特殊土工程性质市公开课一等奖省赛课获奖课件

特殊土勘察特殊岩土类型特殊岩土性质特殊岩土勘察内容使用特殊土作为地基注意事项特殊土工程性质第1页特殊岩土类型1、填土2、软土(淤泥与淤泥质土)3、红粘土4、黄土5、盐渍土6、膨胀土7、岩溶土8、多年冻土8、沙漠风积土风化岩与残积土特殊土工程性质第2页1、填土定义：是指由人类活动而堆填土。分类：按其物质组成和堆填方式可分为素填土、杂填土和冲填土。填土工程性质填土勘察测试方法使用填土地基注意事项特殊土工程性质第3页一、填土工程性质1、不均匀性：成份复杂，回填方法、厚度和时间随意性，素填土因为成份较为单一，不均匀性比杂填土略好。2、自重压密性：属欠固结土。粗颗粒组成砂、碎石素填土自重压密时间约2～5年，细粒土组成素填土自重压密时间约需5～，含有大量生活垃圾杂填土自重压密时间可长达30年。3、填土湿陷性：填土结构疏松、结构性差，故浸水后会产生强烈湿陷。4、低强度和高压缩性：特殊土工程性质第4页二、填土勘察测试方法查明地形地物变迁、填土堆填年代和堆填方法，查明填土分布、厚度、成份、均匀性等。勘探工作量布置应按复杂场地考虑，勘探点间距10～20m，，勘探点深度应穿透填土，并进入老土层最少0.5m，如碰到软弱土层还应加深。勘探方法可依据填土性质确定，对粉土、粘性土素填土宜采取钻探和轻型动力触探方法，对杂填土宜采取钻探和重型动力触探，并设一定数量探井。特殊土工程性质第5页3、利用填土作为地基时，应注意以下几点对还未完成自重固结填土或土质松软以致不能满足承载力和变形要求填土，未经处理不应作为天然地基。对有机质含量大于10％填土也不宜作为天然地基。对已完成自重固结且比较均匀、密度很好老填土能够作为天然地基，但应增加基础和上部结构刚度和强度办法，以提升和改进建筑物对不均匀沉降适应能力。对具不均匀性填土地基，应进行变形计算，可采取分层总和法，沉降计算系数能够取1.0，也可采取地基和基础共同作用分析方法进行计算。填土地基承载力已采取载荷试验确定。特殊土工程性质第6页盐渍土是指易溶盐含量大于0.5％，且含有吸湿、松涨等特征土。一、盐渍土工程特征1、溶陷性：盐渍土浸水后因为土中易溶盐溶解，在自重压力作用下产生沉陷现象。盐渍土按溶陷系数分为溶陷性土（溶陷系数δ≥0.01）和非溶陷性土2、盐胀性：硫酸盐沉淀结晶时体积增大,失水时体积减小,致使土体结构破坏而疏松.碳酸盐渍土中NaCO3含量超出0.5％时，也含有显著盐胀性。3、腐蚀性：硫酸盐渍土含有较强腐蚀性，氯盐渍土、碳酸盐渍土也有不一样程度腐蚀性。特殊土工程性质第7页二、盐渍土勘察测试方法查明盐渍土分布、含盐类型和含盐程度确定有害毛细水上升高度、查明盐渍土溶陷性、盐胀性和腐蚀性，确定天然状态和浸水条件下地基承载力。1、勘测点间距和深度应依据建筑物类型、盐渍土分布状态确定。标准上应钻穿盐渍土层。当盐渍土层很厚时候，钻探深度应为20m,并最少应有一个勘测点钻透盐渍土层，勘测点中应有一定数量探井。特殊土工程性质第8页软土定义：天然孔隙比大于1.0，且天然含水量大于液限细粒土。一、软土主要工程性质1、天然含水量大于液限2、孔隙比大于1。03、压缩性高4、强度低5、渗透性低（10－6～10－8cm/s）6、灵敏度St普通为3～4，最大达8～97、在较大地震力作用下，易出现震陷特殊土工程性质第9页二、软土勘察测试方法1、软土勘察，勘探点间隔普通不超出30m，钻孔深度按Z＝d+mb估算，深度系数m对控制孔取2.0，普通孔取1.0。2、钻进方式应采取回转式提土钻进，并采取清水加压或泥浆护壁，以免塌孔。原状土试样应采取薄壁取土器静压法采取，原状土试样在采取、运输、保留、试样制备过程中，要严防扰动。3、应采取各种原位测试伎俩替换部分钻探，以综合确定土层力学参数。如普通孔可由静力触探代替，用十字板剪切试验测定软土抗剪强度、灵敏度；用旁压试验、螺旋板载荷试验测定土极限荷载、估算变形模量；用标准贯入试验确定砂土、粉土夹层性质。特殊土工程性质第10页4、准确查明地下水位，用抽水试验或室内变水头渗透试验测定垂向和水平向渗透系数。5、软土室内土工试验①高压固结试验②剪切试验合理选择是否固结、是否排水条件6、软土地基沉降量可采取分层总和法计算，并乘以经验系数，对一级建筑物宜采取土应力历史沉降计算方法。特殊土工程性质第11页湿陷性土定义：是指在200kpa压力下浸水载荷试验湿陷量与承压板宽度之比大于0.023土一、湿陷性黄土：湿陷性黄土是指湿陷系数δs大于或等于0.015黄土。二、其它湿陷性土：是指干旱和半干旱地域湿陷性碎石土、湿陷性砂土及其它湿陷性土（如填土、新近沉积土等）特殊土工程性质第12页膨胀土定义：膨胀土是指土中粘粒成份主要由亲水矿物组成，同时含有显著吸水膨胀和失水收缩两种变形特征粘性土。独特矿物成份、化学成份及其结构特征——面面叠聚体一、膨胀土工程性质1、高分散性：<0.002mm粘粒含量普通>30%2、高塑性：塑性指数普通>20%3、高液性：液限含水量普通>40%4、收缩性：线收缩率3%~8%，收缩系数0.3~0.6，大0.7~1.0，缩限9.3%~20.8%5、胀缩可逆性：吸水膨胀、失水收缩、再吸水再膨胀、再失水再收缩变形特征特殊土工程性质第13页二、膨胀土勘察测试方法1、膨胀土地域应划分场地类别，区分平坦场地和坡地场地，查明有没有浅层滑坡和天然斜坡剥落情况，查明大气影响深度。2、膨胀土区勘测点数量易比非膨胀土地域适量增加，取土孔数量不应少于全部勘察孔数量1／2。3、勘探孔深度，除应满足压缩层深度外，还应考虑大气影响深度，且普通性勘测孔深度大于5米，控制性勘测孔大于8米4、每个控制孔应采取原状土样，从地表1米开始至大气影响深度内，取土间距为1米，在大气影响深度下，可取1.5~2.0米。在普通性勘测孔5米深度范围内液应采取扰动土样，测定天然含水量。特殊土工程性质第14页5、对主要和有特殊要求工程场地，必要时应进行浸水载荷试验、旁压试验、剪切试验，以确定土膨胀性能和承载力。6、膨胀土室内土工试验应进行膨胀和收缩试验以测定自由膨胀率、50kpa压力下和一定压力下膨胀率、膨胀力和收缩系数。7、对建在膨胀土地域建筑物，应分别计算膨胀变形量、收缩变形量和胀缩变形量，并计算结果对膨胀土地基划分胀缩等级。特殊土工程性质第15页红粘土定义：是指颜色为棕红色、褐黄色，覆盖在碳酸盐岩系之上，其液限等于或大于50％高塑性粘土。次生红粘土是指红粘土经搬运、沉积后仍保留其基本特征，且液限大于45％土。一、红粘土工程性质1、高分散性：粘粒含量普通为30％～70％2、高塑性：塑性指数Ip=25％～50％3、高液限：液限WL=45％～70％4、饱和度较大：St普通大于80％5、孔隙比大：普通超出0.9，个别可达2.06、前期固结压力大，普通均为超固结土7、强度普通较高，但浸水后强度较低8、膨胀性及极弱，但含有一定收缩性特殊土工程性质第16页二、红粘土勘察测试方法查明红土和次生红土分布、厚度、物质组成，查明下伏岩层岩性和起伏改变情况，查明地裂分布和发育特征，查明红土湿度状态垂直分布情况，查明红图地基类型及其承载能力等1、勘探点间距对类均匀地基取12～24m，对类不均匀地基取6～12m，钻孔深度可按规范查表2、对裂隙发育红粘土，应进行三轴剪切试验或无侧限抗压强度试验，需要评价边坡稳定性时尚应进行剪切试验。3、对一级建筑物宜采取载荷试验、二级建筑物可采取旁压试验确定地基承载力特殊土工程性质第17页风化岩和残积土定义：是指岩石在风化营力等作用下，使其结构、成份、性质产生不一样程度变异岩石。岩石已完成风化而未经搬运称为残积土。一：风化岩和残积土工程性质1、软化性：风化岩抗水性弱，浸水后强度显著降低。2、不均匀性：残积土尤其是花岗岩残积土，因为球状风化或囊状风化造成风化岩和残积土不均匀性，或因为岩脉穿插，风化程度不一样造成3、固结特征：花岗岩残积土固结速度较快，建筑物主体结构完工后，沉降基本完成，后其沉降量很小。4、膨胀性和湿陷性：灰岩、粘土岩、砾岩、泥岩、玄武岩等风化岩和残积土可能还有膨胀性和湿陷性。特殊土工程性质第18页二、风化岩和残积土勘察测试方法查明其水平和垂直分布稳定性和均匀性查明岩脉、软弱夹层、断裂结构、球状风化和囊状风化体分布特征查明风化岩和残积土物理力学性质和承载力。1、勘探点间距按复杂场地考虑，勘探点深度应有部分钻孔到达或深入微风化层，钻探中测定RQD2、宜布置深井，以观察岩土结构，暴露后性状改变（干裂、湿化、软化等）3、对风化带划分宜采取标贯试验、波速试验和钻孔地震CT测试技术。4、确定风化岩和残积土承载力和变形模量宜采取载荷试验和旁压试验，必要时可采取嵌入式浸水载荷试验。特殊土工程性质第19页多年冻土定义：是指温度不超出0℃,含有固态水，且在自然条件下保持三年以上一、多年冻土工程性质1、冻土物理性质：冻土含水量：总含水量、未冻含水量冻土含冰量：相对含冰量、质量含冰量、体积含冰量2、冻土热物理性质：导热系数、导温系数热容量（体积热容量、质量热容量）特殊土工程性质第20页3、冻土力学性质：冻胀：冻胀量、冻胀率、起始冻胀含水量、冻胀力、冻结力融化下沉与融化系数：融陷系数、融化压缩系数特殊土工程性质第21页二、多年冻土勘察测试方法

查明多年冻土分布范围、类别、厚度、确定多年冻土上限深度及其改变值查明多年冻土物理力学性质查明多年冻土不良地质现象如热融滑塌、融冻泥流特殊土工程性质第22页1、勘探点应适当加密，勘探点深度应穿透上限深度，普通不应小于1.5倍上限深度，对于多年冻土不稳定地带，应有部分勘探点到达下限深度。2、多年冻土地域钻探宜采取大口径低速钻进，必要时可采取低温泥浆，终孔直径不宜小于108mm。3、冻土试样应防止融化，取出后应马上冷藏。试验应在低温试验室进行，测定冻土物理性质、热物理性质和力学性质。4、多年冻土承载力，对一级建筑物采取载荷试验确定。特殊土工程性质第23页基础与地基土摩擦系数土类别摩擦系数f粘性土可塑0.25~0.30硬塑0.30~0.35坚硬0.35~0.45粉土Sr≤0.50.30~0.40中砂、粗砂、砾砂0.40~0.50碎石土0.40~0.60软质岩石0.40~0.60表面粗糙硬质岩石0.65~0.75特殊土工程性质第24页地基抗力系数K0.3（MN/M3）砂土粘性土松干和湿8~25硬qu=100~200KN/m312~25饱和10~15中密干和湿25~125很硬qu=200~400KN/m325~50饱和35~40密实干和湿125~375坚硬qu>400KN/m3>50饱和130~150备注：特殊土工程性质第25页地基处理地基处理历史可追溯到古代，我国劳感人民在地基处理方面有着极其宝贵丰富经验，许多当代地基处理技术都可在古代找到它雏型。依据历史记载`，早在二千年前就已采取了软土中夯入碎石等压密土层扎实法；灰土和三合土垫层法，也是我国古代传统建筑技术之一；我国古代在沿海地域极其软弱地基上修建海塘时，采取每年农闲时逐年填筑，即当代堆载预压法中称为分期填筑方法，利用前期荷载使地基逐年固结，从而提升土抗剪强度，以适应下一期荷载施加，这就是我国古代劳感人民在软土地基上从实践中积累宝贵经验。特殊土工程性质第26页地基处理对象地基处理对象是软弱地基和特殊土地基。

我国《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）中明确要求：“软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层组成地基”。

特殊土地基带有地域性特点，它包含软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。

特殊土工程性质第27页地基处理目标地基处理目标是采取各种地基处理方法以改进地基条件，这些办法包含以下五个方面内容。

1.改进剪切特征

地基剪切破坏表现在建筑物地基承载力不够；使结构失稳或土方开挖时边坡失稳；使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。所以，为了预防剪切破坏，就需要采取增加地基土抗剪强度办法。

2.改进压缩特征

地基高压缩性表现在建筑物沉降和差异沉降大，所以需要采取办法提升地基土压缩模量。

特殊土工程性质第28页

3.改进透水特征

地基透水性表现在堤坝、房屋等基础产生地基渗漏；基坑开挖过程中产生流沙和管涌。所以需要研究和采取使地基土变成不透水或降低其水压力办法。

4.改进动力特征

地基动力特征表现在地震时粉、砂土将会产生液化；因为交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。所以需要研究和采取使地基土预防液化，并改进振动特征以提升地基抗震性能办法。

5.改进特殊土不良地基特征

主要是指消除或降低黄土湿陷性和膨胀土胀缩性等地基处理办法。特殊土工程性质第29页换填法

当建筑物基础下持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基要求时，常采取换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内土层挖去，然后回填以强度较大砂、碎石或灰土等，并扎实至密实。

特殊土工程性质第30页预压法

预压法是一个有效软土地基处理方法。该方法实质是，在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提升地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度普通达10m左右，真空预压法处理深度可达15m左右。特殊土工程性质第31页特殊土工程性质第32页强夯法强夯法是法国L·梅纳（Menard）1969年首创一个地基加固方法，即用几十吨重锤从高处落下，重复屡次夯击地面，对地基进行强力扎实。实践证实，经夯击后地基承载力可提升2～5倍，压缩性可降低200～500％，影响深度在10m以上。特殊土工程性质第33页振冲法

振冲法是振动水冲击法简称，按不一样土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用，置换后填料形成桩体与土组成复合地基；在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法处理深度可达10m左右。特殊土工程性质第34页深层搅拌法深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂经过特制搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成含有水稳性和足够强度水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达8～12m。施工过程：定位—沉入到底部—喷浆搅拌（上升）—重复搅拌（下沉）—重复搅拌（上升）—完成

特殊土工程性质第35页砂石桩法

动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩简称。振动沉管砂石桩就是在振动机振动作用下，把套管打入要求设计深度，夯管入土后，挤密了套管周围土体，然后投入砂石，再排砂石于土中，振动密实成桩，屡次循环后就成为砂石桩。也可采取锤击沉管方法。桩与桩间土形成复合地基，从而提升地基承载力和预防砂土振动液化，也可用于增大软弱粘性土整体稳定性。其处理深度达10m左右。土或灰土挤密桩法

土桩及灰土桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成孔时，桩孔部位土被侧向挤出，从而使桩周土得以加密。土桩及灰土桩挤密地基，是由土桩或灰土桩与桩间挤密土共同组成复合地基。土桩及灰土桩法特点是：就地取材，以土治土，原位处理、深层加密和费用较低。特殊土工程性质第36页地基处理技术发展近40年来，国外在地基处理技术方面发展十分快速，老方法得到改进，新方法不停涌现。在20世纪60年代中期，从怎样提升土抗拉强度这一思绪中，发展了土“加筋法”；从怎样有利于土排水和排水固结这一基本观点出发，发展了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带；从怎样进行深层密实处理方法考虑，采取加大击实功办法，发展了“强夯法”和“振动水冲法”等。另外，当代工业发展对地基工程提供了强大生产伎俩，如能制造重达几十吨强夯起重机械；潜水电机出现，带来了振动水冲法中振冲器施工机械；真空泵问世，才能建立真空预压法；生产了大于200个大气压压缩空气机，从而产生了“高压喷射注浆法”。

特殊土工程性质第37页伴随地基处理工程实践和发展，人们在改造土工程性质同时，不停丰富了对土特征研究和认识，从而又深入推进了地基处理技术和方法更新，因而地基处理成为土力学基础工程领域中一个较有生命力分枝。当前国际土力学及基础工程学会下有专门地基处理学术委员会。1984年中国土木工程学会土力学基础工程学会下也成立了对应地基处理学术委员会，并组织编著了《地基处理手册》，同时出版了《地基处理》期刊，提供了推广和交流地基处理新技术园地；我国建设部也组织编写了《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－91），由此可见，地基处理技术在国内外都处于发展与创新主要时期。特殊土工程性质第38页几个主要原位测试方法

基本原理、试验目标和适用范围1、旁压试验基本原理试验目标适用范围预钻式旁压试验在钻孔内利用旁压仪对孔壁施加水平压力两侧孔壁变形，经过压力与变形关系，求得地基土承载力、变形参数1、确定地基土承载力2、确定地基土旁压模量适适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、填土和软质岩石自钻式旁压试验1、确定地基土承载力2、确定地基土旁压模量3、估算原位水平应力、不排水抗剪强度、剪切模量、固结系数适适用于软土、粘性土、粉土和砂土特殊土工程性质第39页2、载荷试验基本原理试验目标适用范围平板载荷试验利用P～S曲线确定各种特征指标1、确定地基承载力和变形模量2、确定湿陷性黄土湿陷起始压力碎石土、砂土、粉土、粘性土、填土、软土和软质岩石螺旋板1、确定地基土承载力和变形模量2、估算地基土固结系数、不排水抗剪强度砂土、粉土、粘性土和软土桩基载荷试验1、确定单桩竖向和水平向承载力、桩周土极限侧阻力和端阻力以及桩身应力改变和桩身弯距分布2、估算地基土水平抗力系数百分比系数适适用于各类桩基动载荷试验确定基础竖向震动力加速度a和基底动压力P。适适用于各类地基土特殊土工程性质第40页3、静力触探试验基本原理试验目标适用范围静力触探试验用静力将探头以一定速率压入土中，利用探头内力传感器，经过电子量测仪器统计探头受到贯入阻力，依据阻力大小判断土层性质1、进行土层分类2、确定地基承载力3、确定软土不排水抗剪强度4、确定变形参数5、确定砂土相对密实度6、估算单桩承载力7、判定饱和砂土、饱和粉土地震液化可能性适适用于粘性土、粉土、软土、砂土和填土孔压静力触探试验1、划分土类别2、判定粘性土状态3、估算饱和砂土和粘性土固结系数特殊土工程性质第41页基本原理试验目标使用范围4、直剪试验在试洞、试坑、探槽或大口径钻孔内对岩土体试样施加法向载荷和剪切载荷，求得岩土体本身、岩土体岩软弱结构面以及岩体与混凝土接触面抗剪强度指标1、确定岩土体本身以及与混凝土接触面之间抗剪强度和对应指标2、确定剪应力与剪切位移关系3、确定在不一样法向应力下岩土百分比强度、屈服强度、峰值强度和残余强度适适用于各类岩土体地基5、标准贯入试验利用一定落锤能量将一定尺寸贯入器打入土中，依据贯入击数判断土性质1、确定砂土密实度2、确定粘性土性状3、确定砂土承载力、估算单桩承载力4、确定土变形参数5、判定饱和砂土、粉土液化可能性适适用于砂土、粉土、粘性土特殊土工程性质第42页6、动力触探试验基本原理试验目标适用范围轻型动力触探试验利用一定落锤能量将一定尺寸、一定形状圆锥打入土中，依据贯入击数判断土性质确定粘性土和粘性素填土承载力适适用于粘性土、粉土、粘性素填土重型动力触探试验1、确定砂土、碎石土密实度2、确定粘性土、粉土、砂土和碎石土承载力适适用于砂土、碎石土超重型动力触探试验1、确定碎石土密实度2、确定碎石土承载力适适用于砾砂、碎石土特殊土工程性质第43页基本原理试验目标适用范围7十字板试验机械式十字板剪切试验插入土中十字板头以一定速率旋转，测出土抵抗力矩，计算其抗剪强度1、确定软粘土不排水抗剪强度2、估算地基土承载力3、估算单桩承载力4、确定软土路基临界高度5、判断软土固结历史适适用于软土、粘