页黄土是在干旱、半干旱气候条件(tiojin)下形成的第四纪的一种松散的特殊土。（一）黄土(hungt)共九十页黄土(hungt)的特征I. 颜色为淡黄、褐色或灰黄色；II.粒度成分(chng fn)以粉土为主，约占有60%70%，一般不含0.25mm的颗粒；III. 含各种可溶盐，富含碳酸盐（CaCO3），可形成钙质结核（姜结石）；IV.孔隙多且大，结构疏松；V.无层理，但有垂直节理和柱状节理。天然条件下能保持近于垂直的边坡；V

2、I.具有湿陷性。共九十页具有()项特征(tzhng)的为标准黄土，只有其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质土。具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土。共九十页黄土(hungt)的分布黄土在世界上的分布面积达1300万km2，我国的黄土面积是世界上最大的，达64万km2，比法国和瑞士的面积总和还要大。黄土最厚处约410m左右，在兰州市七里河区西津村。在我国，西北、中原、华北、华东、东北等地均有分布，但主要集中在黄河的中游陕、甘、宁、青及山西(shn x)、河南一带，其厚度各不相同。陕甘地区多厚100200m，薄处仅几公分。共九十页黄土高原(hun t o yun)的自然景象共九十页黄土(hungt)的分类

3、按生成过程分类风积坡积残积洪积冲积(chngj)等共九十页共九十页黄土(hungt)的分类按塑性指数IP分类黄土质粘土(zhn t) IP17黄土质砂粘土 7IP17黄土质粘砂土 1IP7黄土质砂土 IP1共九十页黄土(hungt)的分类按湿陷性分类湿 陷 性非 湿 陷 性自重(zzhng)湿陷性非自重湿陷性共九十页划分自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，对工程建设有明显的现实意义。在自重湿陷性黄土地区修筑的渠道与渠道平行(pngxng)的裂缝；管道漏水后管道断裂；路基受水后局部严重坍塌；地基土很大的裂缝或倾斜共九十页黄土的工程(gngchng)性质黄土的粒度成分黄土的比重(bzhng)和密度黄

4、土的含水量黄土的透水性黄土的压缩性黄土的抗剪强度黄土的湿陷性共九十页粉粒约占6070%，其次(qc)是砂粒和粘粒。黄土的粒度成分共九十页黄土结构疏松，密度(md)较低，一般：Gs 2.542.84； 1.51.8g/cm3；rd 1.31.6g/cm3，与e有关(yugun)一般认为： rd 1.5g/cm3时，一般为非湿陷性黄土黄土的比重和密度共九十页黄土(hungt)的天然含水量一般为138.6%，有的干燥地区则为112%。天然(tinrn)含水量低的黄土 湿陷性较强一般认为：天然含水量25%时，无湿陷性。黄土的含水量共九十页黄土的抗剪强度中等(zhngdng)。一般c=3040kPa，

5、j =1525，我国北部黄土的j可达 2728。黄土的透水性黄土的压缩性黄土的抗剪强度黄土(hungt)的透水性比一般粘性土大。黄土的压缩性中等。共九十页共九十页共九十页天然(tinrn)黄土在一定压力的作用下，受水浸湿后土体结构受到破坏而发生的下沉现象，称为黄土湿陷。黄土的湿陷性共九十页共九十页黄土(hungt)湿陷性的判定方法黄土的相对湿陷系数(xsh) dsh=（h2h2）/h2 dsh 0.02， 非湿陷性黄土0.02 dsh 0.03，轻微湿陷性黄土0.03 dsh 0.07，中等湿陷性黄土 dsh 0.07， 强烈湿陷性黄土共九十页自重湿陷性黄土(hungt)的判定方法室内试验法：

6、室内普通固结仪中进行。现 场 法：挖平底方形坑或圆坑，边长或直径大于等于(dngy)黄土层的厚度且不应小于10m。深度一般为50cm，坑底铺厚510cm的砂或砾，坑内灌水，保持水深30cm。浸水至黄土全部饱和，湿陷达到稳定时为止。其稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于1mm。测出自重湿陷量Dzs。共九十页 当Dzs7cm时非自重湿陷性黄土场地； 当Dzs7cm时自重湿陷性黄土场地。根据(gnj)野外无载荷试坑浸水试验，得出 兰州地区黄土 明显或强烈的自重湿陷性； 西安、太原黄土 绝大多数为非自重湿陷性。共九十页黄土的湿陷起始(q sh)压力湿陷起始(q sh)压力对非自重湿陷性黄土，其湿陷性需在

7、一定的荷载压力作用下才会表现出来，这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的压力即为黄土的湿陷起始压力。密度越大粘粒含量越高土层的埋深越大湿陷起始压力愈大共九十页湿陷起始(q sh)压力的确定室内压缩(y su)试验野外载荷试验（单双线法）现场常用野外简化方法。共九十页防治黄土(hungt)湿陷的措施采用物理、化学等方法，提高黄土强度，降低孔隙度，加强其内部联结； 强夯法； 挤密法防排水。包括排除(pich)地表水和地下水。换填法。在湿陷性黄土层不厚(13m)，下面又是硬土层或基岩。换填的土是砂夹卵石，回填厚度每层15cm，填后浇水再夯实。预浸水法深层浸水法共九十页强 夯共九十页黄土(hungt)陷穴

8、黄土陷穴的防治措施有： 开挖回填、夯实(hn sh)、灌浆； 做好地表排水工程。防止水流渗漏是保证建筑物稳定的措施之一。天然洞穴人工洞穴这些洞穴使上覆土层陷落共九十页红粘土 石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候条件下，经风化作用所形成的褐红色粘性土，称为红粘粘土。 通常(tngchng)红粘土是较好的地基土，但由于下卧岩面起伏及存在软弱土层，一般容易引起地基不均匀变形。共九十页（二）膨胀(png zhng)土膨胀(png zhng)土是一种粘性土，含有较多的亲水性粘土矿物，吸水膨胀，遇水崩解或软化，失水收缩，抗冲刷性能差，这种具有较明显的胀缩性的土称为膨胀土。共九十页膨胀(png zh

9、ng)土的特征（1）颜色有灰白、棕、红、黄、褐、及黑色；（2）粒度成分中以粘土颗粒为主，一般在50%以上，最低也要大于30%，粉粒次之，砂粒最少；（3）矿物成分中粘土矿物占优势，多为伊利石、蒙脱石，高岭石含量很少；（4）胀缩强烈，膨胀时产生膨胀压力，收缩时形成收缩裂隙。长期反复胀缩使土体强度产生衰减；（5）各种成因的大小裂隙发育；（6）早期(zoq)生成的膨胀土具有超固结性。共九十页膨胀(png zhng)土的分布膨胀(png zhng)土分布很广，全世界都有分布，在我国的分布也很广。外界条件的改变土中水份的变化地基产生体积变形基础破坏，建筑物、地坪开裂共九十页共九十页共九十页膨胀土的季节性湿

10、度变化(binhu)常引起道路隆起、路轨移动，泵站、电站地基基础破坏等。共九十页膨胀土的成因类型及生成(shn chn)年代主要为残积、坡积、洪积、湖积及混合沉积(chnj)类型。生成年代：多在上新世N2更新世晚期的Q3之间。共九十页强亲水性多裂隙性强胀缩性强度衰减性快速(kui s)崩解性弱抗风化性等膨胀土的工程(gngchng)性质共九十页膨胀土的工程地质问题(wnt)及防治措施1、膨胀(png zhng)土地区的路基主要的病害：边坡变形和基床变形抗剪强度的衰减及承载力的降低边坡溜坍、滑坡等失稳现象路基长期均匀下沉、翻浆冒泥等病害严重影响行车安全共九十页共九十页共九十页共九十页共九十页共九

11、十页共九十页防治措施： 为防止边坡变形，首先要根据路基工程地质条件，合理确定路堑边坡形式。一般情况下，膨胀土边坡要求一坡到顶，坡脚设置侧沟平台； 采取一定的排水措施，防止地表水渗入坡体； 支挡措施：设抗滑挡墙、抗滑桩、片石垛、填土反压等； 坡面防护措施：常用(chn yn)的有植物防护和骨架防护。共九十页2、膨胀土地区的地基地基的问题：承载力的问题和建筑物变形(bin xng)的问题特殊性：本身地基承载力较低还要考虑强度衰减，不仅有土的压缩变形还有湿胀干缩变形。共九十页防治(fngzh)措施： 防水保湿措施建筑物周围的排水条件：加宽散水坡；设隔水层；加强防漏措施(cush)；地下热力管道等应采

12、取隔热层等。含水量的变化膨胀土胀缩变形共九十页 建筑物布置和基础设计措施选择地形平坦地段，避免引起湿度变化；增加基础附加荷载克服土的膨胀(png zhng)；加大基础的埋深；加强结构刚度及增设沉降缝等。共九十页 地基(dj)处理措施设置(shzh)土垫层；采用支墩板基础或桩基等；石灰加固法共九十页膨胀土的特性和建筑物的损坏(snhui)特征找出规律性和有效(yuxio)的处理措施共九十页（三）软土软土在静水或缓慢流水环境(hunjng)中沉积的，天然含水量大，压缩性高，承载力低，抗剪强度低的软塑流塑状态的粘性土，如淤泥等。共九十页软土的特征(tzhng) 颜色多为灰绿、灰黑色、有油腻感，能染指

13、，有时有腐臭味； 粒度成分以粘粒为主，约占6070%，其次为粉粒； 矿物成分多为伊利石，高岭石次之，含有机质，有时可高达89%； 具海绵状结构，孔隙比大、含水量高、透水性小、压缩性高、强度很低； 具层理构造，垂直(chuzh)方向沉积有明显的分选性。共九十页软土的分布(fnb)软土在我国分布很广，主要(zhyo)是在沿海地带及平原低地、沼泽地区，在高原山区的古代或内湖沼泽地区也常遇到软土。共九十页软土的分类(fn li)沿海沉积(chnj)型内陆湖盆沉积型河滩沉积型沼泽沉积型滨海相;泻湖相;溺谷相;三角洲相共九十页软土的工程(gngchng)性质1. 软土的天然含水量较高，持水性强，透水性差（

14、竖向渗透系数小于水平向渗透系数）；2. 地基承载力很低，抗剪强度也很低，长期强度更低，这与排水固结程度有密切的关系；3. 软土孔隙比高，一般在1.01.8之间，有的可高达5.8（滇池淤泥(yn)）；4. 压缩性高，沉降量大；5. 具有触变性；6. 流变性。共九十页软土的工程地质问题(wnt)和防治措施软土地基的变形(bin xng)破坏主要是承载力低，地基变形大或发生挤出，造成建筑物的破坏。且易产生不均匀沉降。共九十页在软土地基设计中，经常采取以下措施： 1. 轻基浅埋； 2. 减小建筑物作用(zuyng)于地基的压力； 3. 侧向约束地基土，在四周打板桩基础； 4. 设置反压护道； 5. 若

15、软土层2m，可采用换土法； 6. 另外，还有其它的一些方法，如：砂井、排水砂垫层、爆破排淤、石灰砂桩、柴排、电渗排水等。共九十页 软土的防治(fngzh) 排水砂井：=0.42.0m，灌入中、粗砂。 砂垫层； 抛石挤淤和爆破排淤。 强夯：锤重1020t，升高1040m，自由(zyu)下落， 靠冲击力使软土迅速排水，加固深度达1112m。共九十页 换填土； 软沉井(chn jn)； 堆载预压。共九十页在软土地区(dq)修建铁路，主要存在地基的沉降和地基的稳定性问题。共九十页粉喷桩机共九十页共九十页共九十页（四）冻土(dn t) 温度(wnd)0，并含有冰的土层。共九十页季节性冻土受季节影响，冬冻

16、夏融，呈周期性冻结和融化的土多年冻土持续(chx)三年以上处于冻结而不融化的土冻土(dn t)的分类共九十页季节性冻结(dngji)层多年冻土共九十页多年冻土共九十页共九十页冻土(dn t)的分布共九十页季节性冻土(dn t)的主要工程地质问题一般来说，土中粉粒或粘粒含量(hnling)越高，含水量越大，冻胀性越强。冻融泥流冻结时膨胀，融化时下沉。会造成土体开裂、路面下凹、翻浆冒泥等。共九十页季节性冰丘冰丘在地下水埋藏较浅时，季节冻结区不断得到水的补充，地面(dmin)明显冻胀隆起，形成的冰胀山丘，称冰丘。共九十页在冻土(dn t)较厚的地区，修建各类建筑物时，采用桩基础，打穿冻土(dn t)

17、基础，但要求桩自身抗冻性能高，故应做桩自身的冻融力学试验。季节性冻土(dn t)的分类根据土的颗粒组成分为：不冻胀土稍冻胀土中等冻胀土极冻胀土根据含水量的大小分为：不冻胀土弱冻胀土冻胀土强冻胀土共九十页多年冻土的工程(gngchng)性质整体(zhngt)结构融陷性不大融陷很大1. 多年冻土的特征冻土由土颗粒、冰、水和气体四相组成。根据土中冰的分布位置、形状特征，冻土结构可分为：网状结构层状结构共九十页 多年冻土 1. 定义：冻结状态持续三年以上，甚致百年(binin)不化的冻 土。 2. 成因和分布：共九十页3. 主要(zhyo)特征： （1）组成：岩土颗粒、水。 共九十页多年冻土与其上的季

18、节性冻土层间的接触(jich)关系称为多年冻土的构造。衔接(xinji)型构造非衔接型构造共九十页 2.多年冻土的工程(gngchng)性质物理及水理性质重度比重(bzhng)总含水量相对含冰量共九十页其中：a. 未冻结(dngji)水含量 WC=KWPb. 总含水量 Wn= WbWcc. 相对含冰量 Wi= Wb/Wn共九十页 力学性质(xngzh)一般温度越低，含水量越大，强度越大。长期荷载作用下的冻土极限抗压强度比瞬时荷载下的抗压强度要小许多倍；冻土融化后的抗压强度与抗剪强度均显著降低。共九十页冻土的变形(bin xng)性质a冻胀性被破坏(phui)的公路影响冻胀性的因素温度土的颗粒大

19、小含水量等一般来讲，土颗粒越粗，含水量越小，冻胀性就越小；反之越大。共九十页土的冻胀性的大小用冻胀率n来表示，即： 按n值的大小，我们(w men)可将冻土分为四类：强冻胀土 n6%冻胀土 6%n3.5%弱冻胀土 3.5%n2%不冻胀土 n2%共九十页b融沉性冻土在融化后强度大为降低，压缩性急剧增大(zn d)，使地基产生融化沉陷的现象简称融沉或融陷。级：不融沉；级：弱融沉；级：融沉；级：强融沉；级：融陷。多年冻土按融沉情况(qngkung)分为：共九十页3.多年冻土的工程地质问题 道路边坡及基底(j d)稳定问题热融滑塌(hu t)开挖路堑，会使上限下降，若土为融沉性的，可使基底下沉，边坡滑塌；修筑路堤，会使上限上升，路堤内形成冻土结核，发生冻胀，融化后路堤外部沿上限局部滑塌。 共九十页 桥梁、房屋(fngw)等建筑