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1、基础工程基础工程主讲：陈小川E_mail:西南科技大学土木工程与建筑学院 土木教研室品牌课程基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他第一节概述第一节概述人们把具有特殊工程性质的土类叫做特殊土。人们把具有特殊工程性质的土类叫做特殊土。 特殊土主要包括：特殊土主要包括：湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、软土、冻土和盐渍土等。湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、软土、冻土和盐渍土等。它们各自具有一些特殊的成分、结构和性质，如黄土的湿陷性、膨胀土的它们各自具有一些特殊的成分、结构和性质，如黄土的湿陷性、膨胀土的 胀缩性、软土的高压缩性、冻土的冻胀变形、盐渍土的融陷和腐
2、蚀性等。胀缩性、软土的高压缩性、冻土的冻胀变形、盐渍土的融陷和腐蚀性等。 当其作为建筑物地基时，如果不注意这些特性，可能会造成事故。当其作为建筑物地基时，如果不注意这些特性，可能会造成事故。 应根据其特点和工程要求，因地制宜，综合治理。应根据其特点和工程要求，因地制宜，综合治理。我国广大的山区、丘陵地带，广泛分布着工程地质、水文地质条件更为我国广大的山区、丘陵地带，广泛分布着工程地质、水文地质条件更为 复杂的山区地基，经常出现多种不良地质现象，如滑坡、泥石流、崩塌、复杂的山区地基，经常出现多种不良地质现象，如滑坡、泥石流、崩塌、 岩溶和土洞等，给工程建设造成直接或潜在的威胁。因此必须正确认识山
3、区岩溶和土洞等，给工程建设造成直接或潜在的威胁。因此必须正确认识山区 建设的特性，合理利用，正确处理山区地基。建设的特性，合理利用，正确处理山区地基。我国是一个多地震的国家，约有我国是一个多地震的国家，约有2/3的省区发生过破坏性地震 ，地震中地基的省区发生过破坏性地震 ，地震中地基 的稳定性和变形以及抗震、防震措施是地震区地基基础设计必须主要考虑的的稳定性和变形以及抗震、防震措施是地震区地基基础设计必须主要考虑的 问题。问题。基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他第二节湿陷性黄土地基第二节湿陷性黄土地基黄土：是一种在第四纪时期形成的、含有大量
4、的可溶性碳酸盐类 ，具有肉 眼可见的大孔隙 颗 粒组成，孔隙比变化大多在黄土：是一种在第四纪时期形成的、含有大量的可溶性碳酸盐类 ，具有肉 眼可见的大孔隙 颗 粒组成，孔隙比变化大多在1.01.1之间，以粉 粒（之间，以粉 粒（0.0750.005mm）为主的黄色或褐黄色粉状土。黄土的工程特征 ：）为主的黄色或褐黄色粉状土。黄土的工程特征 ：湿 陷 性湿 陷 性所谓湿陷性，就是黄土浸水后在外荷载或自重的作用下发生下沉的现所谓湿陷性，就是黄土浸水后在外荷载或自重的作用下发生下沉的现象。象。湿陷性黄土湿陷性黄土自重湿陷性自重湿陷性在土自重应力下浸湿后则发生湿陷在土自重应力下浸湿后则发生湿陷非自重湿
5、陷性非自重湿陷性在土自重应力作用下受水浸湿后不发生湿陷，在土自重应力作用下受水浸湿后不发生湿陷， 它要在大于上覆土的自重应力（包括附加它要在大于上覆土的自重应力（包括附加 应力和土的自重应力）受水浸湿时才发生湿陷。应力和土的自重应力）受水浸湿时才发生湿陷。基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他一、黄土湿陷的机理一、黄土湿陷的机理 黄土湿陷的原因通常认为是由于黄土的结 构特性和胶结物质的水理特性决定的。黄土湿陷的原因通常认为是由于黄土的结 构特性和胶结物质的水理特性决定的。 黄土是在干旱或半干旱的气候条件形成 的，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物，
6、这 些因素增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻 止了土体的自重压密。黄土是在干旱或半干旱的气候条件形成 的，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物，这 些因素增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻 止了土体的自重压密。 黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒 之间，可溶性盐类溶解和软化，骨架强度降 低，土体在上覆土层的自重压力或附加压力 共同作用下土的结构迅速破坏，土粒滑向大 孔，粒间孔隙减少，这就是黄土湿陷的机 理黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒 之间，可溶性盐类溶解和软化，骨架强度降 低，土体在上覆土层的自重压力或附加压力 共同作用下土的结构迅速破坏，土粒滑向大 孔，粒间孔隙减少，这就是黄土湿陷的机 理。
7、黄土结构示意图黄土结构示意图 1砂粒；砂粒； 2粗粉粒；粗粉粒； 3胶结物；胶结物； 4大孔隙大孔隙基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他黄土湿陷原因：黄土湿陷原因：外因：黄土受水浸湿、荷载作用外因：黄土受水浸湿、荷载作用内因：黄土的结构特征及物质成分内因：黄土的结构特征及物质成分基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他二、影响黄土湿陷性的因素：二、影响黄土湿陷性的因素：1、黄土中胶结物含量大，粘粒含量多，黄土结构则致密，湿陷性降低，、黄土中胶结物含量大，粘粒含量多，黄土结构则致密，湿陷性降低，
8、并使力学性质得到改善；反之，结构疏松、强度降低、湿陷性强。此并使力学性质得到改善；反之，结构疏松、强度降低、湿陷性强。此 外，对于黄土中的盐类，如以难溶的碳酸钙为主，则湿陷性弱；而以外，对于黄土中的盐类，如以难溶的碳酸钙为主，则湿陷性弱；而以 其他碳酸盐、硫酸盐和氯化物等易溶盐为主，则湿陷性越强。其他碳酸盐、硫酸盐和氯化物等易溶盐为主，则湿陷性越强。2、黄土的湿陷性与孔隙比和含水量大小有关。天然孔隙比、黄土的湿陷性与孔隙比和含水量大小有关。天然孔隙比e越大，或天越大，或天 然含水量越小则湿陷性越强。饱和度然含水量越小则湿陷性越强。饱和度Sr80的黄土，称为饱和黄的黄土，称为饱和黄 土，其湿陷性
9、已退化。在天然含水量相同时，黄土的湿陷变形随湿度土，其湿陷性已退化。在天然含水量相同时，黄土的湿陷变形随湿度 的增加而增大。的增加而增大。3、 黄土的湿陷性还与外加压力有关，外加压力越大，湿陷量也显著增、 黄土的湿陷性还与外加压力有关，外加压力越大，湿陷量也显著增 加，但当压力超过某一数值时，再增加压力，湿陷量反而减少。加，但当压力超过某一数值时，再增加压力，湿陷量反而减少。基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他三、黄土地基的湿陷性评价三、黄土地基的湿陷性评价 （1）湿陷性的判定：）湿陷性的判定： 由于黄土的湿陷量与所受的压力大小有关，所以湿陷
10、性的有无、强弱， 应按某一给定的压力作用下土体浸水后的湿陷系数值来衡量。由于黄土的湿陷量与所受的压力大小有关，所以湿陷性的有无、强弱， 应按某一给定的压力作用下土体浸水后的湿陷系数值来衡量。湿陷系数：湿陷系数：保持天然的湿度和结构的土样，加压至一定压力保持天然的湿度和结构的土样，加压至一定压力p时，下沉稳定后时，下沉稳定后 的高度的高度(cm)；上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉稳定后的高度上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉稳定后的高度(cm)；土样的原始高度土样的原始高度(cm)。非湿陷性黄土非湿陷性黄土湿陷性黄土湿陷性黄土基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地
11、基及其他第九章 区域性地基及其他测定湿陷系数的压力，应自基础底面算起，若为初步勘察 时，自地面下测定湿陷系数的压力，应自基础底面算起，若为初步勘察 时，自地面下1.5m起算。起算。 10m以内的土层应取以内的土层应取200kPa；10m以下至非湿陷性土层顶面，应取用其上覆土的饱和自重压力 （当大于以下至非湿陷性土层顶面，应取用其上覆土的饱和自重压力 （当大于300kPa时，取时，取300kPa ）。当基底压力大于）。当基底压力大于300kPa 时，宜按实际压力测定的湿陷系数值判定黄土湿陷性。时，宜按实际压力测定的湿陷系数值判定黄土湿陷性。基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地
12、基及其他第九章 区域性地基及其他（2）湿陷类型的划分）湿陷类型的划分自重湿陷性黄土在没有外荷载的作用下，浸水后也会迅速 发生剧烈的湿陷，产生的湿陷事故比非自重湿陷性黄土场地 多，对两种类型的湿陷性黄土地基，所采取的设计和施工措 施有所区别。因此，必须正确划分场地的湿陷类型。自重湿陷性黄土在没有外荷载的作用下，浸水后也会迅速 发生剧烈的湿陷，产生的湿陷事故比非自重湿陷性黄土场地 多，对两种类型的湿陷性黄土地基，所采取的设计和施工措 施有所区别。因此，必须正确划分场地的湿陷类型。湿陷性黄土湿陷性黄土自重湿陷性黄土自重湿陷性黄土非自重湿陷性黄土非自重湿陷性黄土基 础 工 程基 础 工 程http:/
13、第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他建筑场地的湿陷类型，应按实测自重湿陷量或按室内压缩 试验累计的计算自重湿陷量判定。 实测自重湿陷量是根据现场试坑浸水试验确定。 计算自重湿陷量是按室内压缩试验测定不同深度的土样 在饱和自重压力下计算的自重湿陷量。其计算公式如下：建筑场地的湿陷类型，应按实测自重湿陷量或按室内压缩 试验累计的计算自重湿陷量判定。 实测自重湿陷量是根据现场试坑浸水试验确定。 计算自重湿陷量是按室内压缩试验测定不同深度的土样 在饱和自重压力下计算的自重湿陷量。其计算公式如下：当实测自重湿陷量或计算自重湿陷量小于当实测自重湿陷量或计算自重湿陷量小于7cm时， 为非自重湿陷
14、性黄土场地；大于时， 为非自重湿陷性黄土场地；大于7cm时，为自重湿陷性黄土场 地。时，为自重湿陷性黄土场 地。基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他（3）地基湿陷等级判定 湿陷性黄土地基的湿陷等级，应按基底下各土层累计的总湿 陷量和计算自重湿陷量的大小等因素按下表确定。）地基湿陷等级判定 湿陷性黄土地基的湿陷等级，应按基底下各土层累计的总湿 陷量和计算自重湿陷量的大小等因素按下表确定。 湿陷性黄土地基的湿陷等级湿陷性黄土地基的湿陷等级总湿陷量可按下式计算：总湿陷量可按下式计算：基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第
15、九章 区域性地基及其他是湿陷性黄土地基在规定压力作用下充分浸水后可能发 生的湿陷变形值。设计时应根据黄土地基的湿陷等级考虑相 应的设计措施。在同样情况下，湿陷程度愈高，设计措施要 求也愈高。是湿陷性黄土地基在规定压力作用下充分浸水后可能发 生的湿陷变形值。设计时应根据黄土地基的湿陷等级考虑相 应的设计措施。在同样情况下，湿陷程度愈高，设计措施要 求也愈高。总湿陷量：总湿陷量：基 础 工 程基 础 工 程http:/第九章 区域性地基及其他第九章 区域性地基及其他四、湿陷性黄土地基的工程措施四、湿陷性黄土地基的工程措施在湿陷性黄土地区进行建设，地基应满足在湿陷性黄土地区进行建设，地基应满足承载力、湿陷变形、压缩变形和承载力、湿陷变形、压缩变形和 稳定性稳定性的要求。的要求。 针对黄土地基湿陷性这个特点和工程要求，采取以地基处理为主的综合措施，针对黄土地基湿陷性这个特点和工程要求，采取以地基处理为主的综合措施， 以防止地基湿陷，保证建筑物安全和正常使用，这些措施有：以防止地基湿陷，保证建筑物安全和正常使用，这些措施有：（1）地基处理措施）地基处理措施其目的在于破坏湿陷黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性。其目的在于破坏湿陷黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性。
