特殊土的工程地質(zhì)性質(zhì)課件軟土上課講義

1、指導(dǎo)思想：指導(dǎo)思想： 總的說來，特殊總的說來，特殊(tsh)土比較寬泛、其性質(zhì)研土比較寬泛、其性質(zhì)研究方法多種多樣，沒有統(tǒng)一的規(guī)律。重點(diǎn)講究方法多種多樣，沒有統(tǒng)一的規(guī)律。重點(diǎn)講1、2種特殊種特殊(tsh)土的性質(zhì)和處理方法，不求全。土的性質(zhì)和處理方法，不求全。任務(wù)：任務(wù)：1、特殊、特殊(tsh)土的基本礦物組成及其特點(diǎn)、巖土的基本礦物組成及其特點(diǎn)、巖土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(深入深入)2、特殊、特殊(tsh)土的物理化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)土的物理化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)(深入深入)3、評(píng)價(jià)和處理方法、評(píng)價(jià)和處理方法4、學(xué)習(xí)一種處理方法，計(jì)算技能、學(xué)習(xí)一種處理方法，計(jì)算技能第一頁，共40頁。黏土礦物：黏土礦物

2、： 1、蒙脫石的晶體構(gòu)造，單位晶層間存在多少、蒙脫石的晶體構(gòu)造，單位晶層間存在多少種形式種形式(xngsh)的水分子，在什么條件下含有的水分子，在什么條件下含有3個(gè)、個(gè)、2個(gè)水分子？個(gè)水分子？2、天然土往往是、天然土往往是Ca質(zhì)蒙脫石，什么是質(zhì)蒙脫石，什么是Ca質(zhì)蒙質(zhì)蒙脫石？脫石？3、伊利石與蒙脫石的結(jié)構(gòu)相似，為何有不同、伊利石與蒙脫石的結(jié)構(gòu)相似，為何有不同的水理性質(zhì)？的水理性質(zhì)？4、了解：從結(jié)構(gòu)形式、了解：從結(jié)構(gòu)形式(xngsh)或水理特性分析，或水理特性分析，海綠石、綠磷石可劃分為伊利石類。海綠石、綠磷石可劃分為伊利石類。5、敘述高嶺石和綠泥石的晶體構(gòu)造？、敘述高嶺石和綠泥石的晶體構(gòu)造？第

3、二頁，共40頁。微結(jié)構(gòu)：微結(jié)構(gòu)： 1、微結(jié)構(gòu)特征分類及其與巖土性質(zhì)的聯(lián)系？、微結(jié)構(gòu)特征分類及其與巖土性質(zhì)的聯(lián)系？ 2、定向排列結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？、定向排列結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？ 3、紊流結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？、紊流結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？ 4、粒狀堆疊結(jié)構(gòu)和粒狀架空、粒狀堆疊結(jié)構(gòu)和粒狀架空(jikng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？特點(diǎn)？ 5、膠粘式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？、膠粘式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？第三頁，共40頁。特殊土的概念特殊土的概念 我國幅員廣大，地質(zhì)條件復(fù)雜，分布土我國幅員廣大，地質(zhì)條件復(fù)雜，分布土類繁多，工程性質(zhì)各異。類繁多，工程性質(zhì)各異。 有些土類，由于地理環(huán)境、氣候條件、有些土類，由于地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、物質(zhì)成分及次生變化等原因而各地質(zhì)成因、物質(zhì)

4、成分及次生變化等原因而各具有與一般土類顯著不同的特殊工程性質(zhì)，具有與一般土類顯著不同的特殊工程性質(zhì)，當(dāng)其作為建筑場地、地基當(dāng)其作為建筑場地、地基(dj)及建筑環(huán)境時(shí)，及建筑環(huán)境時(shí)，如果不注意這些特點(diǎn)，并采取相應(yīng)的治理措如果不注意這些特點(diǎn)，并采取相應(yīng)的治理措施，就會(huì)造成工程事故。施，就會(huì)造成工程事故。 第四頁，共40頁。特殊土的概念特殊土的概念 特殊性土特殊性土 具有一定分布區(qū)域具有一定分布區(qū)域(qy)或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土稱特征的土稱 黃土西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)黃土西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū) 紅粘土西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)紅粘土

5、西南亞熱帶濕熱氣候區(qū) 軟土（包括淤泥和淤泥質(zhì)土）軟土（包括淤泥和淤泥質(zhì)土） 凍土凍土 膨脹土南方膨脹土南方(nnfng)和中南地區(qū)和中南地區(qū) 鹽漬土鹽漬土 混合土混合土 填土填土 污染土污染土根據(jù)工程根據(jù)工程(gngchng)特特性性第五頁，共40頁。軟土指在水流緩慢的環(huán)境中沉積軟土指在水流緩慢的環(huán)境中沉積(chnj)，有微生物參，有微生物參與作用，富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大，孔隙比、壓縮性與作用，富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大，孔隙比、壓縮性高，承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。高，承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。一、軟土淤泥一、軟土淤泥(yn)土土第六頁，共40頁。一、軟土淤泥一、軟土淤

6、泥(yn)土土第七頁，共40頁。分類分類 （1）按軟土的形成環(huán)境分）按軟土的形成環(huán)境分 1）沿海軟土）沿海軟土 瀉湖相沉積瀉湖相沉積(chnj)、溺谷相沉積、溺谷相沉積(chnj)、濱海相沉積、濱海相沉積(chnj)、三角洲相沉積、三角洲相沉積(chnj) 2）內(nèi)陸軟土）內(nèi)陸軟土 湖相沉積湖相沉積(chnj)、河漫灘相沉積、河漫灘相沉積(chnj)、牛軛湖相沉、牛軛湖相沉積積(chnj)、山區(qū)谷地沉積、山區(qū)谷地沉積(chnj) （2）按有機(jī)質(zhì)含量分類）按有機(jī)質(zhì)含量分類 有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)含量60% 泥炭泥炭（3）按天然含水量和孔隙比分）按天然含水量和孔隙比分 淤泥淤泥 淤泥質(zhì)土淤泥質(zhì)土 5 .

7、1, eL5 . 10 . 1 ,eL第八頁，共40頁。軟土組成及結(jié)構(gòu)特征軟土組成及結(jié)構(gòu)特征 1）顏色多為灰綠、灰黑色，手摸有滑膩感，能染指，有機(jī)質(zhì)）顏色多為灰綠、灰黑色，手摸有滑膩感，能染指，有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)，有腥臭味含量高時(shí)，有腥臭味 2）粒度）粒度(l d)成分主要為粘粒及粉粒，粘粒含量高達(dá)成分主要為粘粒及粉粒，粘粒含量高達(dá)6070 3）礦物成分，除粉粒中的石英、長石、云母外，粘粒中的）礦物成分，除粉粒中的石英、長石、云母外，粘粒中的粘土礦物主要是伊利石，高嶺石次之。此外軟土中常有一粘土礦物主要是伊利石，高嶺石次之。此外軟土中常有一定量的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)定量的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)8 9 4）軟土具

8、有典型的海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，是造成軟土孔隙）軟土具有典型的海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，是造成軟土孔隙比大、含水量高、透水性小、壓縮性大、強(qiáng)度低主要原因比大、含水量高、透水性小、壓縮性大、強(qiáng)度低主要原因之一之一 5）軟土常具有層理構(gòu)造，軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相）軟土常具有層理構(gòu)造，軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相互交替沉積、或呈透鏡體相間形成性質(zhì)復(fù)雜的土體?；ソ惶娉练e、或呈透鏡體相間形成性質(zhì)復(fù)雜的土體。一、軟土淤泥一、軟土淤泥(yn)土土第九頁，共40頁。1、高孔隙比、高孔隙比 孔隙比常見值為孔隙比常見值為1.02.0；2、飽水、天然含水率大于液限、飽水、天然含水率大于液限 液限一般為液限一般為4060

9、; 飽和度一般飽和度一般90; 天然含水率多為天然含水率多為5070。未擾動(dòng)時(shí)，處于軟塑狀態(tài)未擾動(dòng)時(shí)，處于軟塑狀態(tài)(zhungti)，一經(jīng)擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)破壞，一經(jīng)擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)破壞，處于流動(dòng)狀態(tài)處于流動(dòng)狀態(tài)(zhungti)。3、透水性極弱：一般垂直方向的滲透系數(shù)較水平方向小。、透水性極弱：一般垂直方向的滲透系數(shù)較水平方向小。4、高壓縮性：、高壓縮性：a12一般為一般為0.71.5Mpa1，且隨天然含水率，且隨天然含水率的增大而增大。的增大而增大。二、工程地質(zhì)性質(zhì)二、工程地質(zhì)性質(zhì)(xngzh)的基的基本特點(diǎn)本特點(diǎn)第十頁，共40頁。5、抗剪強(qiáng)度很低，且與加荷速度和排水固結(jié)條件有關(guān)、抗剪強(qiáng)度很低，且與加荷

10、速度和排水固結(jié)條件有關(guān)不排水：三軸快剪不排水：三軸快剪,0左右；直剪，左右；直剪，25，c0.02Mpa；在排水條件下，抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度提高在排水條件下，抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度提高(t go)而增大，而增大，固結(jié)固結(jié)快剪的快剪的1015，c0.02Mpa。6、較顯著的觸變性和蠕變性、較顯著的觸變性和蠕變性二、工程地質(zhì)性質(zhì)二、工程地質(zhì)性質(zhì)(xngzh)的基的基本特點(diǎn)本特點(diǎn)第十一頁，共40頁。工程工程(gngchng)特性：特性： 263頁頁二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本(jbn)特點(diǎn)特點(diǎn)第十二頁，共40頁。第十三頁，共40頁。第十四頁，共40頁。第十五頁，共40頁。第十六頁，共40頁

11、。第十七頁，共40頁。kcmdbacMdMbMf地基承載力地基承載力特征值特征值基底基底(j d)下下1倍短邊倍短邊寬深度內(nèi)土寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值與與 有關(guān)有關(guān)(yugun)的承載力的承載力系數(shù)，查系數(shù)，查表表k基底上基底上土的加土的加權(quán)重度權(quán)重度第十八頁，共40頁。dcp基礎(chǔ)基礎(chǔ)(jch)埋深埋深基底基底(j d)以上土的加以上土的加權(quán)平均重度權(quán)平均重度由不排水由不排水剪切試驗(yàn)剪切試驗(yàn)確定的粘確定的粘聚力聚力第十九頁，共40頁。dcpu14. 5基礎(chǔ)基礎(chǔ)(jch)埋深埋深基底基底(j d)以上土的加以上土的加權(quán)平均重度權(quán)平均重度由不排水剪由不排水剪切試驗(yàn)確定切試驗(yàn)確定的粘聚

12、力的粘聚力dcpu71. 5方形基礎(chǔ)方形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)得到極限荷載后得到極限荷載后/安全系數(shù)安全系數(shù)3第二十頁，共40頁。11110iiiinisisazazEps第二十一頁，共40頁。iniicHs1iiiciiiiipppCeee1100log111第二十二頁，共40頁。scdssssEbpksdd075. 01zHvcdms01niaiiisttCeHs110log1第二十三頁，共40頁。khhw002122110zzzz承壓水層上覆土層承壓水層上覆土層(t cn)厚度厚度第二十四頁，共40頁。堆載預(yù)壓法堆載預(yù)壓法真空預(yù)壓法真空預(yù)壓法降水降水(jingshu)預(yù)壓法預(yù)壓法電滲排水法

13、電滲排水法聯(lián)合加壓法聯(lián)合加壓法第二十五頁，共40頁。第二十六頁，共40頁。第二十七頁，共40頁。第二十八頁，共40頁。bdp2平面布置：等邊三角形或正方形布置。有效排水直徑與間距平面布置：等邊三角形或正方形布置。有效排水直徑與間距(jin j)的關(guān)系為：的關(guān)系為：lde05. 1lde13. 1井徑比確定井徑比確定第二十九頁，共40頁。井距：間距可按井徑比井距：間距可按井徑比n選用選用(xunyng)，據(jù)工程實(shí)踐，塑料排水，據(jù)工程實(shí)踐，塑料排水帶或袋裝砂井帶或袋裝砂井n=1522，普通砂井，普通砂井，n=68。weddn 井深井深：根據(jù)建筑物對(duì)地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定，一般應(yīng)：根據(jù)建筑

14、物對(duì)地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定，一般應(yīng)盡可能的深。盡可能的深。砂料砂料：應(yīng)選中粗砂，粘粒含量不應(yīng)大于：應(yīng)選中粗砂，粘粒含量不應(yīng)大于3%。砂井直徑砂井直徑第三十頁，共40頁。范圍：大于或等于建筑物基礎(chǔ)范圍：大于或等于建筑物基礎(chǔ)(jch)外緣所包圍的范圍。外緣所包圍的范圍。大?。簩?duì)沉降有嚴(yán)格限制的建筑，應(yīng)采用超載預(yù)壓處理，大?。簩?duì)沉降有嚴(yán)格限制的建筑，應(yīng)采用超載預(yù)壓處理，超載量大小根據(jù)預(yù)壓時(shí)間內(nèi)要求完成的變形量通過計(jì)算確超載量大小根據(jù)預(yù)壓時(shí)間內(nèi)要求完成的變形量通過計(jì)算確定，并應(yīng)使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向應(yīng)力大于定，并應(yīng)使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向應(yīng)力大于附加應(yīng)力。附加應(yīng)力。加荷

15、速率：根據(jù)地基土的強(qiáng)度來確定。加荷速率：根據(jù)地基土的強(qiáng)度來確定。預(yù)壓時(shí)間：當(dāng)排水豎井底面以下受壓土層經(jīng)預(yù)壓完成的變預(yù)壓時(shí)間：當(dāng)排水豎井底面以下受壓土層經(jīng)預(yù)壓完成的變形和平均固結(jié)度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)。形和平均固結(jié)度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)。第三十一頁，共40頁。建筑建筑(jinzh)地基處理技術(shù)規(guī)范地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002，在一級(jí)或多，在一級(jí)或多級(jí)等速加載條件下，當(dāng)固結(jié)時(shí)間為級(jí)等速加載條件下，當(dāng)固結(jié)時(shí)間為t時(shí)，時(shí)，111iiTTtiiniiteeeTTpqU時(shí)間單位時(shí)間單位d， 第第i級(jí)荷載的加載速率；級(jí)荷載的加載速率；Ti 、Ti1分別為第分別為第i級(jí)級(jí)荷載加載的起始和終止時(shí)間，當(dāng)計(jì)算第荷載加載

16、的起始和終止時(shí)間，當(dāng)計(jì)算第i級(jí)加載過程中某時(shí)間的固級(jí)加載過程中某時(shí)間的固結(jié)度時(shí)，改為結(jié)度時(shí)，改為t； 、 為參數(shù)。為參數(shù)。iq 第三十二頁，共40頁。 條件條件參數(shù)參數(shù)豎向排水豎向排水固結(jié)固結(jié) 30%向內(nèi)徑向向內(nèi)徑向排水固結(jié)排水固結(jié)豎向和向內(nèi)徑向排水豎向和向內(nèi)徑向排水固結(jié)固結(jié)（豎井穿透受壓土層）（豎井穿透受壓土層）128224Hcv28enhdFc22284enhvdFcHc28ch徑向排水固結(jié)徑向排水固結(jié)( ji)系數(shù)，系數(shù)，cv豎向排水固結(jié)豎向排水固結(jié)( ji)系數(shù)系數(shù) cm2/s；H為土層豎向排水距離，雙面排水時(shí)為土層厚度的一半，單面時(shí)為土為土層豎向排水距離，雙面排水時(shí)為土層厚度的一半，

17、單面時(shí)為土層厚度；層厚度； 為雙面排水土層或固結(jié)為雙面排水土層或固結(jié)( ji)應(yīng)力均勻分布的單面排應(yīng)力均勻分布的單面排水土層平均固結(jié)水土層平均固結(jié)( ji)度度 2222413ln1nnnnnFnzUzU第三十三頁，共40頁。在瞬時(shí)在瞬時(shí)(shn sh)加載條件下，考慮井阻和涂抹影響時(shí)，豎加載條件下，考慮井阻和涂抹影響時(shí)，豎井地基徑向排水平均固結(jié)度井地基徑向排水平均固結(jié)度 可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算tFdcreheU281rUrsnFFFF 1543lnnnFnwhrqkLF422 skkFshsln1kh為天然為天然(tinrn)土層水平滲透系數(shù)，土層水平滲透系數(shù)，cm/s；ks為涂抹區(qū)土的水

18、平為涂抹區(qū)土的水平向滲透系數(shù)，可取向滲透系數(shù)，可取(1/51/3)kh，cm/s；s為涂抹區(qū)直徑與豎井直徑為涂抹區(qū)直徑與豎井直徑比值，取比值，取23，中靈敏取低值，高取高值；，中靈敏取低值，高取高值；L為豎井深度，為豎井深度，cm；qw為豎井縱向通水量，為單位水力梯度下單位時(shí)間的排水量，為豎井縱向通水量，為單位水力梯度下單位時(shí)間的排水量，cm3/s。42wwwdkq砂料滲透系數(shù)砂料滲透系數(shù)第三十四頁，共40頁。對(duì)正常固結(jié)對(duì)正常固結(jié)( ji)飽和黏性土，某一時(shí)間的抗剪強(qiáng)度，可按下式計(jì)飽和黏性土，某一時(shí)間的抗剪強(qiáng)度，可按下式計(jì)算，算，cutzfftUtan0地基土的天然抗剪強(qiáng)度地基土的天然抗剪強(qiáng)度預(yù)壓荷載引起的該點(diǎn)的豎預(yù)壓荷載引起的該點(diǎn)的豎向附加應(yīng)力向附加應(yīng)力該點(diǎn)