工程地质模块六

模块6特殊土010203黄土膨胀土软土PART

ONEPART

TWOPART

THREE04冻土PART

FOUR目录CONTENTS05红黏土PART

FIVE06填土PART

SIX01黄土黄土是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。黄土的颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色。其颗粒组成以粉土粒（0.005～0.075mm）为主，占60%~70%；粒度大小比较均匀，黏粒含量较少，一般仅占10%～20%。6.1.1黄土的特征及其分布黄土中含有多种可溶盐，特别富含碳酸盐，含量达10%～30%，局部密集形成钙质结核，又称姜结石；结构疏松，孔隙多，有肉眼可见的大孔隙或虫孔、植物根孔等各种孔洞，孔隙率一般为33%～64%；质地均一、无层理，但具有柱状节理和垂直节理，天然条件下能保持近于垂直的边坡（见图）。黄土的湿陷性是引起黄土地区工程建筑破坏的重要原因，但并非所有黄土都具有湿陷性，具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。6.1.1黄土的特征及其分布黄土在世界上分布很广，欧洲、北美、中亚均有分布。我国是世界上黄土分布面积最大的国家，西北、华北、山东、内蒙古及东北等地区均有分布，面积达640000km2，占国土面积的6.7%。黄河中上游的陕、甘、宁及晋、豫一带黄土面积广、厚度大，在地理上有“黄土高原”之称。陕甘宁地区的黄土厚度为100～200m，某些地区可达300m，渭北高原的黄土厚度为50～100m，山西高原的黄土厚度为30～50m，陇西高原的黄土厚度为30～100m，其他地区的黄土厚度一般为几米到几十米，很少超过30m。6.1.1黄土的特征及其分布按照黄土的生成过程及特征，黄土可分为风积黄土、坡积黄土、残积黄土、洪积黄土、冲积黄土等类型。（1）风积黄土。风积黄土分布在黄土高原平坦的顶部和山坡上，其厚度大，质地均匀，不具有层理。（2）坡积黄土。坡积黄土多分布在山坡坡脚及斜坡上，其厚度不均匀，基岩出露区常夹有基岩碎屑。6.1.2黄土的类型及形成年代（3）残积黄土。残积黄土多分布在基岩山地上部，由表层黄土及基岩风化而成。（4）洪积黄土。洪积黄土主要分布在山前沟口地带，一般有不规则的层理，厚度不大。（5）冲积黄土。冲积黄土主要分布在河流阶地上，如黄河及其支流的阶地上。阶地越高，黄土厚度一般越大。冲击黄土具有明显层理，常夹杂有粉砂、黏土、砂卵石等，大河阶地下部常有厚度达数米至数十米的砂卵石层。按照成因分类，黄土分为原生黄土和次生黄土，一般认为不具层理的风积黄土为原生黄土，而原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积，形成次生黄土。次生黄土包括坡积黄土、残积黄土、洪积黄土和冲积黄土等多种类型，它一般不完全具有黄土的所有特征，因此又称为黄土状土。6.1.2黄土的类型及形成年代我国黄土堆积时代包括整个第四纪，按照形成年代的早晚，可以分为老黄土和新黄土。形成于距今70万~120万年的早更新世（Q1）午城黄土和形成于距今10万~70万年的中更新世（Q2）离石黄土称为老黄土，其土质密实、颗粒均匀、无大孔结构或略具大孔结构。6.1.2黄土的类型及形成年代新黄土包括形成于距今0.5万~10万年的晚更新世（Q3）马兰黄土和形成于距今5000年的全新世早期（Q14）次生黄土，它广泛覆盖在老黄土之上的河岸阶地，其结构疏松，大孔和虫孔发育，具垂直节理，这类黄土与工程建设关系最为密切。6.1.2黄土的类型及形成年代在全新世上部，部分地段还有新近堆积的Q24黄土存在，它形成历史较短，一般只有几十到几百年，多分布于河漫滩、低阶地、山间洼地的表层及洪积、坡积地带，厚度一般只有几米，大孔排列杂乱、多虫孔、结构松散、承载力较低。1.黄土的主要工程性质（1）崩解性。黄土在天然状态下一般土质坚硬、压缩性小、强度较高，但是遇水后易于崩解。（2）湿陷性。有些地区的黄土浸水后，结构迅速破坏、强度明显降低，并发生显著附加下沉现象，这种性质称为黄土的湿陷性，而有些地区的黄土并不发生湿陷，非湿陷性黄土的工程性质接近一般黏性土。黄土试样在水中崩解的速度受到各种因素的影响，一般可以在十几秒内到数天内崩解。黄土的崩解性是导致黄土边坡浸水后大规模崩塌的重要原因。湿陷性黄土可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两种类型。黄土受水浸湿后，在其上覆土的自重应力作用下发生湿陷的，称为自重湿陷性黄土；而在其自重应力与附加应力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。6.1.3黄土的工程性质及工程地质问题一般情况下，午城黄土与离石黄土的大部分没有湿陷性，而新黄土及马兰黄土上部具有湿陷性，因此湿陷性黄土一般多位于地表以下数米到十余米，很少超过20m。通常可以用浸水压缩试验方法在规定压力（一般为0.2MPa）下测定的湿陷系数δs来定量地评价黄土湿陷性。6.1.3黄土的工程性质及工程地质问题

6.1.3黄土的工程性质及工程地质问题2.黄土的工程地质问题在黄土地区修建道路、桥梁和其他建筑物时，黄土的崩解性和湿陷性将会引起很多工程地质问题。对于这些工程地质问题，需要采取相应的防治措施和黄土地基处理方法。6.1.3黄土的工程性质及工程地质问题（1）黄土湿陷。当湿陷性黄土作为路堤填料时，受水后将产生局部严重坍塌，影响道路交通。作为建筑物地基，则将可能严重影响建筑物的正常使用和安全，导致上部结构墙体开裂甚至破坏。在黄土地区修筑水渠，初次放水时会产生地表沉陷，两岸出现与渠道平行的裂缝。天然条件下，黄土被浸湿有两种情况，一种是地表水下渗，另一种是地下水位升高，而且前者引起的湿陷要大一些。。防治黄土湿陷的措施有两个，一是通过机械或物理化学的方法（如重锤表层夯实、强夯法、土垫层法、挤密法、化学灌浆加固法等）提高黄土的强度，降低孔隙比，加强内部连接；二是应该排除地表水和地下水的影响。6.1.3黄土的工程性质及工程地质问题（2）黄土陷穴。黄土地区的地下常有各种洞穴，有由于湿陷和地表水下渗潜蚀造成的天然洞穴，还有各种人工洞穴，这些洞穴容易导致上覆土层陷落，称为黄土陷穴。黄土陷穴能造成路基塌陷、地基失稳，对黄土地区的工程建设产生非常严重的影响。6.1.3黄土的工程性质及工程地质问题防治黄土陷穴的措施有两个，一是对已查明的陷穴采用开挖回填、夯实的方法，当洞穴较小可灌注砂或水泥砂浆充填；二是可在工程建筑物附近设置截水沟、排水沟等地表排水设施，防止地表水流进建筑场地或渗入建筑物地下，阻止潜蚀作用的发展。（2）黄土陷穴。黄土地区的地下常有各种洞穴，有由于湿陷和地表水下渗潜蚀造成的天然洞穴，还有各种人工洞穴，这些洞穴容易导致上覆土层陷落，称为黄土陷穴。黄土陷穴能造成路基塌陷、地基失稳，对黄土地区的工程建设产生非常严重的影响。防治黄土陷穴的措施有两个，一是对已查明的陷穴采用开挖回填、夯实的方法，当洞穴较小可灌注砂或水泥砂浆充填；二是可在工程建筑物附近设置截水沟、排水沟等地表排水设施，防止地表水流进建筑场地或渗入建筑物地下，阻止潜蚀作用的发展。6.1.3黄土的工程性质及工程地质问题02膨胀土膨胀土是一种非饱和的、结构不稳定的区域性特殊土，土中含有大量亲水矿物，吸水急剧膨胀软化，失水显著收缩开裂，湿度变化时有较大体积变化，能产生较大膨胀压力，是一种具有反复胀缩变形的高塑性黏土。6.2.1膨胀土的特征及其分布它具有以下特征：（1）颜色呈黄、黄褐、灰白、花斑（杂色）和棕红等色。（2）粒度成分中以黏土颗粒为主，一般在50%以上，最少也超过30%。6.2.1膨胀土的特征及其分布（3）矿物成分中黏土矿物占优势，多以伊利石、蒙脱石为主，少量为高岭土，前两类矿物具有强烈的亲水性，吸收水分后强烈膨胀，失水后收缩，多次胀缩后，强度迅速降低，导致修筑在膨胀土上的工程建筑物开裂乃至失稳。（4）近地表部位常有不规则的网状裂隙。裂隙面光滑，呈蜡状或油脂光泽，时有擦痕或水迹，并有灰白色黏土（主要为蒙脱石或伊利石矿物）充填，在地表部位常因失水而张开，雨季又因浸水而重新闭合。膨胀土分布广泛，分布范围遍及六大洲约40个国家和地区。膨胀土在我国也有着广泛的分布，在我国20多个省区的180多个市、县先后发现膨胀土，其总面积在1×105km2以上，主要集中分布在珠江、长江、黄河中下游，淮河、海河流域的广大平原、盆地、河谷阶段、河间地块及平缓丘陵地带。6.2.1膨胀土的特征及其分布尤其以云南、广西、安徽和湖北等省区分布较多，并且有代表性。膨胀土的地质成因多以残积-坡积、冲积-洪积、湖积和冰水沉积为主，一般位于盆地内垅岗、山前丘陵地带和Ⅱ、Ⅲ级阶地上，形成时代自晚第三纪末期的上新世N2开始到更新世晚期Q3，各地不一。

6.2.1膨胀土的特征及其分布1.膨胀土的类型我国范围内的膨胀土，按其成因及特征基本可分为三类，第二类为冲积、冲洪积及坡积物，黏土矿物中以伊利石为主，自由膨胀率和液限较大，土的膨胀、收缩性比较显著；第一类为湖相沉积及其风化层，黏土矿物中以蒙脱石为主，自由膨胀率、液限、塑性指数都较大，土的膨胀、收缩性最显著；第三类为碳酸盐类岩石的残积、坡积及洪积的红黏土，液限高，但自由膨胀率常小于40%，故常被定为非膨胀土，但其收缩性很显著。6.2.2膨胀土的类型及工程性质2.膨胀土的工程性质（1）强亲水性。膨胀土的黏度成分以黏粒为主，黏粒粒径很小，比表面积大，颗粒表面由具有游离价的原子或离子组成，因而具有表面能，在水溶液中能够吸引极性水分子和水中离子，呈现出强亲水性。6.2.2膨胀土的类型及工程性质（2）多裂隙性。膨胀土中的裂隙十分发育，是区别于其他土的明显标志。膨胀土的裂隙按照成因可以分为原生裂隙和次生裂隙。原生裂隙多闭合，裂面光滑，常有蜡状光泽，暴露在地表后受风化影响裂面张开；次生裂隙多以风化裂隙为主，在水的淋滤作用下，裂面附近蒙脱石的含量明显增加，呈白色或灰白色，构成膨胀土的软弱面，是引起膨胀土边坡失稳滑动的主要原因。6.2.2膨胀土的类型及工程性质（3）强度衰减性。天然状态下，膨胀土结构紧密，孔隙比小，天然含水量较小，一般为18%~26%，与其塑限比较接近，所以膨胀土常处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性中等偏低，故常被误认为是较好的天然地基。当含水量增加和结构扰动后，其力学性能明显减弱。已有的国内外研究资料表明，膨胀土被浸湿后，其抗剪强度将降低1/3~2/3；如果结构被破坏，其抗剪强度将减小2/3~3/4；遇水后强度降低，有的甚至接近饱和淤泥的强度，压缩性增大，压缩系数可增大1/4~2/3。6.2.2膨胀土的类型及工程性质（4）强胀缩性。膨胀土具有强烈的膨胀性和收缩性。天然状态下膨胀土的吸水膨胀率在23%以上，在干燥状态下吸水膨胀率可达40%以上，而膨胀土的失水收缩率更是高达50%以上。膨胀土的这种强胀缩性会导致建筑物开裂和损坏；导致斜坡建筑场地崩塌和滑坡。6.2.2膨胀土的类型及工程性质（5）超固结性。超固结性是指在膨胀土受到的应力历史中，曾受到比现在土的上覆自重压力更大的压力，因而孔隙比小，压缩性低。但是一旦开挖，遇水膨胀，强度就会降低，造成破坏。膨胀土的成因、性质不同，所造成的工程地质问题也不同，所以应在正确认识膨胀土的工程性质和病害发生机理的基础上，根据土的胀缩等级、当地材料及施工工艺并结合本地区的工程实践经验，采取经济有效的防治措施。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施（1）膨胀土地区的路基病害及其防治措施。在膨胀土地区的道路中，随着行车密度与速度的提高，由于膨胀土抗剪强度的衰减及基床土体承载力的降低，造成路基长期不均匀下沉、翻浆冒泥、路面开裂、路基溜塌失稳，影响行车安全。翻浆冒泥（见图）使道床系数减小,丧失其弹性,钢轨出现波浪形的永久变形,影响线路稳定,大大延长线路维修工作量和缩短线路上部建筑的使用期限。在膨胀土地区修筑铁路、公路，首先必须掌握该地区膨胀土的工程地质条件，判定其膨胀类别；然后根据这些资料进行正确的路基设计，确定其边坡形式、高度和坡度，解决好防水保湿的关键问题，保持土中水分的相对稳定。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施除路面、路基横断面的设计应满足防水保湿的基本要求外，施工时还应采取的工程措施有：完善各种路基排水设施，保证其排水功能，铺砌、加固以防止冲刷和下渗；采用石灰、水泥等无机结合料改良、加固路基；采取路基压实等必要的施工措施。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施（2）膨胀土地区的地基病害及其防治措施。在膨胀土地基上修建的桥涵及房屋等建筑物，会随地基土的胀缩变形而发生不均匀变形，导致修筑在膨胀土上的工程建筑物开裂乃至失稳。因此，膨胀土地基问题既有地基承载力问题，也有引起建筑物变形问题，除了考虑其强度衰减外，还得考虑湿胀干缩变形。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施常用的防治措施有两大类，一类是防水保湿措施，即注意建筑物周围的防水排水，可以通过合理绿化、设置隔水层防止水分流失，并尽量避免因挖填方而改变土层的自然埋藏条件；换土法是挖除地基土上层约1.5m厚的膨胀土，回填非膨胀性土，如砂土、砾石等。另一类是地基土改良措施，即建筑物基础应适当加深，相应减小膨胀土的厚度，或采用换填土、土垫层、桩基础及石灰或水泥进行化学固化处理等。石灰加固法是将生石灰掺水压入膨胀土内，石灰与水相互作用生成氢氧化钙，吸收土中水分，而氢氧化钙与二氧化碳接触后生成坚固稳定的碳酸钙，起到胶结土粒的作用。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施（3）膨胀土地区的边坡病害及其防治措施。我国大多数的膨胀土为裂隙极为发育的裂隙黏土，土体被大大小小、方向各异的剪切裂隙所分割，尤其在斜坡地带，土体卸荷松弛，致使裂隙更为发育。剪切裂隙的发育、雨季雨水的入渗，都会导致膨胀土边坡不稳定，产生滑坡。而且，膨胀土边坡开挖由于其强度衰减，在雨季常常导致大小滑坡的频繁发生，清除处理后经常出现再次破坏的现象，即膨胀土滑坡通常具有浅表层反复破坏的特点。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施浅表层指膨胀土滑坡滑床深度一般为3~5m和滑体厚1~1.5m的表层溜塌破坏。膨胀土边坡防治措施主要包括设置天沟、边坡平台排水沟、侧沟及支撑渗沟等排水系统；采用挡土墙、抗滑桩、片石垛等支挡工程；采取植物防护、浆砌块石骨架护坡、片石护坡、路堑坡面快速封闭等措施来加固路堤及路堑边坡，如黏土包边、土工格栅包边及石灰土夹层等措施。图为采用石灰土夹层、土工格栅包边法处理的路基断面图。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施浅表层指膨胀土滑坡滑床深度一般为3~5m和滑体厚1~1.5m的表层溜塌破坏。膨胀土边坡防治措施主要包括设置天沟、边坡平台排水沟、侧沟及支撑渗沟等排水系统；采用挡土墙、抗滑桩、片石垛等支挡工程；采取植物防护、浆砌块石骨架护坡、片石护坡、路堑坡面快速封闭等措施来加固路堤及路堑边坡，如黏土包边、土工格栅包边及石灰土夹层等措施。图为采用石灰土夹层、土工格栅包边法处理的路基断面图。6.2.3膨胀土的工程地质问题及防治措施03软土软土泛指天然含水量大、压缩性高、透水性差、抗剪强度低、灵敏度高、承载力低的呈软塑到流塑状态的饱和黏性土，是近代沉积的软弱土层。淤泥和淤泥质土是在静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学风化作用形成的以黏粒为主的一种第四纪沉积物它包括淤泥、淤泥质土、有机沉积物（泥炭土和沼泽土）及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。这种黏性土含有机质，天然含水量大于液限。当天然孔隙比e＞1.5时，称为淤泥；当1.0＜e＜1.5时，称为淤泥质土。6.3.1软土的特征及其分布当土的烧失量大于5%时，称为有机质土；大于60%时，称为泥炭。我国各地区的软土一般具有以下特征：（1）软土的颜色多为灰绿、灰黑色，手摸有滑腻感，能染指，有机质含量高时，有腥臭味。（2）软土的粒度成分主要为黏粒及粉粒，黏粒含量高达60%~70%。6.3.1软土的特征及其分布（3）软土的矿物成分除了粉粒中的石英、长石、云母外，黏粒中的黏土矿物主要是伊利石，高岭石次之。（4）软土具有典型的海绵状或蜂窝状结构，这是软土孔隙比大、含水量高、透水性差、抗剪强度低、压缩性大的主要原因之一。（5）软土在天然状态下具有不均匀性。由于沉积环境的变化，软土层中具有良好的层理构造，层中常局部夹有厚薄不等的粉土或砂土层，使水平和垂直方向分布上有所差异，因此作为建筑物地基时易产生差异沉降。6.3.1软土的特征及其分布软土除在我国沿海地区分布广泛外，在内陆平原和山区也有分布。沿海、平原地带软土多位于大河下游入海三角洲或冲积平原处，如长江、珠江三角洲地带，天津塘沽，浙江温州、宁波及闽江口平原等地带；6.3.1软土的特征及其分布内陆湖盆、洼地则以洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖以及昆明的滇池地区、贵州六盘水地区的洪积扇等地为有代表性的软土发育地区；山间盆地及河流中下游两岸漫滩、阶地、废弃河道等处也常有软土分布；沼泽地带则分布有富含有机质的软土和泥炭。1.软土的类型软土按照沉积环境可分为下列几种类型：（1）滨海沉积。②澙湖相。沉积物颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚度为0.3~2.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。①滨海相。此类软土常与海浪暗流及潮汐的水动力作用形成的较粗的颗粒（粗、中、细砂）相掺杂，使其不均匀和极疏松，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。③溺谷相。溺谷相软土孔隙比大、结构疏松、含水量高，有时甚于澙湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。6.3.2软土的类型及工程性质④三角洲相。河流及海潮的复杂交替作用使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中夹有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好的通道。6.3.2软土的类型及工程性质（2）湖泊沉积。湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。其物质来源与周围岩性基本一致，为有机质和矿物质的综合物，在稳定的湖水期逐渐沉积而成。沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，表层硬壳层不规律，厚度为0~4m，时而有泥炭透镜体。湖相沉积淤泥软土的厚度一般为10m左右，最厚者可达25m。6.3.2软土的类型及工程性质（3）河滩沉积。河滩沉积软土主要包括河漫滩相和牛轭湖相。其成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于10m。6.3.2软土的类型及工程性质（4）沼泽沉积。沼泽沉积软土分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。2.软土的工程性质（1）触变性。软土受到振动时，海绵状结构被破坏，土体强度降低，甚至呈现流动状态，称为触变，也称振动液化。触变使地基土大面积失效，对建筑物破坏极大。一般认为，触变是由于吸附在土颗粒周围的水分子的定向排列受扰动破坏，土粒好像悬浮在水中，处于流动状态，因而强度降低；静置一段时间，土粒与水分子相互作用，重新恢复定向排列，结构恢复，土的强度又逐渐提高。6.3.2软土的类型及工程性质常用灵敏度表示触变性的大小。灵敏度指天然结构下软土的抗剪强度与结构扰动后的抗剪强度之比。软土的灵敏度一般为3~4，个别可达8~9。灵敏度越大，强度降低越明显，因此当软土地基受到振动荷载后，易产生侧向滑动、沉降及基底面两侧挤出等现象。若经受大的地震力作用，则容易产生较大的震陷。6.3.2软土的类型及工程性质（2）流变性。软土除因排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体还会发生缓慢而长期的剪切变形。这对建筑物地基的沉降有较大的影响，对斜坡、堤坝、码头及地基稳定性不利。6.3.2软土的类型及工程性质（3）低透水性。软土的透水性很差，竖向渗透系数一般为10-8~10-6cm/s，对地基排水固结不利，建筑物沉降延续时间长；同时，在加载初期，地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度。（4）高压缩性。软土的压缩系数较大，大部分压缩变形发生在竖向压力为100kPa左右时，从而导致修建在其上的建筑物的沉降量大。但是由于软土的低透水性，在荷载作用下排水不畅，固结很慢，因此完成整个沉降所需的时间很长。6.3.2软土的类型及工程性质（5）低强度。由于软土具有以上特征，因此软土地基一般强度很低，其不排水抗剪强度一般在25kPa以下，地基承载力达不到工程的要求，需要进行地基处理。软土地区所遇到的主要工程地质问题是地基承载力低和沉降与变形过大。上覆荷载稍大，就会发生沉陷，甚至出现地基被挤出的现象。修建在软土地基上的公路、铁路路堤受软土强度的控制，不但路堤高度受到限制，而且易产生侧向滑移。修建在软土地基上的建筑物变形破坏的主要形式是不均匀沉降，使建筑物产生裂缝，影响其正常使用。在路基两侧常产生地面隆起，形成坍滑或沉陷。软土地基的处理方法很多，很多新技术、新方法正在不断涌现，但大致可以归结为三大类：6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施（1）换填土。将软土挖除，换填强度较高的黏性土、砂、砾石、卵石等，分层夯实成符合要求的持力层，这一方法可以从根本上改善地基土的性质，但只适用于处理软土层不是很厚的浅层软土。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施（2）排水固结法。其基本原理是软土地基在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出，地基发生固结变形，同时超静孔隙水压力逐渐消散，土的有效应力增大，地基土的强度逐渐增长。根据排水和加压系统的不同，排水固结法可分为以下几种：6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施①强夯法，如图所示，图见下页。夯实加固地基是一种传统、行之有效的方法，但用一般的夯实方法加固软土地基，容易出现“弹簧土”，效果极差。因此，加固软土地基需要强夯法，用10～20t的重锤，从10～40m高处自由落下，夯实土层。强夯法产生很大的冲击能，使土体局部液化，夯实点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，土体迅速固结，最大加固深度可达11～12m。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施强夯法②预压法。预压法分为堆载预压法和真空预压法。堆载预压法是在建造建筑物之前，通过临时堆载土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土的固结，提高地基土的承载力，然后撤除荷载，开始建造工程建筑物。真空预压法以通过在地基中形成真空而产生的负压力来代替临时堆载，可以与堆载预压法联合使用。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施③砂垫层。由于软土渗透性差，常采取一些措施来加速排水固结。当软土层较薄、底部具有沙砾层时，可以在路堤底部铺设砂垫层。砂垫层的宽度应大于路堤底部的宽度，以利于排水。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施④砂井法。在软土地基中开挖直径为0.4～2m的井眼，置入砂土，在砂井之上铺设砂垫或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，从而加速固结，如图所示。工程中目前广泛采用通过在软基中插入塑料排水板的方法来加快地基排水。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施（3）置换及拌入法。置换及拌入法指以砂、碎石等材料置换软土地基中的部分软土体，形成复合地基，或在软基中的部分土体内掺入水泥、水泥砂浆及石灰等，形成加固体，与未加固部分一起形成复合地基，以提高地基承载力，减少沉降量。其方法有如下几种：①碎石桩法。碎石桩法是指利用一种能产生水平向振动的管状机械设备，在高压水泵下边振边冲，在软土地基中成孔，然后在孔内分批填入碎石等材料，制成一根根桩体，这些桩体和原来的软土一起构成复合地基。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施②石灰桩法。石灰桩法是指在软基中采用机械成孔，填入生石灰并加以搅拌或密实，形成桩体。利用生石灰的吸水、膨胀、放热作用和土与石灰的离子交换反应、凝硬反应等作用，改善桩体周围土体的物理力学性质。石灰桩和周围被改良的土体一起形成复合地基。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施③旋喷注浆法。旋喷注浆法是指将带有特殊喷嘴的注浆管置入土层的预定深度，以20MPa左右的高压向土体中旋喷水泥砂浆或水玻璃和氯化钙的混合液，强力冲击土体，使浆液与土搅拌混合，经凝结固化，在土中形成固结体，从而提高土体强度，改善土的性质。另外，在道路工程建设中，对于软土路基进行加固的方法还有加筋土、反压护道、复合桩基等方法。6.3.3软土的工程地质问题及地基加固措施04冻土冻土是指温度等于或低于0℃，并含有冰的各类土。冻土可分为多年冻土和季节冻土。多年冻土是指冻结状态持续三年以上的土。季节冻土是随着季节变化周期性冻结融化的土。多年冻土地区的表土层，有时夏季会融化，冬季会冻结，所以也属于季节冻土。6.4冻土我国的季节冻土主要分布在华北、西北和东北地区。随着纬度和地面高度的增加，冬季的气温越来越低，季节冻土的厚度越来越大。季节冻土对建筑物的危害表现在冻胀和融沉两个方面。土层发生冻胀的原因有两个，一个水分冻结成冰时体积要增大9%，还包括土层冻结时，周围未冻结区中的水分会向表层冻结区集聚，使冻结区土层中的水分增加，冻结后的冰晶体不断变大，土体也随之发生膨胀隆起。6.4.1季节冻土及其冻融现象冻土的冻胀会使路基隆起，使柔性路面鼓包、开裂，使刚性路面错缝或折断；冻胀还使修建在其上的建筑物抬起，引起建筑物开裂、倾斜，甚至倒塌。路基土冻融后，在车辆的反复碾压下，轻者路面会变得松软，限制行车速度，重者路面开裂、冒泥，出现翻浆现象，使路面完全破坏。一到春暖土层解冻融化后，土层上部积累的冰晶融化，使土中的含水率大大提高，加之细粒土排水能力差，土层处于饱和状态，土层软化，强度大大降低。冻融也会使房屋、桥梁、涵管发生大量下沉或不均匀下沉，引起建筑物开裂破坏。因此，季节冻土的冻胀及冻融都会给工程带来危害，必须引起注意，采取必要的防治措施。6.4.1季节冻土及其冻融现象季节冻土的冻胀融沉程度取决于土的颗粒组成及含水量。按照土的颗粒成分可将土分为不冻胀土、稍冻胀土、中等冻胀土和极冻胀土四类（见表6-1）。按照土中含水量大小将土的冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀和强冻胀四级（见表6-2）。表见下页6.4.1季节冻土及其冻融现象6.4.1季节冻土及其冻融现象6.4.1季节冻土及其冻融现象我国多年冻土按地区分布不同可分为高原冻土和高纬度冻土。高原冻土主要分布在青藏高原和西部高山（如天山、阿尔泰山及祁连山等）地区。高纬度冻土主要分布在大、小兴安岭，满洲里牙克石黑河一线以北地区。多年冻土埋藏在地表面以下一定深度，总面积约占我国领土的20%。从地表到多年冻土之间常有季节冻土存在。6.4.2多年冻土及其工程性质多年冻土的强度和变形主要反映在抗压强度、抗剪强度和压缩系数等方面。多年冻土中冰的存在，使冻土的力学性质随温度和加载时间而变化的敏感性大大增加。在长期荷载作用下，冻土强度明显衰减，变形显著增大。

6.4.2多年冻土及其工程性质按照冻胀率n的大小，可将多年冻土分为四类：当n≤2%时，属于不冻胀土；当2%＜n≤3.5%时，属于弱冻胀土；当3.5%＜n≤6%时，属于冻胀土；当n＞6%时，属于强冻胀土。多年冻土融化下沉包括两部分，一部分是外力作用下的压缩变形，另一部分是温度升高引起的自身融陷。多年冻土融沉是指人类在多年冻土区的活动，不仅使表层季节冻土层融化，而且使多年冻土层的上限下移，导致原来的冻土产生融沉。例如，采暖房屋的修建，使地基多年冻土融沉。6.4.2多年冻土及其工程性质在多年冻土地区进行工程建设，将遇到很多工程地质问题，如在多年冻土区开挖道路路堑，使多年冻土上限下降；融沉可使基底下沉，边坡滑塌；在多年冻土区修筑路堤，会使多年冻土上限上升，路堤内形成冻土结核，发生冻胀变形，融化后路堤外部沿冻土上限局部滑塌，如图所示。6.4.2多年冻土及其工程性质(a)未筑堤前（b）筑堤后上限上升（c）融化后沿上限滑塌多年冻土区的冰丘、冰锥与季节冻土区类似，也是一种主要的不良地质现象，但是其规模更大，而且可能延续数年不融，如青藏高原昆仑山口洪积扇前缘有一个多年生大冰丘，高20m，长40~50m，宽20多米。多年冻土区的舌形冰锥一般长约百米至数千米，它们对于路基及其他工程建筑物的危害非常严重，尤其对于路堑及基坑工程危害更大，容易导致大量地下水涌进路堑或基坑，因此应尽量绕避。6.4.2多年冻土及其工程性质冻土具有瞬时的高强度和低变形的特点，所以在多年冻土区修建房屋、桥梁等建筑物时，所遇到的主要工程地质问题包括冻胀、融沉及长期荷载作用下的流变，以及人为活动引起的热融下沉等，因此，在选择线路和建筑场地时，应该尽量避开冰丘、冰锥发育区，选择坚硬岩石或粗粒土分布地段，地下水埋藏较深、冰融时工程性质变化较小的地基。6.4.2多年冻土及其工程性质1.土体冻胀机理土发生冻胀的原因是冻结时土中的水向冻结区迁移和积聚。土中水分的迁移是怎样发生的呢？解释水分迁移的学说很多，其中以“结合水迁移学说”较为普遍。6.4.3土体冻胀机理与影响因素土中的水可分为结合水和自由水两大类，结合水根据其所受分子引力的大小分为强结合水和弱结合水；自由水可分为重力水和毛细水。重力水在0℃时冻结，毛细水因受表面张力的作用其冰点稍低于0℃；结合水的冰点则随着其受到的引力增加而降低，弱结合水的外层在-0.5℃时冻结，越靠近土粒表面其冰点越低，弱结合水要在-30~-20℃时才全部冻结，而强结合水在-78℃仍不冻结。当大气温度降至负温时，土层中的温度也随之降低，土体孔隙中的自由水首先在0℃时冻结成冰晶体。另外，由于结合水膜的减薄，使得水膜中的离子浓度增加（因为结合水中的水分子结成冰晶体，使离子浓度相应增加），这样，就产生渗附压力（当两种水溶液的浓度不同时，会在它们之间产生一种压力差，使浓度较小溶液中的水向浓度较大的溶液中渗流）。随着气温的继续下降，弱结合水的最外层也开始冻结，使冰晶体逐渐扩大。这样使冰晶体周围土粒的结合水膜减薄，土粒就产生剩余的分子引力。在这两种引力的作用下，附近未冻结区水膜较厚处的结合水，被吸引到冻结区的水膜较薄处。一旦水分被吸引到冻结区后，因为负温作用，水即冻结，就会使冰晶体增大，而不平衡引力继续存在。6.4.3土体冻胀机理与影响因素若未冻结区存在着水源（如地下水距冻结区很近）及适当的水源补给通道（毛细通道），就能够源源不断地补充被吸收的结合水，则未冻结的水分就会不断地向冻结区迁移积聚，使冰晶体扩大，在土层中形成冰夹层，土体积发生隆胀，即冻胀现象。这种冰晶体的不断增大，一直要到水源的补给断绝后才会停止。6.4.3土体冻胀机理与影响因素2.影响冻胀的因素从上述土体冻胀的机理分析可以看出，土的冻胀现象是在一定条件下形成的。影响冻胀的因素有以下三方面：（1）土的因素。冻胀现象通常发生在细粒土中，特别是在粉土、粉质黏土中，冻结时水分迁移积聚最为强烈，冻胀现象最为严重。这是因为这类土具有较显著的毛细现象，水分上升高度大，上升速度快，具有较通畅的水源补给通道；同时，这类土的颗粒较细，表面能大，土粒矿物成分亲水性强，能持有较多的结合水，从而能使大量结合水迁移和积聚。6.4.3土体冻胀机理与影响因素相反，黏土虽有较厚的结合水膜，但毛细孔隙较小，对水分迁移的阻力很大，没有通畅的水源补给通道，所以其冻胀性较上述粉质土小。6.4.3土体冻胀机理与影响因素沙砾等粗颗粒土没有或具有很少量的结合水，孔隙中的自由水冻结后，不会发生水分的迁移积聚，同时由于沙砾的毛细现象不显著，因而不会发生冻胀。所以，在工程实践中常在路基中换填砂土，以防止冻胀。（2）水的因素。前面已经指出，土层发生冻胀的原因是水分的迁移和积聚。因此，当冻结区附近的地下水位较高，毛细水上升高度能够达到或接近冻结线，使冻结区能得到水源的补给时，将发生比较强烈的冻胀现象。冻胀现象有两种，一种是冻胀冻结过程中有外来水源补给的，称为开敞型冻胀；另一种是冻胀冻结过程中没有外来水分补给的，称为封闭型冻胀。开敞型冻胀往往在土层中形成很厚的冰夹层，产生强烈冻胀；而封闭性冻胀，土中冰夹层薄，冻胀量也小。6.4.3土体冻胀机理与影响因素（3）温度的因素。当气温骤降且冷却强度很大时，土的冻结迅速向下推移，即冻结速度很快。这时，土中弱结合水及毛细水来不及向冻结区迁移就在原地冻结成冰，毛细通道也被冰晶体堵塞。这样，水分的迁移和积聚就不会发生，在土层中就看不到冰夹层，只有散布于土孔隙中的冰晶体，这时形成的冻土一般无明显的冻胀。6.4.3土体冻胀机理与影响因素如气温缓慢下降，冷却强度小，但负温持续的时间较长，就能促使未冻结区的水分不断地向冻结区迁移和积聚，在土中形成冰夹层，出现明显的冻胀现象。6.4.3土体冻胀机理与影响因素上述三方面的因素是土层中发生冻胀的三个必要因素。在持续负温作用下，地下水位较高处的粉砂、粉土、粉质黏土等土层常具有较大的冻胀危害。因此，应根据影响冻胀的三个因素采取相应的防治冻胀的工程措施。冻土病害的防治原则是使自然条件、工程设计和使用条件尽可能保持一种状态，即要么长期保持其冻结状态，要么使其经常处于消融状态。（1）排水。水是影响冻胀融沉的重要因素，必须严格控制土中的水分。在地面修建一系列的排水沟、排水管，用以拦截地表周围流来的水；首先，必须做到合理选址和选线，尽量避免或最大限度减轻冻害的发生。在无法避免时，则需要采取必要的地基处理措施，消除或减弱冻土病害。汇集、排除建筑物地面及内部的水，防止这些水渗入地下；在地下修建盲沟、渗沟等拦截周围流来的地下水；降低地下水位，防止地下水向地基土中积聚。6.4.4冻土病害的防治措施（2）保温措施。应用各种保温隔热材料，防止地基土温度受人为因素和地表建筑物的影响，最大限度地防止冻胀融沉。在基坑或路堑的底部和边坡上、填土路堤底面上铺设一定厚度的草皮、泥炭、苔藓、炉渣或黏土，可以起到保温、隔热的作用，可以防止多年冻土的上限上下波动，使其保持相对稳定。6.4.4冻土病害的防治措施（3）土质改良。土质改良一般分为两种方法，即换填土法和物理化学方法。换填土法是用粗砂、砾石、卵石等不冻胀土代替天然地基的细颗粒冻胀土，是一种广泛采取的防治冻害的有效措施。6.4.4冻土病害的防治措施一般基底砂垫层的厚度为0.8~1.5m，基侧面为0.2~0.5m。在铁路路基下常用这种砂垫层，但在砂垫层上要设置0.2~0.3m厚的隔水层，以免地表水渗入基底。物理化学方法是在土中加某种化学物质，使土粒、水和化学物质相互作用，降低土中水的冰点，使水分转移受到影响，从而削弱和防止土冻胀，如加入氯化钠、氯化钙等无机盐类使冻胀土变成人工盐渍土，从而降低冻结温度，将冻胀变形限制在允许范围内；在土中掺入厌水性物质或表面活性剂等使土粒之间牢固结合，削弱土粒与水之间的相互作用，减弱或消除水的运动。6.4.4冻土病害的防治措施05红黏土例如，黏土孔隙度虽然很大，但给水度却接近于零；粗粒松散岩石及较大裂隙或溶隙，其给水度则接近于容水度。此外，地下水位的埋藏深度和水位的下降速度也会影响给水度，如果原来的地下水埋深小于毛细上升高度，则当水位下降时，会有一部分重力水转为毛细水，使给水度降低。6.5.1红黏土的特征及其分布当水位下降速度很大时，水从空隙中的释离跟不上水位下降的速度，这种释水滞后的现象也会引起给水度的减小。只有在地下水埋深相当大而水位下降速度十分缓慢的条件下，才有可能达到理论上的最大给水度。黏土是指在亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石经红土化作用形成的高塑性黏土。经流水再搬运后仍保留其基本特征，液限大于45%的坡积、洪积黏土，称为次生红黏土，在相同物理指标情况下，其力学性能低于红黏土。红黏土一般呈褐红、棕红等颜色，液限大于50%。红黏土及次生红黏土广泛分布于我国的云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西等地区的低山、丘陵地带顶部和山间盆地、洼地、缓坡及坡脚地段。6.5.1红黏土的特征及其分布黔、桂、滇、皖南等地古溶蚀地面上堆积的红黏土层，由于基岩起伏变化及风化深度的不同，其厚度变化极不均匀，常见厚度为5~8m，最薄为0.5m，最厚为20m。在水平方向常见咫尺之隔的厚度相差可达10m。土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其间，给公路及其他建筑物地基的勘察、设计工作造成困难。6.5.1红黏土的特征及其分布1.红黏土的组成成分由于红黏土是碳酸盐类及其他类岩石的风化后期产物，母岩中较具有活动性的成分SO42－、Ca2+、Na+、K+等经长期风化淋滤作用相继流失，SiO2部分流失，此时地表则多集聚含水铁铝氧化物及硅酸盐矿物，并继而脱水变为Fe2O3和Al2O3或Al（OH）3，将土染成褐红至砖红色。因此，红黏土的矿物成分除仍含有一定数量的石英颗粒外，大量的黏土颗粒主要由多水高岭石、水云母类、胶体SiO2及赤铁矿、三水铝土矿等组成，不含或极少含有机质。红黏土颗粒周围的吸附阳离子成分也以水化程度很弱的Fe3+、Al3+为主。红黏土的粒度较均匀，呈高分散性，黏粒含量一般为60%~70%，最高达80%。6.5.1红黏土的特征及其分布2.红黏土的一般物理力学特征（1）天然含水量高，一般为40%~60%，最高达90%。（2）密度小，天然孔隙比一般为1.4~1.7，最高达2.0，具有大孔性。（3）高塑性。液限一般为60%~80%，最高达110%；塑限一般为40%~60%，最高达90%；塑性指数一般为20~50。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征（4）因为塑限很高，所以尽管其天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，液性指数一般小于0.25，但是其饱和度一般在90%以上，因此，坚硬黏土也处于饱水状态。（5）一般呈现较高的强度和较低的压缩性，固结快剪内摩擦角φ为8°~18°，内聚力c为40~90kPa，变形模量一般为10~30MPa，最高可达50MPa；载荷试验比例界限p0为200~300kPa。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征（6）不具有湿陷性。原状土浸水后膨胀量很小（<2%），但失水后收缩剧烈，原状土体积收缩率为25%，而扰动土可达40%~50%。红黏土的天然含水量高，孔隙比很大，但却具有较高的力学强度和较低的压缩性与不具有湿陷性的原因是其生成环境及其相应的组成物质和坚固的粒间联结特性。红黏土呈现高孔隙性首先在于其颗粒组成的高分散性，是黏粒含量特别多和组成这些细小黏粒的含水铁、铝、硅氧化物在地表高温条件下很快失水而相互凝聚胶结，从而较好地保存了它的絮状结构；而红黏土之所以有较高的强度，主要是这些铁、铝、硅氧化物颗粒本身性质稳定及相互胶结。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征特别是在风化后期，有些氧化物的胶体颗粒会变成结晶的铁、铝、硅氧化物，而且它们是抗水的、不可逆的，故其粒间的联结强度更大。强结合水由于受土颗粒的吸附力很大，其分子排列很密，具有很强的黏滞性和抗剪强度。红黏土的塑限值很高，虽然其天然含水量虽然很高，且处于饱和状态，但它的天然含水量一般只接近其塑限值，故使之具有较高的强度和较低的压缩性。另外，由于红黏土颗粒周围吸附的阳离子成分主要为Fe3+、Al3+，这些Fe3+、Al3+的颗粒外围的结合水膜很薄，也增强了其粒间的联结强度。红黏土的天然含水量很高，也是由于其高分散性，表面能很大，因而吸附了大量的水分子。故这种土中孔隙是被结合水，并且主要是被强结合水充填的。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征同时，另一个重要因素是由于分布地区环境地表温度高，又处于明显的地壳上升阶段，对于一般分布在山坡、山岭或坡脚地势较高地段的红黏土，其地表水和地下水的排泄条件好，使土的天然含水量也只接近于塑限，而与其液限的差值很大，这必然使土体处于坚硬或硬可塑状态，而呈现较好的力学性能。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征3.红黏土物理力学性质的变化规律红黏土本身的物理力学性质指标有相当大的变化范围，以贵州省的红黏土为例，其天然含水量的变化范围为25%~88%，天然孔隙比为0.7~2.4，液限为36~125，塑性指数为18~75，液性指数为0.45~1.4。内摩擦角为2°~31°，内聚力为10~140kPa，变形模量为4~36MPa。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征其物理力学性质变化如此之大，承载力自然会有显著的差别。貌似均一的红黏土，其工程性能的变化却十分复杂，这也是红黏土的一个重要特点。为了做出正确的工程地质评价，仅仅掌握红黏土的一般特点是不够的，还必须弄清决定其物理力学性质的因素，掌握其变化规律。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征（1）在沿深度方向，随着深度的加大，其天然含水量、孔隙比和压缩性都有较大的增加，状态由坚硬、硬塑变为可塑、软塑以至流塑状态，因而强度大幅度降低。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征红黏土的天然含水量及孔隙比从上往下得以增大的原因有两点，一是地表水往下渗滤过程中，靠近地表部分易受蒸发，越往深部则越易集聚保存下来；二是直接受下部基岩裂隙水的补给及毛细作用。（2）在水平方向，随着地形地貌及下伏基岩的起伏变化，红黏土的物理力学指标也有明显的差别。在地势较高的部位，由于排水条件较好，其天然含水量、孔隙比和压缩性均较低，强度较高；而在地势较低处则相反，在地势低洼地带，由于经常积水，即使是上部土层，其强度也会大为降低。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征在古岩溶面或风化面上堆积的红黏土，其下伏基岩面的起伏很大，造成红黏土的厚度急剧变化。同时处于溶沟、溶槽底部的红黏土易于积水，一般呈软塑至流塑状态，因此在地形或基岩面起伏较大的地段，红黏土的物理力学性质在水平方向上也很不均匀。（3）平面分布上次生坡积红黏土与红黏土的差别也较显著。例如，如皖南某地不同成因类型红黏土的物理力学性质统计资料表明，原生残积红黏土土质致密，含水比（含水量与液限之比）一般小于0.7，自然边坡角一般大于40°，直剪快剪内聚力和内摩擦角的平均值分别可达34.98kPa及16.5°。次生坡积红黏土的颜色较浅，其物理性质与残积土有时相近，但较松散，结构强度较差，故雨季、旱季时土质变化较大。其含水比一般为0.7~0.8，自然边坡角远小于30°，强度指标较残积土有明显降低，直剪快剪内聚力和内摩擦角的平均值分别为30kPa和9°。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征（4）裂隙对红黏土的强度和稳定性有较大影响。红黏土具有较小的吸水膨胀性，但具有较强的失水收缩性，故裂隙发育也是红黏土的一大特征。坚硬、硬可塑状态的红黏土，在近地表部位或边坡地带往往裂隙发育，土体内保存有许多光滑的裂隙面，如图所示。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征这种土体的单独土块强度很高，但是裂隙破坏了土体的整体性和连续性，使土体强度显著降低，试样沿裂隙面呈脆性破坏。当地基承受较大水平荷载、基础埋置过浅、外侧地面倾斜或有临空面等情况时，会对地基的稳定性产生很大的影响，并且裂隙发育对边坡和基槽稳定与土洞形成等有直接或间接的影响。6.5.2红黏土的成分和物理力学特征（1）在确定红黏土地基承载力时，应按地区的不同、随埋深变化的湿度和上部结构情况，分别进行确定。因为各地区的地质地理条件有一定的差异，使得即使同一省内各地同一成因和埋藏条件下的红黏土地基承载力也有所不同。（2）为了有效地利用红黏土作为天然地基，针对其强度具有随深度递减的特征，在无冻胀影响地区、无特殊地质地貌条件和无特殊使用要求的情况下，基础宜尽量浅埋，把上层坚硬或硬可塑状态的土层作为地基的持力层，这样既可充分利用表层红黏土的承载能力，又可节约基础材料，方便施工。6.5.3红黏土的工程地质问题（3）红黏土的强度高、压缩性低，对于一般建筑物，其地基承载力往往由地基强度控制，而不考虑地基变形；但从贵州地区的情况来看，地形和基岩面起伏往往造成在同一建筑地基上各部分红黏土的厚度和性质很不均匀，从而形成过大的差异沉降，这往往是天然地基上建筑物产生裂隙的主要原因。在这种情况下，按变形计算地基承载力对于合理地利用地基强度，正确反映上部结构及使用要求具有特别重要的意义，特别对五层以上建筑物及重要建筑物应按变形计算地基承载力。6.5.3红黏土的工程地质问题6.5.3红黏土的工程地质问题（4）不论按强度还是按变形计算地基承载力，必须考虑红黏土物理力学性质指标的垂直向变化，划分土质单元，分层统计，确定设计参数，按多层地基进行计算。06填土填土是在一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类活动而堆填的土。由于我国幅员辽阔，历史悠久，因此在我国大多数古老城市的地表面上广泛覆盖着各种类别的填土层。这种填土层在堆填方式、组成成分、分布特征及其工程性质等方面均表现出一定的复杂性。6.6.1填土的特征及其分布各地区填土的分布和物质组成特征在一定程度上可反映出城市地形、地貌变迁及发展历史，如我国的上海、天津、杭州、宁波、福州等地的填土分布和特征都各有其特点。上海地区多暗浜、暗塘、暗井，常用素土和垃圾回填，回填前没有清除水草，含有大量腐殖质。在黄浦江沿岸，则多分布由水力冲填泥沙形成的冲填土。浙江杭州、宁波等地由于城市的发展、建筑物的变迁，地表以碎砖瓦砾等建筑垃圾为主填积而成，一般厚度为2~3m，个别地方厚度达4~5m。6.6.1填土的特征及其分布天津的旧城区和海河两岸表层一般都有填土，主要成分有素土、瓦砾、炉渣、炉灰、煤灰等杂物，有些地区的填土由几种杂土混合填成。福建福州市的填土分布较普遍，厚度为1~5m，表层多为瓦砾填土，其瓦砾含量不一，如以瓦砾为主的称为瓦砾层，如以黏性土为主的称为瓦砾填土层。瓦砾填土层的下部常见黏土质填土。在傍山地带则分布一种高挖低填、未经夯实堆积在斜坡上的黏性土，当地称其为松填土，经过夯实的称为夯填土。6.6.1填土的特征及其分布在一般的岩土工程勘查与设计工作中，如何正确评价、利用和处理填土层，将直接影响到基本建设的经济效益和环境效益。了20世纪50年代，随着我国国民经济的发展，在利用表层填土作为天然地基方面取得了不少好经验，这些经验已经逐步反映在一些地区的地基设计规范或技术条例中。在我国20世纪三四十年代以前，对填土常不分情况一律采取挖除换土，或采用其他人工地基，大大增加了工程造价，并对环境造成了破坏。6.6.1填土的特征及其分布根据填土组成物质和堆填方式形成的工程性质的差异，填土可分为素填土、杂填土和冲填土。1.素填土素填土为由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土，其中不含杂质或杂质很少。按其组成物质分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土和黏性素填土。素填土若经分层压实，则称为压实填土。6.6.2填土的工程类型及其工程地质问题6.6.2填土的工程类型及其工程地质问题在一些古老城市中，由于地形的起伏或有沟、塘的存在，在历史上已经将这些低洼地段用较均一的素土进行了回填；在地形起伏较大的山区或丘陵地带建设中，平整场地的结果必然出现大量的填方地段，利用填方作为建筑场地不但可以节约用地，降低工程造价，而且也往往是工程实践中难以避免的问题。过去，由于经验不足，在填方地区的工程，有时不论填方质量一律将基础穿过填土层而砌置在较好的天然土层上，大大增加了工程造价，延长了施工时间。但也有的工程由于对填土层质量不够重视，结果填土变形造成地坪严重开裂或设备基础倾斜，影响了生产，花费了大量处理费用。为了解决这个问题，近30年来，建工、冶金、铁道系统的有关单位采用了适当控制、提高填土质量的方法，不但保证了地坪和设备基础的质量，而且利用分层压实的填土作为地基，建成了具有30t、50t吊车的单层工业厂房，振动荷载较大的大型设备基础、铁路桥梁等重要工程和其他建筑，并进行了相应的试验研究，积累了较多的经验。6.6.2填土的工程类型及其工程地质问题利用素填土作为地基应注意下列