特殊土的工程地質(zhì)性質(zhì)-軟土

1、特殊土工程地質(zhì)特殊土工程地質(zhì)石經(jīng)院碩士研究生課程指導(dǎo)思想：指導(dǎo)思想： 總的說來，特殊土比較寬泛、其性質(zhì)研究方法多總的說來，特殊土比較寬泛、其性質(zhì)研究方法多種多樣，沒有統(tǒng)一的規(guī)律。重點講種多樣，沒有統(tǒng)一的規(guī)律。重點講1、2種特殊土的種特殊土的性質(zhì)和處理方法，不求全。性質(zhì)和處理方法，不求全。任務(wù)：任務(wù)：1、特殊土的基本礦物組成及其特點、巖土結(jié)構(gòu)特、特殊土的基本礦物組成及其特點、巖土結(jié)構(gòu)特點點(深入深入)2、特殊土的物理化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、特殊土的物理化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)(深入深入)3、評價和處理方法、評價和處理方法4、學(xué)習(xí)一種、學(xué)習(xí)一種處理方法，計算技能處理方法，計算技能黏土礦物：黏土礦物： 1、蒙

2、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的水分子，在什么條件下含有種形式的水分子，在什么條件下含有3個、個、2個個水分子？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，為何有不同的、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)？水理性質(zhì)？4、了解：從結(jié)構(gòu)形式或水理特性分析，海綠石、了解：從結(jié)構(gòu)形式或水理特性分析，海綠石、綠磷石可劃分為伊利石類。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？微結(jié)構(gòu)：微結(jié)構(gòu)： 1、微結(jié)構(gòu)特征分類及其與

3、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？、定向排列結(jié)構(gòu)的特點？ 3、紊流結(jié)構(gòu)特點？、紊流結(jié)構(gòu)特點？ 4、粒狀堆疊結(jié)構(gòu)和粒狀架空結(jié)構(gòu)特點？、粒狀堆疊結(jié)構(gòu)和粒狀架空結(jié)構(gòu)特點？ 5、膠粘式結(jié)構(gòu)特點？、膠粘式結(jié)構(gòu)特點？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，分布土類我國幅員廣大，地質(zhì)條件復(fù)雜，分布土類繁多，工程性質(zhì)各異。繁多，工程性質(zhì)各異。 有些土類，由于有些土類，由于地理環(huán)境、氣候條件、地地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、物質(zhì)成分及次生變化等原因質(zhì)成因、物質(zhì)成分及次生變化等原因而各具有而各具有與一般土類顯著不同的與一般土類顯著不同的特殊工程特殊工程性

4、質(zhì)，當(dāng)其作性質(zhì)，當(dāng)其作為建筑場地、地基及建筑環(huán)境時，如果不注意為建筑場地、地基及建筑環(huán)境時，如果不注意這些特點，并采取相應(yīng)的治理措施，就會造成這些特點，并采取相應(yīng)的治理措施，就會造成工程事故。工程事故。 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)域或工程意義具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土稱上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土稱 黃土黃土西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū) 紅粘土紅粘土西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)西南亞熱帶濕熱氣候區(qū) 軟土（軟土（包括淤泥和淤泥質(zhì)土包括淤泥和淤泥質(zhì)土） 凍土凍土 膨脹土膨脹土南方和中南地區(qū)南方和中南地區(qū)

5、 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)工程特性根據(jù)工程特性軟土軟土指在水流緩慢的環(huán)境中沉積，有微生物參與作用，指在水流緩慢的環(huán)境中沉積，有微生物參與作用，富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大，孔隙比、壓縮性高，承載富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大，孔隙比、壓縮性高，承載力低的一種力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。的粘性土。一、軟土淤泥土一、軟土淤泥土一、軟土淤泥土一、軟土淤泥土分類分類 （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、溺谷相沉積、濱海相沉積、三角洲相沉積瀉湖相沉積、溺谷相沉積、濱海相沉積、三角洲相沉積 2）內(nèi)陸軟土）內(nèi)陸軟土 湖相沉

6、積、河漫灘相沉積、牛軛湖相沉積、山區(qū)谷地沉積湖相沉積、河漫灘相沉積、牛軛湖相沉積、山區(qū)谷地沉積 （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 . 1, eL5 . 10 . 1 ,eL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)含）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，有腥臭味量高時，有腥臭味 2）粒度成分主要為粘粒及粉粒，粘粒含量高達(dá)）粒度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

7、石英、長石、云母外，粘粒中的粘）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土礦物主要是伊利石伊利石，高嶺石高嶺石次之。此外軟土中常有一定量次之。此外軟土中常有一定量的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)8 9 4）軟土具有典型的）軟土具有典型的海綿狀或蜂窩狀海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，是造成軟土孔隙比結(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)度低主要原因之一大、含水量高、透水性小、壓縮性大、強(qiáng)度低主要原因之一 5）軟土常具有層理構(gòu)造，軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相互）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。交替沉積、或呈

8、透鏡體相間形成性質(zhì)復(fù)雜的土體。一、軟土淤泥土一、軟土淤泥土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; 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。未擾動時，處于軟塑狀態(tài)，一經(jīng)擾動，結(jié)構(gòu)破壞，處于流動未擾動時，處于軟塑狀態(tài)，一經(jīng)擾動，結(jié)構(gòu)破壞，處于流動狀態(tài)。狀態(tài)。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

9、。的增大而增大。二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點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)程度提高而增大，固結(jié)在排水條件下，抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度提高而增大，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)的基本特點二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點工程特性：工程特性： 263頁頁二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點二、工程地質(zhì)性質(zhì)的基本特點kcmdbacMdMbMf地基承

10、載地基承載力特征值力特征值基底下基底下1倍倍短邊寬深短邊寬深度內(nèi)土的度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值與與 有關(guān)有關(guān)的承載力的承載力系數(shù)，查系數(shù)，查表表k基底基底上土上土的加的加權(quán)重權(quán)重度度dcp基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深基底以上基底以上土的加權(quán)土的加權(quán)平均重度平均重度由不排水由不排水剪切試驗剪切試驗確定的粘確定的粘聚力聚力dcpu14. 5基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深基底以上基底以上土的加權(quán)土的加權(quán)平均重度平均重度由不排水由不排水剪切試驗剪切試驗確定的粘確定的粘聚力聚力dcpu71. 5方形基礎(chǔ)方形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)得到極限荷載得到極限荷載后后/安全系數(shù)安全系數(shù)311110iiiinisisazazEpsinii

11、cHs1iiiciiiiipppCeee1100log111scdssssEbpksdd075. 01zHvcdms01niaiiisttCeHs110log1khhw002122110zzzz承壓水層上覆土層承壓水層上覆土層厚度厚度堆載預(yù)壓法堆載預(yù)壓法真空預(yù)壓法真空預(yù)壓法降水預(yù)壓法降水預(yù)壓法電滲排水法電滲排水法聯(lián)合加壓法聯(lián)合加壓法bdp2平面布置平面布置：等邊三角形或正方形布置。有效排水直徑與間：等邊三角形或正方形布置。有效排水直徑與間距的關(guān)系為：距的關(guān)系為：lde05. 1lde13. 1井徑比確定井徑比確定井距井距：間距可按井徑比：間距可按井徑比n選用，據(jù)工程實踐，塑料排水帶選用，據(jù)工程

12、實踐，塑料排水帶或袋裝砂井或袋裝砂井n=1522，普通砂井，普通砂井，n=68。weddn 井深井深：根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定，：根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定，一般應(yīng)盡可能的深。一般應(yīng)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%。砂井直徑砂井直徑范圍范圍：大于或等于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的范圍。：大于或等于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的范圍。大小大小：對沉降有嚴(yán)格限制：對沉降有嚴(yán)格限制的建筑，的建筑，應(yīng)采用超載預(yù)壓處理，應(yīng)采用超載預(yù)壓處理，超載量大小根據(jù)超載量大小根據(jù)預(yù)壓時間內(nèi)預(yù)壓時間內(nèi)要求完成的變形量通過計算確要求完成的變形量

13、通過計算確定，并應(yīng)使預(yù)壓荷載下受壓土層各點的有效豎向應(yīng)力大于定，并應(yīng)使預(yù)壓荷載下受壓土層各點的有效豎向應(yīng)力大于附加應(yīng)力。附加應(yīng)力。加荷速率加荷速率：根據(jù)地基土的強(qiáng)度來確定。：根據(jù)地基土的強(qiáng)度來確定。預(yù)壓時間預(yù)壓時間：當(dāng)排水豎井底面以下：當(dāng)排水豎井底面以下受壓土層受壓土層經(jīng)預(yù)壓完成的變經(jīng)預(yù)壓完成的變形和平均固結(jié)度符合設(shè)計要求時。形和平均固結(jié)度符合設(shè)計要求時。建筑地基處理技術(shù)規(guī)范建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002，在一級或多級等速，在一級或多級等速加載條件下，當(dāng)固結(jié)時間為加載條件下，當(dāng)固結(jié)時間為t時，時，111iiTTtiiniiteeeTTpqU時間單位時間單位d， 第第i級荷載的加載速率

14、；級荷載的加載速率；Ti 、Ti1分別為第分別為第i級荷載加載的起始和終止時間，當(dāng)計算第級荷載加載的起始和終止時間，當(dāng)計算第i級加載過程中級加載過程中某時間的固結(jié)度時，改為某時間的固結(jié)度時，改為t； 、 為參數(shù)。為參數(shù)。iq 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)徑向排豎向和向內(nèi)徑向排水固結(jié)水固結(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)系數(shù)，徑向排水固結(jié)系數(shù)，cv豎向排水固結(jié)系數(shù)豎向排水固結(jié)系數(shù) cm2/s；H為土為土層豎向排水距離，雙面排水時為土層厚度的一半，

15、單面時層豎向排水距離，雙面排水時為土層厚度的一半，單面時為土層厚度；為土層厚度； 為雙面排水土層或固結(jié)應(yīng)力均勻分布的為雙面排水土層或固結(jié)應(yīng)力均勻分布的單面排水土層平均固結(jié)度單面排水土層平均固結(jié)度 2222413ln1nnnnnFnzUzU在瞬時加載條件下，考慮井阻和涂抹影響時，豎井地基徑在瞬時加載條件下，考慮井阻和涂抹影響時，豎井地基徑向排水平均固結(jié)度向排水平均固結(jié)度 可按下式計算可按下式計算tFdcreheU281rUrsnFFFF 1543lnnnFnwhrqkLF422 skkFshsln1kh為天然土層水平滲透系數(shù)，為天然土層水平滲透系數(shù)，cm/s；ks為涂抹區(qū)土的水平為涂抹區(qū)土的水平

16、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)直徑與為涂抹區(qū)直徑與豎井直徑比值，取豎井直徑比值，取23，中靈敏取低值，高取高值；，中靈敏取低值，高取高值；L為為豎井深度，豎井深度，cm；qw為豎井縱向通水量，為單位水力梯度為豎井縱向通水量，為單位水力梯度下單位時間的排水量，下單位時間的排水量，cm3/s。42wwwdkq砂料滲透系數(shù)砂料滲透系數(shù)對正常固結(jié)飽和黏性土，某一時間的抗剪強(qiáng)度，可按下式對正常固結(jié)飽和黏性土，某一時間的抗剪強(qiáng)度，可按下式計算，計算，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)壓荷載引起的該點的預(yù)壓荷載引起的該點的豎向附加應(yīng)力豎向附加應(yīng)力該點的固結(jié)該點的固結(jié)度度對正常固結(jié)或弱固結(jié)黏性土，預(yù)壓荷載下地基的最終豎向?qū)φ９探Y(jié)或弱固結(jié)黏性土，預(yù)壓荷載下地基的最終豎向變形量變形量sf可按下式計算：可按下式計算：iniiiifheees10101自重應(yīng)力多對應(yīng)的孔隙比自重應(yīng)力多對應(yīng)的孔隙比為第為第i層土層厚度層土層厚度自重應(yīng)力與附自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和所加應(yīng)力之和所對應(yīng)的孔隙比對應(yīng)的孔隙比經(jīng)驗系數(shù)經(jīng)驗系數(shù)，1.11.4荷載較大、荷載較大、較軟弱時取較軟弱時取較大值較大值變形計算時變形計算時，受壓層的計算深度可用應(yīng)力比法確定，受壓層的計算深度可用應(yīng)力比法確定，即取為附加應(yīng)力與土的自重應(yīng)力的比