第三章-特殊土

《土質(zhì)學與土力學》

第二章特殊土第一節(jié)軟土第二節(jié)黃土第三節(jié)紅黏土第四節(jié)膨脹土第五節(jié)其他特殊土

一、軟土的物理力學性質(zhì)

二、軟土的工程處理措施

第一節(jié)軟土

軟土——在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積的，天然含水量大，壓縮性高，承載力低，抗剪強度低的軟塑－流塑狀態(tài)的粘性土，如淤泥等。

⑴顏色多為灰綠、灰黑色、有油膩感，能染指，有時有腐臭味；⑵粒度成分以粘粒為主，約占60～70%，其次為粉粒；

⑶礦物成分多為伊利石，高嶺石次之，含有機質(zhì)，有時可高達8～9%；⑷具海綿狀結(jié)構(gòu)，孔隙比大、含水量高、透水性小、壓縮性高、強度很低；⑸具層理構(gòu)造，垂直方向沉積有明顯的分選性。

第一節(jié)軟土軟土的特征軟土的分布軟土在我國分布很廣，主要是在沿海地帶及平原低地、沼澤地區(qū)，在高原山區(qū)的古代或內(nèi)湖沼澤地區(qū)也常遇到軟土。軟土的分類沿海沉積型內(nèi)陸湖盆沉積型河灘沉積型沼澤沉積型濱海相;瀉湖相;溺谷相;三角洲相

第一節(jié)軟土軟土的物理力學性質(zhì)1.高含水量和高孔隙性，天然含水量一般在50-70℅；天然孔隙比在1～2之間，有的可高達5.8（滇池）；2.透水性低(滲透系數(shù)一般在i×10-4—i×10-8cm∕s)；3.壓縮性高:變形大而不均勻；變形穩(wěn)定歷時長4.抗剪強度低，這與排水固結(jié)程度有密切的關(guān)系；5.具有明顯的觸變性和流變性。

第一節(jié)軟土軟土的工程處理措施

軟土地基的變形破壞主要是承載力低，地基變形大或發(fā)生擠出，造成建筑物的破壞。且易產(chǎn)生不均勻沉降。淤泥土中樁基破壞淤泥土中建筑物不均勻沉降

第一節(jié)軟土在軟土地基設(shè)計中，經(jīng)常采取以下措施：

1.

輕基淺埋；

2.

減小建筑物作用于地基的壓力；

3.

側(cè)向約束地基土，在四周打板樁基礎(chǔ)；

4.

設(shè)置反壓護道；

5.

若軟土層＜2m，可采用換土法；

6.

另外，還有其它的一些方法，如：砂井、排水砂墊層、爆破排淤、石灰砂樁、柴排、電滲排水等。

在軟土地區(qū)修建鐵路，主要存在地基的沉降和地基的穩(wěn)定性問題。

第一節(jié)軟土

一、濕陷性黃土的物理性質(zhì)

二、濕陷性黃土的力學性質(zhì)

三、濕陷性黃土的工程處理措施

第二節(jié)黃土黃土在世界上的分布面積達1300萬km2，我國的黃土面積是世界上最大的，達64萬km2，比法國和瑞士的面積總和還要大。黃土最厚處約410m左右，在蘭州市七里河區(qū)西津村。在我國，西北、中原、華北、華東、東北等地均有分布，但主要集中在黃河的中游——陜、甘、寧、青及山西、河南一帶，其厚度各不相同。陜甘地區(qū)多厚100～200m，薄處僅幾公分。

第二節(jié)黃土濕陷性黃土的物理性質(zhì)

I.黃土是第四紀干旱和半干旱氣候條件下，形成的一種呈淡黃、褐色或灰黃色的特殊土；

II.

粒度成分以粉土為主，約占有60%~70%，一般不含＞0.25mm的顆粒；

III.

含各種可溶鹽，富含碳酸鹽（CaCO3），可形成鈣質(zhì)結(jié)核（姜結(jié)石）；

IV.

孔隙多且大，結(jié)構(gòu)疏松；

V.

無層理，但有垂直節(jié)理和柱狀節(jié)理。天然條件下能保持近于垂直的邊坡；

VI.

具有濕陷性。

第二節(jié)黃土具有(Ⅰ～Ⅴ)項特征的為標準黃土，只有其中部分特征的黃土叫黃土狀土或黃土質(zhì)土。

具有濕陷性的黃土為濕陷性黃土。

第二節(jié)黃土黃土在天然含水量時，呈堅硬或硬塑狀態(tài)，具有較高的強度和低的或中等偏低的壓縮性。但遇水浸濕后，有的即使在自重作用下也會發(fā)生劇烈而大量的沉陷（稱為濕陷性），強度也隨之迅速降低。而有些地區(qū)的黃土卻并不發(fā)生濕陷

濕陷性黃土可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩種

濕陷性黃土的力學性質(zhì)

第二節(jié)黃土1.黃土的透水性比一般粘性土大。2.黃土的壓縮性中等。3.黃土的抗剪強度中等。一般c=30～40kPa，j

=15?～25?。黃土濕陷性判定

當＜0.015時，為非濕陷性黃土

當≥0.015時，為濕陷性黃土

自重濕陷系數(shù)按下式計算：

第二節(jié)黃土濕陷系數(shù)是指天然土樣單位厚度的濕陷量，計算公式如下：三、濕陷性黃土的工程處理措施

濕陷性黃土地區(qū)的橋涵應根據(jù)濕陷性黃土的等級、結(jié)構(gòu)物分類和水流特征，采取相應的設(shè)計措施和處理方案以滿足沉降控制的要求

黃土的濕陷類型判定＜0.015時，定為非自重濕陷性黃土≥0.015時，定為自重濕陷性黃土

第二節(jié)黃土防治黃土濕陷的措施

①采用物理、化學等方法，提高黃土強度，降低孔隙度，加強其內(nèi)部聯(lián)結(jié)；

Ⅰ強夯法；Ⅱ

擠密法

②防排水。包括排除地表水和地下水。

③換填法。在濕陷性黃土層不厚(1～3m)，下面又是硬土層或基巖。換填的土是砂夾卵石，回填厚度每層15cm，填后澆水再夯實。

④預浸水法

⑤深層浸水法

第二節(jié)黃土黃土陷穴這些洞穴使上覆土層陷落天然洞穴人工洞穴黃土陷穴的防治措施有：

①

開挖回填、夯實、灌漿；

②

做好地表排水工程。防止水流滲漏是保證建筑物穩(wěn)定的措施之一。

第二節(jié)黃土

一、紅黏土的一般物理力學特征

二、紅黏土的物理力學性質(zhì)變化范圍及其規(guī)律性

三、裂隙對紅黏土強度和穩(wěn)定性的影響

第三節(jié)紅黏土紅粘土:

亞熱帶濕熱氣候條件下，碳酸鹽類巖石及其間夾的其他巖石，經(jīng)紅土化作用形成的高塑性粘土。

次生紅粘土:

經(jīng)流水搬運后仍保留其基本特征,液限大于45℅的坡積、洪積粘土。其力學性質(zhì)低于紅粘土

第三節(jié)紅黏土紅黏土分布廣泛：中國南方地區(qū)較多:主要分布在云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)，位置一般在低山丘陵頂部和山間盆地、洼地、緩坡及坡腳處。

第三節(jié)紅黏土云南東川的紅粘土景觀

第三節(jié)紅黏土云南東川的紅粘土景觀

第三節(jié)紅黏土灰?guī)r基巖紅粘土

第三節(jié)紅黏土云南元謀的紅粘土土林

第三節(jié)紅黏土1天然含水量很高，40—60%；2密度小，天然孔隙比很大1.4—1.7；3高塑性，塑性指數(shù)為20—50；4一般處于堅硬或硬可塑狀態(tài)；5強度高，壓縮性低；6不具有濕陷性，原狀土浸水后膨脹量很小，但失水后收縮劇烈。

紅黏土的一般物理力學特征

第三節(jié)紅黏土紅黏土的物理力學性質(zhì)變化范圍及其規(guī)律性

1.隨深度的加大，天然含水量、孔隙比和壓縮性都有較大的增高，強度大幅度降低；2.水平方向上，地勢較高的部位，排水條件好，天然含水量、孔隙比和壓縮性均較低，強度較高；3.平面分布上，次生坡積紅粘土經(jīng)過搬運，結(jié)構(gòu)松散，強度比原生殘積紅粘土差。4.紅粘土近地表往往裂隙發(fā)育，破壞了土體的整體性和連續(xù)性，土體強度顯著降低。

第三節(jié)紅黏土裂隙對紅黏土強度和穩(wěn)定性的影響

呈堅硬、硬塑狀態(tài)的紅黏土由于強烈收縮作用形成了大量裂隙，并且裂隙的發(fā)育和發(fā)展速度極快。故裂隙發(fā)育也是紅黏土的一大特征。在干旱氣候條件下，新挖坡面幾日內(nèi)便會被裂隙切割得支離破碎，容易使地面水侵入，導致土的抗剪強度降低，常常造成邊坡變形和失穩(wěn)

第三節(jié)紅黏土

一、土體的現(xiàn)場工程地質(zhì)特征

二、膨脹土的物理、力學指標

三、膨脹土的判別

第四節(jié)膨脹土

膨脹土——是一種粘性土，含有較多的親水性粘土礦物，吸水膨脹，遇水崩解或軟化，失水收縮，抗沖刷性能差，這種具有較明顯的脹縮性的土稱為膨脹土。

第四節(jié)膨脹土膨脹土的現(xiàn)場工程地質(zhì)特征

（1）顏色有灰白、棕、紅、黃、褐、及黑色；（2）粒度成分中以粘土顆粒為主，一般在50%以上，最低也要大于30%，粉粒次之，砂粒最少；（3）礦物成分中粘土礦物占優(yōu)勢，多為伊利石、蒙脫石，高嶺石含量很少；（4）脹縮強烈，膨脹時產(chǎn)生膨脹壓力，收縮時形成收縮裂隙。長期反復脹縮使土體強度產(chǎn)生衰減；（5）各種成因的大小裂隙發(fā)育；（6）早期生成的膨脹土具有超固結(jié)性。

第四節(jié)膨脹土膨脹土的物理、力學指標

1粘粒含量多35—85%；2天然含水量接近或略小于塑限，一般處于堅硬或硬可塑狀態(tài)；3天然孔隙比小，但孔隙比隨土體增濕膨脹而變大；4自由膨脹量一般超過40%；5強度較高，壓縮性較低，但含水量劇烈增大時，土體強度驟然降低，壓縮性增高。

第四節(jié)膨脹土

膨脹土的判別

我國目前采用綜合的判別方法，即根據(jù)現(xiàn)場的工程地質(zhì)特征、自由膨脹率和建筑物的破壞特征三部分來綜合判定，其中前二者是用來判別是否是膨脹土的主要依據(jù)，但并不是唯一的因素。必要時，還需要進行土的黏土礦物的化學成分等試驗。

在膨脹土地基上建造基礎(chǔ)時，應從設(shè)計和地基處理兩方面采取措施。建筑工程中采用設(shè)置沉降縫、換土墊層與排水、加大基礎(chǔ)埋深、設(shè)鋼筋混凝土圈梁等措施來消除或減少危害。

第四節(jié)膨脹土一、鹽漬土

二、凍土

三、填土

四、污染土五、混合土

第五節(jié)其他特殊土

鹽漬土

鹽漬土是不同程度的鹽堿化土的統(tǒng)稱。在公路工程中一般鹽漬土指的是地表層1m厚度內(nèi)，易溶鹽的平均含量＞0.3%，使之鹽漬化了的土。

鹽漬土中的易溶鹽有的以固態(tài)結(jié)晶狀態(tài)分布于土粒之間，有的則以液態(tài)存在于土的孔隙之中，而且隨外界條件的變化，固—液態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)化以及易溶鹽的性質(zhì)都直接影響著土的物理力學性質(zhì)。凍土

凍土是指0攝氏度以下，并含有冰的各種巖石和