特殊土地质灾害防治讲义ppt36

地质灾害害防治治第十一章特殊土地质灾灾害特殊土，是指指某些具有特特殊物质成分分和结构、赋赋存于特殊环环境中，容易易产生不良工工程地质问题题的区域性土土，如黄土、、膨胀土、软软土、红土，，等。在这些特殊土土上进行工程程建筑，常会会产生特殊土土地质灾害，，因此，有人人常把这类土土成为“问题题土”。9.1土的物理性质质在土木工程中中，土是指地地表上没有胶胶结，或胶结结很弱的颗粒粒堆积物。土是由固体颗颗粒、水和气气体3部分组成的三相体系。固体颗粒一一般由矿务质质组成，有时时含有腐殖质质，是土的骨骨架，骨架间间有孔隙。孔隙有时会完完全被水充满满，称饱和土；有时土中有部部分水，部分分空气，称非饱和土。有时土中的孔孔隙完全充满满空气，称干土。土中三种组成成部分本身的的性质，以及及它们之间的的关系和相互互作用，决定定了土的物理理性质。因此此，要了解土土的性质，必必须先了解土土的三相组成成。9.1.1固体颗粒固体颗粒对土土的物理力学学性质起决定定性的作用。。土中固体颗粒粒的粒径大小小及其在土中中的百分比，，称土的粒径径级配。土的粒组划分分如下：粘土粒径径：＜0.005mm粉土粒径径：0.005––0.05mm砂土粒径径：0.05––2mm其中：0.05––0.1mm，极细0.1––0.25mm，细砂0.25––0.5mm，中砂0.5––2mm，粗砂砂砾石粒径径：＞2mm其中2–5mm细砾5–20mm中砾20–60mm粗砾＞60mm:漂石砂土的特点：无粘性，易易透水；粘土的特点：具有粘性和和可塑性，透透水性差，而而且其性质随随含水量的变变化而有很大大变化。从工程的角度度看，土中颗颗粒大小分布布范围越大越越好。颗粒大大小分布范围围大的土，称称不均匀土，，级配良好；；颗粒大小分分布范围小的的，则称均匀匀土，级配不不良。不均匀土经压压实后，细颗颗粒充填于粗粗颗粒的孔隙隙中，容易得得到具有较高高密实度和较较高强度的土土。粘土矿物对土土的性质有很很大影响。粘粘土矿物主要要又有以下三三类：1.高岭石这种土由江西西景德镇取土土制作瓷器的的高岭而得名名。颗粒大小小：一般0.3-3μ。特点：颗粒较较粗，不容易易发生吸水膨膨胀和失水收收缩的情况。。这种性质显显然对工程有有利。2.蒙脱石石这种土土得特特点是是颗粒粒细微微，颗颗粒大大小：：一般般0.001-0.01μ。具有显显著的的吸水水膨胀胀、失失水收收缩的的特征征，工工程性性质不不良。。3.伊利石石其粒径径、工工程性性质介介于上上述2种土之之间。。9.1.2土中的的水土中的的水可可以分分为两两大类类：自自由水水和结结合水水。自由水水又分重重力水水和毛毛细水水。重力水水是在自自由水水面，，即地地下水水位以以下的的水。。毛细水水则在土土孔隙隙表面面张力力作用用下上上升的的水。。结合水水：粘粘土颗颗粒在在水介介质中中表现现出带带电特特性，，与水水分子子间在在电场场作用用下结结合在在一起起，形形成结结合水水。紧靠土土颗粒粒的水水受电电场作作用大大，不不能移移动，，称强结合合水。与土颗颗粒距距离较较远的的水，，可从从一个个颗粒粒转相相另一一个颗颗粒，，称弱结合合水。这是是土在在某一一含水水范围围内表表现出出可塑塑性的的原因因。9.1.3土中的的气体体可分为为以下下几类类：1.自由气气体；；2.封闭气气体；；3.融解于于水中中的气气体；；4.吸附于于土颗颗粒表表面的的气体体。一般认认为：：自由气气体对对土的的性质质没有有显著著影响响；封闭气气体的的体积积与压压力有有关：：压力力升高高则体体积缩缩小；；压力力降低低则体体积涨涨大。。因此此，密密闭气气体的的存在在增加加了土土的弹弹性，，并可可堵塞塞土的的渗透透通道道，降降低渗渗透性性。后两种种气体体的研研究还还不多多，其其影响响尚不不完全全清楚楚。9.1.4土的物物理指指标1.土的密密度：：指指单位位体积积的质质量（容重重：单单位体体积的的重量量）2.土粒的的比重重：土土粒粒的质质量与与同体体积的的纯水水在4°C时质量量之比比。3.含水量量：指指土土中水水的质质量与与土粒粒质量量之比比。4.孔隙比比：孔孔隙隙体积积与土土总体体体积积质量量之比比，或或孔隙隙度：：孔隙隙体积积与土土总体体体积积之比比。土的孔孔隙度度可有有很大大变化化。例例如，，砂类类土的的孔隙隙度一一般为为28––35％；粘粘土类类孔隙隙度有有时高高达60––70％，即即，孔孔隙体体积大大于土土颗粒粒的体体积。。9.2黄土湿湿陷9.2.1概述述黄土是是在中中国西西北和和华北北地区区干旱旱、半半干旱旱条件件下由由盛西西风作作用而而形成成的一一种特特殊的的第四四纪陆陆相沉沉积物物。黄黄土的的组成成以0.005––0.05mm的粉状状颗粒粒为主主，孔孔隙率率高，，透水水性好好，干干燥时时强度度比较较高，，能保保持直直立陡陡壁。。因此此，可可以在在这类类土中中开挖挖供人人居住住的窑窑洞。。我国黄黄土分分布范范围很很广，，在山山西、、陕西西、河河北、、河南南、甘甘肃、、宁夏夏、青青海、、东北北、山山东、、新疆疆等地地都有有分布布，总总面积积达约约64万km2。然而，，部分分黄土土遇水水浸润润后容容易崩崩解，，发生生显著著下沉沉。这这类土土就是是湿陷性性黄土土。湿陷变变形的的特点点是：：遇水水后变变形量量大大大增加加，常常达到到正常常（无无水作作用））条件件下变变形量量的几几倍到到几十十倍。。而且且，实实现变变形的的速度度很快快，多多在受受水浸浸湿后后1––3小时就就开始始湿陷陷。在黄土土分布布的地地区，，由于于地基基受水水浸湿湿而发发生沉沉陷，，影响响建筑筑物的的正常常使用用和安安全、、出现现裂缝缝并需需要加加固，，甚至至使建建筑物物完全全被毁毁的事事件屡屡见不不鲜。。地表积积水下下渗，，是发发生黄黄土湿湿陷的的主要要原因因。在有的的地方方，房房屋建建好后后，排排水管管道尚尚未接接通，，房主主人就就急忙忙搬进进去住住。生生活用用水随随意往往室外外排放放、倾倾倒。。结果果，使使地基基湿陷陷、外外墙开开裂。。有人在在住房房外挖挖窑以以储存存蔬菜菜。放放弃菜菜窑不不用以以后，，也没没有回回填，，雨季季空菜菜窑中中积水水，渗渗入地地下，，使房房屋因因地基基湿陷陷而开开裂。。由于黄黄土湿湿陷，，有的的房屋屋尚未未建成成，就就因不不均匀匀下沉沉而报报废。。西宁市市南川川锻造造厂的的数十十栋楼楼房，，就因因为施施工期期间地地基受受水湿湿陷而而遭到到不同同程度度的破破坏。。最大大沉降降量61.6cm。原因因：地地下水水位上上升。。为了保保证建建筑物物的稳稳定性性和安安全，，在黄黄土地地区，，常常常需要要花费费大量量财力力，对对湿陷陷性黄黄土地地基进进行处处理。。在西西安市市，黄黄土地地基的的处理理费一一般占占建筑筑工程程总费费用的的4％-8％，个个别的的工程程甚至至达30％。除地面面排水水的原原因外外，地地下水水位上上升，，也能能引起起黄土土湿陷陷灾害害。例例如，，1958––1964年年，，西安安地区区的年年降雨雨量较较历年年平均均降雨雨量多多了170––260mm(多年平平均538mm)，造成成地下下水位位大幅幅度上上升。。结果果，很很多房房屋都都因为为湿陷陷而出出现不不均匀匀下沉沉、产产生裂裂缝，，甚至至报废废。黄土湿湿陷的的原因因比较较复杂杂，还还有待待深入入研究究。但但根据据实验验结果果，总总的说说，与与黄土土的塑塑性、、含水水量和和孔隙隙率有有关。。一般般说，，低塑性性、低低含水水量、、高孔孔隙度度的黄黄土，，经常常具有有湿陷陷性。9.2.2黄土湿湿陷的的防治治一.防水措措施防止水水的渗渗入，，是防防止黄黄土湿湿陷的的最有有效的的方法法。具具体措措施包包括：：1.建筑施施工中中防止止水的的渗入入。开挖挖基坑坑时尤尤其如如此。。2.保持地地面排排水通通畅，，防止止积水水。房屋屋与室室外场场地之之间应应有一一定坡坡度，，以利利于排排水；；禁止止堆放放杂物物。3.保持供水、、排水水、暖暖气管道的的良好好状态态，防止止漏水水。4.降低地地下水水位，防止止因地地下水水位上上升而而造成成湿陷陷。5.注意室室外绿化的的影响响。绿化化带、、绿地地不要要与房房屋直直接相相连，，而要要保持持一定定距离离。否否则，，就会会因长长期浇浇水而而产生生湿陷陷。二.地基基加加固固1.夯实实：这这是是传传统统的的方方法法，，用用于于小小型型建建筑筑物物，，湿湿陷陷不不严严重重的的情情形形。。夯夯实实后后，，土土的的孔孔隙隙率率减减小小，，发发生生湿湿陷陷的的可可能能性性就就大大大大降降低低。。2.预浸浸水水：在进进行行房房屋屋建建筑筑前前，，先先在在基基础础上上浸浸水水，，使使之之自自动动发发生生沉沉陷陷，，孔孔隙隙率率降降低低，，然然后后在在进进行行施施工工。。此法法对对深深度度为为6米以以下下的的土土有有效效，，浅浅层层土土则则因因自自重重小小，，不不足足以以完完全全消消除除湿湿陷陷，，还还需需要要夯夯实实、、压压密密。。3.桩基基即，，将将混混凝凝土土桩桩打打入入到到湿湿陷陷层层以以下下的的密密实实土土层层中中，，使使建建筑筑物物的的重重量量作作用用在在深深部部的的土土层层上上，，这这样样就就不不会会产产生生湿湿陷陷了了。。此法法也也可可用用于于治治理理发发生生湿湿陷陷后后的的建建筑筑物物。。4.灰土土桩桩这是是加加固固现现有有建建筑筑物物的的方方法法之之一一，，具具体体方方法法与与灌灌注注桩桩类类似似，，但但不不同同的的是是，，在在桩桩内内先先用用无无湿湿陷陷性性的的灰灰土土充充填填夯夯实实，，仅仅在在表表面面约约30cm处用用混混凝凝土土。。特点点：：成成本本较较低低。。早早期期曾曾广广泛泛使使用用。。5.化学学加加固固又有有硅硅化化法法、、碱碱液液加加固固法法，，等等。。利用用灌灌浆浆设设备备，，将将水水泥泥浆浆、、水水玻玻璃璃等等物物质质注注入入土土层层中中，，改改善善土土的的性性质质，，消消除除湿湿陷陷性性。。此法法成成本本较较高高，，一一般般只只用用于于重重要要工工程程。。9.3膨胀胀土土9.3.1膨胀胀土土及及其其危危害害膨胀胀土土是是指指一一类类具具有有显显著著的的遇遇水水膨膨胀胀、、失失水水收收缩缩特特性性的的土土。。由由于于这这种种特特性性，，常常导导致致房房屋屋地地基基发发生生膨膨胀胀变变形形，，房房屋屋受受到到破破坏坏。。膨胀胀土土发发生生膨膨胀胀变变形形的的主主要要原原因因是是这这类类土土中中含含有有较较多多的的粘粘土土矿矿物物－－蒙脱脱石石。蒙蒙脱脱石石的的矿矿物物颗颗粒粒很很小小，，在在细细小小的的矿矿物物颗颗粒粒间间，，重重力力已已远远小小于于电电场场力力，，因因此此，，这这类类土土表表现现出出很很强强的的吸吸水水膨膨胀胀的的特特性性。。膨胀胀土土在在吸吸水水膨膨胀胀后后，，土土体体强强度度显显著著下下降降。。失失水水干干燥燥后后，，土土体体强强度度又又会会上上升升。。但但因因体体积积收收缩缩，，又又会会产产生生裂裂缝缝。。膨胀胀土土对对建建筑筑物物的的破破坏坏主主要要表表现现在在地地基基变变形形上上。。地地基基变变形形可可导导致致房房屋屋开开裂裂、、破破坏坏，，甚甚至至倒倒塌塌，，造造成成严严重重损损失失。。膨胀胀土土的的问问题题上上世世纪纪30年代代才才被被土土力力学学专专家家们们认认识识。。在在那那以以前前，，房房屋屋的的开开裂裂、、破破坏坏，，都都被被认认为为是是地地基基不不均均匀匀下下沉沉引引起起的的。。膨胀胀土土问问题题在在世世界界上上许许多多国国家家都都存存在在，，遍遍及及世世界界6大洲洲的的40多个个国国家家和和地地区区。。在美美国国，，据据上上世世纪纪70年代代美美国国土土木木工工程程学学会会的的研研究究报报告告，，每每年年因因膨膨胀胀土土问问题题造造成成的的经经济济损损失失，，高高达达22亿美美元元，，超过过了了洪洪水水、、飓飓风风、、地地震震和和龙龙卷卷风风所所造造成成的的损损失失的的总总和和。中国国膨膨胀胀土土分分布布广广泛泛，，在在云云南南、、广广西西、、贵贵州州、、四四川川、、湖湖南南、、湖湖北北、、江江苏苏、、安安徽徽、、山山东东、、河河南南、、河河北北、、山山西西、、陕陕西西、、内内蒙蒙等等21个省省区区的的205个县县市市都都有有发发现现。。据不不完完全全统统计计，，我我国国每每年年因因膨膨胀胀土土导导致致建建筑筑物物破破坏坏所所产产生生的的经经济济损损失失，，达达数数亿亿元元。。最典典型型的的例例子子是是湖湖北北郧郧县县。。该该县县县县城城因因丹丹江江口口水水库库蓄蓄水水和和搬搬迁迁。。但但因因新新县县城城膨膨胀胀土土发发育育，，大大量量建建筑筑物物破破坏坏，，最最后后，，不不得得不不再再次次搬搬迁迁，，重重建建新新县县城城。。膨胀胀土土不不仅仅对对房房屋屋，，而而且且对对公公路路、、铁铁路路也也造造成成严严重重损损害害。。例如如，，阳阳平平关关－－安安康康铁铁路路和和襄襄渝渝铁铁路路，，在在通通车车后后的的5年内内，，因因膨膨胀胀土土地地基基严严重重破破坏坏，，就就造造成成铁铁路路中中断断行行车车事事故故30多次次。。近近年年来来才才通通车车的的南南昆昆铁铁路路，，也也发发生生了了不不少少因因膨膨胀胀土土造造成成的的病病害害。。9.3.2膨胀胀土土危危害害的的防防治治建筑筑物物要要尽尽量量避避免免建建在在膨膨胀胀土土上上。。在在难难于于避避免免的的情情况况下下，，要要采采取取措措施施减减少少其其危危害害。。主主要要防防治治措措施施有有：：1.换土土法法。即即，，把把地地基基上上层层的的土土挖挖去去，，代代之之以以非非膨膨胀胀土土，，然然后后在在此此基基础础上上建建筑筑。。2.石灰灰加加固固法法。即即，，把把生生石石灰灰混混入入膨膨胀胀土土中中，，使使之之将将土土粒粒粘粘结结起起来来。。在在地地基基加加固固方方面面，，石石灰灰的的效效果果比比混混凝凝土土好好。。3.防水水。防防止止下下水水管管道道、、暖暖气气管管等等漏漏水水，，防防治治雨雨水水和和地地表表积积水水渗渗入入，，等等等等。。地地表表绿绿化化带带不不要要紧紧靠靠房房屋屋。。9.4软土土9.4.1软土土的的特特征征软土土，，是是指指某某些些具具有有很很大大天天然然含含水水量量的的粘粘性性土土，，如如淤淤泥泥、、泥泥炭炭，，以以及及含含有有大大量量细细粒粒粘粘土土的的土土，，通通常常是是湖湖泊泊、、河河流流三三角角洲洲的的沉沉积积物物。。软土土在在我我国国分分布布很很广广，，不不仅仅存存在在于于沿沿海海和和平平原原低低地地、、湖湖泊泊凹凹地地，，在在丘丘陵陵、、山山岳岳、、高高原原地地区区的的古古代代和和现现代代湖湖泊泊沼沼泽泽地地区区，，也也有有软软土土分分布布。。软土土具具有有孔孔隙隙比比大大、、含含水水量量大大的的特特点点。。淤淤泥泥类类土土的的天天然然含含水水量量可可达达40––60％；；泥泥炭炭质质土土的的天天然然含含水水量量更更可可高高达达100––300％，，孔孔隙隙比比大大于于3。软土土中中的的孔孔隙隙比比虽虽然然很很大大，，但但因因其其中中矿矿物物骨骨架架的的颗颗粒粒细细小小，，孔孔隙隙尺尺寸寸都都很很小小，，因因此此，，其其透透水水性性差差，，渗渗透透系系数数的的数数值值都都很很低低。。由于于软软土土中中矿矿物物颗颗粒粒间间的的连连接接力力很很弱弱，，因因此此，，这这类类土土的的强强度度也也都都很很低低。。因此此在在工工程程中中，，软软土土的的主主要要问问题题就就是是强强度度低低、、压压缩缩性性高高。。建建在在软软土土地地基基上上的的房房屋屋，，常常会会有有很很大大的的下下沉沉量量，，地地基基的的承承载载力力很很低低。。软土土在在一一定定载载荷荷的的长长期期作作用用下下，，可可发发生生缓缓慢慢的的变变形形，，即即，，软软土土具具有有蠕蠕变变性性。。在振振动动或或搅搅拌拌等等强强烈烈扰扰动动下下，，软软土土的的强强度度会会急急剧剧