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1、土的成因类型特征及特殊土,一、土的成因类型特征,1. 残积土(Qel) 形成原因：岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物，其分布主要受地形的控制，如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡，残积土较厚。,1）一般呈棱角状，无层理构造，孔隙度大； 2）存在基岩风化层（带），土的成分和结构呈过渡变化。,工程特征,石灰岩残积物,（1）建筑物地基不均匀沉降，原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大； （2）建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，原因原始地形变化大，岩层风化程度不一。,工程地质问题,2.坡积土（Qdl）,形成原因：经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运，及土粒在重力作用下
2、顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，一般分布在坡腰上或坡脚下，其上部与残积土相接。,1）具分选现象； 2）下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土； 3）土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压缩性高，土层厚度变化大。,工程特征,1）建筑物不均匀沉降； 2）沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。,工程地质问题,3. 洪积土（Qpl）,形成原因：碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积体，称洪积扇。,形态特征,1）具分选性； 2）常具不规划的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体
3、等构造； 3）近山前洪积土具有较高的承载力，压缩性低； 4）远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。,工程特征,洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体。,工程地质问题,洪积扇,4. 冲积土（Qal）,形成原因：碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成，发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件，可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。,1）分布在河床、冲积扇、冲积平原或三角洲中，冲积层的成分非常复杂，河流汇水面积内的所有岩石和土都
4、能成为该河流冲积层的物质来源。 2）分选性好、层理明显、磨圆度高。 3）分布广，表面坡度比较平缓，多数大、中城市都座落在冲积层上。 4）冲积层中的砂、卵石、砾石层常被选用为建筑材料。,工程特征,工程地质问题 （1）古河床相土压缩性低，强度较高，而现代河床堆积物的密实度较差，透水性强； （2）河漫滩相冲积物具有双层结构，强度较好，但应注意其中的软弱土层夹层； （3）牛轭湖相冲积土压缩性很高、承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基； （4）三角洲沉积物常常是饱和的软粘土，承载力低，压缩性高，但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层，可作低层或多层建筑物的地基。 （5）道路多选择在冲积层上通过。,5.湖泊沉
5、积物（Ql）,形成原因：分湖边沉积物和湖心沉积物两类，湖边沉积物由湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的，近岸带多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带为细颗粒的砂土和粘性土；湖心沉积物由河流和湖流挟带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成的，主要是粘土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层。,湖边沉积物具有明显的斜层理构造，近岸带土的承载力高，远岸带则差些；湖心沉积物压缩性高，强度很低；若湖泊逐渐淤塞，则可演变为沼泽，形成沼泽土，主要由半腐烂的植物残体和泥炭组成的，含水量极高，承载力极低，一般不宜作天然地基。,工程特征,6.海洋沉积物（Qm）,滨海沉积物：主要由卵石、圆砾和砂等组成，具有基本水平或缓倾的层
6、理构造，其承载力较高，但透水性较大。 浅海沉积物：主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物（硅质和石灰质）组成，有层理构造，较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。 陆坡和深海沉积物：主要是有机质软泥，成分均一。 海洋沉积物：在海底表层沉积的砂砾层很不稳定，随着海浪不断移动变化，选择海洋平台等构筑物地基时，应慎重对待。,7.冰积土和冰水沉积土（Qgl）,冰积土和冰水沉积土是分别由冰川和冰川融化的冰下水进行搬运堆积而成，其颗粒以巨大块石、碎石、砂、粉土及粘性土混合组成。一般分选性极差，无层理，但冰水沉积常具斜层理。颗粒呈棱角状，巨大块石上常有冰川擦痕。,8. 风积土（Qeol） 风积土
7、是指在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土。颗粒主要由粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙大，结构松散。最常见的是风成砂及风成黄土，风成黄土具有强湿陷性。,（一）软土 1、定义：是指在水流缓慢的环境中沉积，有微生物参与作用，富含有机质，天然含水量大，孔隙比、压缩性高，承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。即为软弱粘性土的简称。,二、特殊土的主要工程性质,2、分类 （1）按软土的形成环境分 1）沿海软土 泻湖相沉积、溺谷相沉积、滨海相沉积、三角洲相沉积 2）内陆软土 湖相沉积、河漫滩相沉积、牛轭湖相沉积、山区谷地沉积 （2）按有机质含量分类
8、有机质含量60% 泥炭 （3）按天然含水量和孔隙比分 淤泥 淤泥质土,3、软土组成及结构特征 1）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）粒度成分主要为粘粒及粉粒，粘粒含量高达6070 3）矿物成分，除粉粒中的石英、长石、云母外，粘粒中的粘土矿物主要是伊利石，高岭石次之。此外软土中常有一定量的有机质，可高达8 9 4）软土具有典型的海绵状或蜂窝状结构，是造成软土孔隙比大、含水量高、透水性小、压缩性大、强度低的主要原因之一 5）软土常具有层理构造，软土和薄层的粉砂、泥炭层等相互交替沉积、或呈透镜体相间形成性质复杂的土体。,4、软土的工程特性 （1）孔隙比大，含水
9、量高 e1.0，一般介于12之间，最大可超过2。 天然含水量一般大于液限，呈软塑或半流塑状态。液限一般在4060%，天然含水量大于35%，饱和度大于95%。 水在孔隙中充满的程度 （2）透水性较差（渗透性弱） K=10-610-8cm/s，因常夹薄层粉细砂而具方向性，其垂直方向的K比水平方向的K要小些。 应注意加荷初期易出现较高的孔隙水压力。,（3）高压缩性 a1-2大于0.5MPa-1。一般为a1-2=0.71.5MPa-1，且随天然含水量的增加而增大。 由于具有高含水量、低渗透性及高压缩性等特性，该类土在建筑荷载作用下的变形有如下特征： 1）变形大而不均匀 2）变形稳定历时长,（4）抗剪强
10、度低，且与加荷速度和排水固结条件有关。 不排水三轴快剪时： 直剪快剪时： 排水固结快剪时： 因此在工程施工时应注意控制施工速度和加荷速度。,（5）具有触变性 土经扰动由可塑状态转变为流塑状态的特性称为触变性。其大小用灵敏度St表示。 天然状态下的无侧限抗压强度； 保持含水量和密度不变而结构破坏后的无侧限抗压强度。 软土St一般在34之间，个别达89。 我国东南沿海地区的三角洲相及滨海-泻湖相软土的灵敏度一般在410之间，个别达1315。 当软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动，沉降及基底面两侧挤出等现象。,（6）具有流变性（蠕变性） 软土在荷载持续作用下，压缩变形有随时间延长而增长的特性称为流
11、变性。 软土除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、堤岸、码头及地基稳定性不利。 （7）不均匀性 由于沉积环境的变化，软土层中常局部夹有厚薄不等的粘土层，使平面和垂直方向上都具有明显差异，作为建筑物地基极易产生沉降。,5、软土的变形破坏和地基加固措施,（1）软土的变形破坏 承载力低、沉降量大 （2）软土地基的加固措施 1）堆载预压法： 堆载预压法是指在场地临时堆填土石等，对地基处理加载预压，以达到完成地基沉降量和提高地基承载力的目的，达到要求后再卸去预压荷载。,2）强夯法：强夯又称动力固结法, 通常用840t的重锤，以5
12、40m的落距让其自由落下，夯锤对地基强烈的冲击作用使地基内出现强大的应力波，引起土体内土颗粒发生位移、孔隙比减小、密实度增加，使土体结构重新排列，从而达到加固地基的目的。 该方法加固软地基具有适用范围广、施工方便、设备简单、工期短、造价低和加固效果好等优点，因而被广泛应用于港口码头、道路路基、机场跑道以及低层建筑等地基的加固工程中。,3）砂垫层：按回填不同材料形成的垫层，如为砂则为砂垫层。 以中粗砂为好，也可用砾砂，碎石。 细砂虽然也可作为垫层，但不易压实，而且强度不高。,4）砂井：指的是为加速软弱地基排水固结，在地基中钻孔，灌入中、粗砂而成的排水柱体。将砂灌入织袋放进孔内形成的井，称袋装砂井。 袋装砂井通常不作为基础支承桩，而只用作挤密土层，排出地下水，从而使土壤固结和土层挤密，以提高土壤的承载力。,珠海机场砂井软基处理,5）石灰桩：采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜生石灰块，或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺和料和火山灰，一般的经验配合比为8:2或7:3。在拔管的同时进行振密或捣密。利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应，此时生石灰的吸水、膨胀、发热以及离子交换作用，使桩周土体的含水量降低、孔隙比减小，使土体挤密和桩体硬化。桩和桩间土共同承受荷载，为一种复合地基。,6）旋喷注浆法：喷嘴一面喷射一面旋转并提升，固结体呈圆柱状。,
