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1、特 殊 性 岩 土 的 勘 察,主要内容,引言 第一章 软土 第二章 膨胀岩土 第三章 混合土 第四章 风化岩和残积土,引言特殊性岩土的种类,特殊性岩土是指具有自己独特的工程特性的岩土，如湿陷性土、膨胀土、红粘土、软土、填土、膨胀土、冻土、盐渍土、混合土、风化岩和残积土、污染土等。这些岩土由于对建筑物的稳定或正常使用有特殊的影响或作用，因此，对其进行岩土工程勘察时，就必须针对其岩土工程特性，查明其对工程建筑的影响，作出正确评价，以保证工程建筑物的安全稳定和正常使用。,第一章 软土,1.1软土的成因类型 1.2软土的工程性质 1.3软土的物理力学性质指标 1.4试验要求 1.5软土地基评价,第一
2、章 软土,软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土。包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等，其外观多为灰到灰黑色。软土在我国主要分布于东南沿海、中西部湖沼地区等。在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土称为淤泥；当天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的土称为淤泥质土。当有机质含量大于等于5，而小于10时称为有机质土；当有机质含量大于10，小于等于60以及大于60者，分别称为泥炭质土和泥炭。,1.1软土的成因类型,1.1.1滨海沉积：滨海相、泻湖相、溺谷相和三角洲相在表层广泛分布一层由近代各种营力作用生成
3、的厚为O-3m、黄褐色黏性土的硬壳。下部淤泥多呈深灰色或灰绿色，间夹薄层粉砂。常含有贝壳和海生物残骸。1滨海相：常与海浪、岸流和潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中细砂)相掺杂，使其不均匀和极疏松，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。2泻湖相：沉积成颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成滨海平原。在泻湖边缘，表层常有厚约032Om的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。,1.1软土的成因类型,1.1.1滨海沉积：滨海相、泻湖相、溺谷相和三角洲相3溺谷相：孔隙比大、结构疏松、含水量高：有的甚于泻湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。4三角洲相：由于河流和海潮复杂的交替作用
4、，而使淤泥与薄层砂交错沉积。受海流和波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中夹有无数的极薄的粉细砂层，为水平渗流提供了良好条件。,1.1软土的成因类型,1.1.2湖泊沉积：湖相、三角洲相是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。其物质来源与周围岩性基本一致，在稳定的湖水期逐渐沉积而成。沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，表层硬层不规律，厚约0-4m，时而有泥炭透镜体。淤泥厚度一般为lOm左右。最厚可达25m。,1.1软土的成因类型,1.1.3河滩沉积：河漫滩相、牛轭湖相主要包括河漫滩相和牛轭
5、湖相。成层情况较为复杂，成分不均匀，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般是软土常呈带状或透镜状，与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于lOm。 1.1.4沼泽沉积：沼泽相分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带、且蒸发量不大的情况下形成的一种沉积物，多伴以泥炭，常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。,1.2软土的工程性质,1触变性：当原状土受到振动或扰动以后，由于土体结构遭破坏，强度会大幅度降低。触变性可用灵敏度St表示，软土的灵敏度一般在3-4之间，最大可达8-9，故软土属于高灵敏度或极灵敏土。软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动、沉降或基础下土体挤出等现象。2流变性：软土在长期荷载
6、作用下，除产生排水固结引起的变形外，还会发生缓慢而长期的剪切变形。这对建筑物地基沉降有较大影响，对斜坡、堤岸、码头和地基稳定性不利。3高压缩性：软土属于高压缩性土，压缩系数大。故软土地基上的建筑物沉降量大。4低强度：软土不排水抗剪强度一般小于20kPa。软土地基的承载力很低，软土边坡的稳定性极差。,1.2软土的工程性质,5低透水性：软土的含水量虽然很高，但透水性差，特别是垂直向透水性更差，垂直向渗透系数一般在i(10-610-8)cms之间，属微透水或不透水层。对地基排水固结不利，软土地基上建筑物沉降延续时间长，一般达数年以上。在加载初期，地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基强度。6不均匀性
7、：由沉于积环境的变化，土质均匀性差。例如三角洲相、河漫滩相软土常夹有粉土或粉砂薄层，具有明显的微层理构造，水平向渗透性常好于垂直向渗透性。湖泊相、沼泽相软土常在淤泥或淤泥质土层中夹有厚度不等的泥炭或泥炭质土薄层或透镜体。作为建筑物地基易产生不均匀沉降。,1.3软土的物理力学性质指标,1.4试验要求,1.4.1室内试验1软土常规固结试验的加荷等级应根据软土的土性特征、自重压力和建筑物荷重确定，一般第一级荷重宜为25kPa或50kPa，最后一级荷重一般不超过400kPa。2应根据工程对变形计算的不同要求，测定软土的压缩性指标(压缩系数、压缩模量、先期固结压力、压缩指数、回弹指数和固结系数)，可分别
8、采用常规固结试验、高压固结试验等方法确定。3对厚层高压缩性软土层，应测定次固结系数，用以计算由于次固结作用产生的沉降及其历时关系。,1.4试验要求,1.4.1室内试验4软土的抗剪强度指标宜采用三轴剪切试验确定。三轴剪切试验方法应与工程要求一致。对土体可能发生大应变的工程应测定残余抗剪强度。对饱和软土应对试样在有效自重压力下预固结后再进行试验。5软土的无侧限抗压强度试验应采用I级土试样，并同时测定其灵敏度。6有特殊要求时，应对软土进行蠕变试验，测定土的长期强度；当研究土对动荷载的反应，可进行动扭剪试验、动单剪试验或动三轴试验。7有机质含量宜采用重铬酸钾容量法测定。,1.4试验要求,1.4.2原位
9、测试软土的原位测试宜采用静力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验、载荷试验和螺旋板载荷试验。1采用载荷试验确定地基承载力时，首级荷重应从试坑底面以上土的自重开始。为了解深部土层的承载特性时，可采用螺旋板载荷试验。2十字板剪切试验，可测定不固结不排水条件下的抗剪强度、土的残余抗剪强度，并计算灵敏度。3扁铲侧胀试验，可测定软土的弹性模量、静止土压力系数、水平基床系数，可判定土层名称和状态。 4宜采用注水试验，测定软土的渗透系数。,1.5软土地基评价,1.5.1场地稳定性评价在建筑场地内，如遇下列情况之一时应评价地基的稳定性：1当建筑物离池塘、河岸、海岸等边坡较近时，应分析评价软土侧向塑
10、性挤出或滑移的危险；2当地基土受力范围内，软土下卧层为基岩或硬土层且其表面倾斜时，应分析判定软土沿此倾斜面产生滑移或不均匀变形的可能性；3当地基土层中含有浅层沼气，应分析判定沼气的逸出对地基稳定性和变形的影响。4当软土层之下分布有承压含水层时，应分析判定承压水水头对软土地基稳定性和变形的影响；5当建筑场地位于强地震区时，应分析评价场地和地基的地震效应。,1.5软土地基评价,1.5.2拟建场地和持力层的选择1当场地有暗浜(塘)等不利因素存在时，建筑物的布置应尽量避开这些不利地段，如无法避开时，则必须进行地基处理。2软土地区的地表一般分布有厚度不大的硬壳层，对于采用天然地基的轻型建筑应充分加以利用
11、，选择硬壳层作为地基持力层，基础宜尽量浅埋。3软土不宜作为桩基持力层，应选择软土层以下的硬土层或砂层作为桩基持力层。4当地基主要受力层范围内，有薄砂层或软土与砂土互层时，应分析判定其对地基变形和承载力的影响。,1.5软土地基评价,1.5.3地基承载力的确定(一)软土地基承载力在不考虑变形的前提下，可根据室内试验、原位测试和当地经验，按下列方法综合确定：1根据三轴不固结不排水剪切试验指标按建筑地基基础设计规范中的地基承载力计算公式(已考虑基础的深度和宽度)计算；2利用静力触探或其他原位测试资料与载荷试验或其他相应土性的直接试验结果建立的地区性相关公式计算确定。例如上海地区建立的淤泥质土静探比贯人
12、阻力和锥尖阻力与承载力特征值(经深宽修正)之间经验关系式。3利用物理性指标与承载力之间建立的对应关系确定。例如沿海地区淤泥和淤泥质土承载力与天然含水量之间的对应关系。4在已有经验的地区，可以用工程地质类比法确定。,1.5软土地基评价,1.5.3地基承载力的确定(二)当为上硬下软的双层土地基时，应进行软弱下卧层强度验算。(三)软土地基承载力实质上是由变形控制的，必须在满足建筑物变形要求的前提下，由设计人员按基础的实际尺寸、埋深和建筑物的地基变形允许值最终确定地基承载力特征值。,1.5软土地基评价,1.5.4地基变形评价1软土地基沉降计算可采用分层总和法或应力历史法，并应根据当地经验进行修正。必要
13、时，应考虑软土的次固结效应。2当建筑物相邻高低层荷载相差较大时，应分析其变形差异和相互影响，当地面有大面积堆载时，应分析对相邻建筑物的不利影响。,1.5软土地基评价,1.5.5地下水与施工软土地区有关地下水及基坑开挖方面的评价内容如下：1地下水对基础材料的腐蚀性评价。2地下水对箱基、筏基或其他地下结构物在地下水水位变化幅度范围内发生上浮的可能性。3由于施工降水或大量抽取地下水引起地下水水位下降后，发生地面沉降的可能性及其对工程和周围环境的影响。4基坑开挖过程中，引起潜蚀、流砂、涌土、坑底隆起及坑侧土体位移的可能性及其对施工安全和周围环境可能造成的影响。当基坑下部存在承压含水层时，应评价承压水水
14、头对基坑稳定性的影响。,1.5软土地基评价,1.5.6地基处理软土地区常用的地基处理方法如下：(一)对暗浜、暗塘、墓穴、古河道的处理1当范围不大时，一般采用基础加深或换垫处理；2当宽度不大时，一般采用基础梁跨越处理；3当范围较大时，一般采用短桩处理。(二)对表层或浅层不均匀地基及软土的处理1对不均匀地基常采用机械碾压法或夯实法；2对软层常采用垫层法。(三)对厚层软土处理1采用堆载预压法或真空预压法，或在地基土层中埋置砂井、袋装砂井或塑料排水板与预压相结合的方法；2采用复合地基，包括砂桩、碎石桩、灰土桩、旋喷桩和小断面的预制桩等；3采用桩基，穿透软土层以达到增大承载力和减小沉降量的目的。,第二章
15、 膨胀岩土,2.1膨胀岩土的判别 2.2膨胀土的工程地质特征 2.3膨胀土地基上建筑物的变形 2.4膨胀岩土地区的勘察 2.5膨胀土的地基评价 2.6膨胀岩土地区的工程措施,第二章 膨胀岩土,膨胀岩土是指岩土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀、失水收缩两种变形特性的粘性土再吸水再膨胀和再失水再收缩的胀缩变形可逆性。膨胀土在我国南方的中西部地区较为多见。,2.1膨胀岩土的判别,可根据以下特征进行初判：（1）多分布在二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎；（2）常见浅层滑坡、地裂，新开挖的路堑、边坡、基槽易发生坍塌；（3）裂缝发育，方向不规则，常有光滑
16、面和擦痕，裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土，干时坚硬，遇水软化，自然条件下呈坚硬或硬塑状态；（4）自由膨胀率一般大于40%；（5）未经处理的建筑物成群破坏，低层较多层严重，刚性结构较柔性结构严重；建筑物开裂多发生在旱季，裂缝宽度随季节变化。,2.2膨胀土的工程地质特征,2.2.1野外特征1地貌特征：多分布在二级及二级以上的阶地和山前丘陵地区，个别分布在一级阶地上，呈垄岗丘陵和浅而宽的沟谷，地形坡度平缓，一般坡度小于12度，无明显的自然陡坎。在流水冲刷作用下的水沟、水渠，常易崩塌、滑动而淤塞。2结构特征：膨胀土多呈坚硬硬塑状态，结构致密，呈棱形土块者常具有胀膨性，棱形土块越小，胀膨性越强。土内分布有裂隙，斜交剪切裂隙越发育，胀缩性越严重。膨胀土多为细腻的胶体颗粒组成，断口光滑，土内常包含钙质结核和铁锰结核，呈零星分布，有时也富集成层。,2.2膨胀土的工程地质特征,2.2.1野外特征3地表特征：分布在沟谷头部、库岸和路堑边坡上的膨胀土常易出现浅层滑坡，新开挖的路堑边坡，旱季常出现剥落，雨季则出现表面滑塌。膨胀土分布地区还有一个特点，即在旱季常出现地裂缝，长可达数十米至近百米，深数米，雨季闭合。4地下水特征：膨胀土地区多为上层滞水或裂隙水，无统一水位，随着季节水位变化，常引起地基的不均匀膨胀变形。,
