《第十一章节资料土力学与地基基础第十一章节特殊土地基2章节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十一章节资料土力学与地基基础第十一章节特殊土地基2章节（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十一章,特 殊 土 地 基,2,区域性地基 特殊土地基、山区地基以及地震区地基等。 特殊土 由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质成因以及次生变化等原因，使一些土类具有特殊的成分、结构和工程性质。包括：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土等。 通常把这些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。特殊土种类很多，大部分都具有地区特点，故又有区域性特殊土之称 。,特殊土概述,1、定义：特殊土是指具有某些特殊成分、结构及工程地质性质的土的总称。 2、类型：由于成土环境的不同，会造成具有不同特性的土，常见的特殊土种类有：黄土、红粘土、膨胀土、软土、盐渍土、冻土和填土等。,我国常见特殊土的种类、分布、成
2、土环境及工程地质特性,3、学习本课程的重要性：特殊土在我国分布很广，比如黄土主要分布在我国的西北部，红粘土主要分布在南方，冻土主要分布在北方等，有很多建筑物修建在特殊土地基上。由于特殊土具有特殊的工程地质性质，因此常给建筑物的安全和正常使用造成严重威胁。研究特殊土的形成条件、分布特征和工程地质特性具有十分重要的意义。,11.1 膨胀土地基 11.2 红黏土地基 11.3 湿陷性黄土地基 11.4 山区地基,本章目录,11.1 膨胀土地基,膨胀土是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀软化和失水收缩开裂两种变形特性的粘性土。,强度较高，压缩性中等偏低。当含水量增加和结构扰动后，力
3、学性质减弱明显。浸湿且结构破坏的重塑土，强度降低1/32/3，压缩性增大。,1. 膨胀土的一般特征,8,11.1.1 膨胀土的特性,定义： 膨胀土是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和失水收缩两种变形特性的粘性土。 特征： 裂隙发育。,11.1 膨胀土地基,9,7.特殊土地基,分布,10,11.1.2 影响膨胀土胀缩变形的主要因素,内在机制 矿物成分。膨胀土含大量的蒙脱石、伊利石等亲水性粘土矿物，它们比表面积大，有强烈的活动性，既易吸水又易失水。 微观结构。矿物成分在空间的联结状态也影响膨胀土的胀缩性质。扫描电镜分析表明，面-面连接的分散结构是膨胀土的一种普遍的结构形式，
4、这种结构比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力。,外部因素 水的作用。水分的迁移是控制土胀、缩特性的关键外在因素。因为只有土中存在着可能产生水分迁移的梯度和进行水分迁移的途径，才有可能引起土的膨胀或收缩 。,11,11.1.3 膨胀土地基勘察和评价,膨胀土的工程特性指标： 自由膨胀率 将人工制备的磨细烘干土样，经无颈漏斗注入量杯，量其体积，然后倒入盛水的量筒中，经充分吸水膨胀稳定后，再测其体积。增加的体积与原体积的比值ef称为自由膨胀率 。,12,膨胀率 表示原状土在侧限压缩仪中，在一定压力下，浸水膨胀稳定后，土样增加的高度与原高度之比。,线缩率 指土的竖向收缩变形与原状土样高度之比，表
5、示为,11.1.3 膨胀土地基勘察和评价,13,收缩系数 利用收缩曲线直线收缩段可求得收缩系数s，其定义为：原状土样在直线收缩阶段内，含水量每减少1%时所对应的线缩率的改变值。,膨胀力 原状土样在体积不变时，由于浸水膨胀产生的最大内应力，称为膨胀力pe。,11.1.3 膨胀土地基勘察和评价,14,膨胀土地基的评价 膨胀土的判别 膨胀土地区建筑技术规范中规定，凡具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率ef40%的土应判定为膨胀土。 裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态； 多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然
6、陡坎； 常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等； 建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。,11.1.3 膨胀土地基勘察和评价,15,膨胀土的膨胀潜势,膨胀土地基的胀缩等级,11.1.3 膨胀土地基勘察和评价,16,11.1.4 膨胀土地基计算和工程措施,地基变形量计算 胀缩变形量 膨胀土地基的胀缩变形量可按下式计算 。,17,设计措施 选择场地时应避开地质条件不良地段 建筑上力求体型简单 结构上应加强建筑物的整体刚度 加大基础埋深 施工措施 在施工中应尽量减少地基中含水量的变化 首先应采取排水措施，整治环境,11.1.4 膨胀土地基计算和工程措施,1、红粘土的定义、形成条件及分布规律
7、 （1）定义：碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土称为红粘土。其液限一般大于50，上硬下软，具有明显的收缩性，并裂隙发育。 次生红粘土：原生红粘土经搬运、沉积后仍保留其基本特征，且其液限大于45的粘土。,11.2 红黏土地基,19,（2）红粘土的形成条件：气候和岩性 气候条件：气候变化大，年降水量大于蒸发量。因而气候潮湿，有利于岩石的机械风化和化学风化。 岩性条件：主要是碳酸盐类岩石，石灰岩、白云岩等，当岩层褶皱发育，岩石破碎，易于风化时，更易形成红粘土。 （3）红粘土的分布规律 红粘土主要为残积、坡积类型，因而其分布多在山区或丘陵地带，并且受气候影响，主要发育
8、南方潮湿的热带和亚热带地区的一种区域性特殊土。以贵州、云南、广西最为普遍，其次江西、川东和两湖两广的部分地区也有分布。,2、红粘土的工程地质特征 （1）红粘土的土层特征 、由硬变软的现象：红粘土从地表向下由硬变软，随深度的增加，红粘土的天然含水量、孔隙比有较大的增加，土的状态由坚硬、硬塑状态变为可塑、软塑状态，相应地，土的强度也逐渐降低，压缩性也逐渐增大。,、厚度变化大：红粘土在垂直方向分布变化很大，这与所处的地貌、基岩的岩性与岩溶的发育程度有关，分布在盆地或洼地中的红粘土，其厚度大体是边缘薄，中间厚；下覆基岩有溶沟、溶槽、石芽发育时，其上覆的红粘土的厚度变化极大。在其它因素相近的条件下，碳酸
9、盐类岩体的岩性决定着岩溶发展程度的差异，石灰岩、白云岩易于溶化，岩体表面起伏剧烈，导致其上覆的红粘土厚度变化很大，泥灰岩、泥质灰岩的岩溶化较弱，岩体表面较平整，上覆红粘土层的厚度变化较小。,红粘土的裂隙性：在坚硬和硬塑状态下的红粘土层由于胀缩作用形成了大量裂隙。裂隙发育深度一般为34m，裂隙面光滑，裂隙的发生和发展速度极快，在干旱气候条件下，新挖坡面数日内便可被收缩裂隙切割得支离破碎，使土层的结构破坏，透水性增大，土层强度降低，对浅埋基础或边坡的稳定性都有较大的影响。,（2）红粘土的成分和结构特征 红粘土的矿物成分，主要为高岭石、伊利石和绿泥石等粘土矿物，碎屑矿物较少，主要为石英，由于长期淋滤
10、的结果，水溶盐、有机质含量较低。 粘土矿物具有稳定的结晶格架、细粒组结成稳固的团粒结构，土体近于两项体，且土中水又多为结合水，这三者是构成红粘土具有良好力学性能的基本因素。红粘土层中也常有结核和土洞的存在，对地基产生不利的影响。,（3）红粘土的物理力学性质 、高塑性和分散性。颗粒细而均匀，粘粒含量很高，一般在5070之间，所以，塑限、液限和塑性指数都很大，液限一般为5080，塑限一般为3060，塑性指数2050。 、高含水率，低密度。天然含水量一般为3060；饱和度在85以上；密实度低，大孔隙明显，孔隙比很大，一般都超过1.0，但液性指数都一般小于0.4，多数处于坚硬或硬塑状态。,强度较高，压
11、缩性较低。固结快剪值为818，c值可达0.040.09MPa；多属于中压缩性土或低压缩性土，压缩模量E为515MPa。 不具湿陷性，但有明显的收缩性。红粘土浸水后，多数有轻微膨胀性，膨胀率小于2，但失水收缩很强烈，原状土体收缩率可达25，扰动土可达4050。,3、红粘土地基评价,（1）地基的不均匀及其处理 、红粘土地基不均匀主要表现在以下两方面： a、母岩岩性和成土特性决定了红粘土厚度不大。尤其在高原山区，分布零星，由于石灰岩和白云岩岩溶化强烈，岩面起伏大，形成许多石笋石芽，导致红粘土厚度水平方向上变 化大。常见水平相距1 m，土层厚度可相差5m或更多。 b、下伏碳酸盐岩系地层中的岩溶发育，在
12、地表水和地下岩溶水的单独或联合作用下，由于水的冲蚀、吸蚀等作用，在红粘土地层中可形成洞穴，称为土洞。只要冲蚀、吸蚀作用不停止，土洞可迅速发展扩大。由于这些洞体埋藏浅，在自重或外荷作用下，可演变为地表塌陷。,、不均匀地基处理 a、当下卧岩层单向倾斜较大时，可调整基础的深度、宽度或采用桩基等进行处理，也可将基础沿基岩的倾斜方向分段做成阶梯形，从而使地基变形趋于一致。 b、对于大块孤石石芽、石笋或局部岩层出露等情况，宜在基础与岩石接触的部位，将 岩石露头削低，做厚度不小于50 cm的垫层，然后再根据土质情况，结合结构措施进行综合处理。,（2）土中裂缝的问题 、土中裂缝的特征：自然状态下的红粘土呈致密
13、状态，无层理，表面受大气影响呈坚硬或硬塑状态。当失水后土体发生收缩，土体中出现裂缝，接近地表的裂缝呈竖向开口状，往深处逐渐 减弱，呈网状微裂隙且闭合。土中裂隙发育深度一般为24m，有些可达78m。由于裂隙的存在，土体整体性遭到破坏，总体强度大为减弱，此外，裂隙又促使深部失水，有些裂隙发展成为地裂。在这类地层内开挖，开挖面暴露后受气候的影响，裂隙的发生和发展迅速，可将开挖面切割得支离破碎，从而影响到边坡的稳定性。,、土中裂缝的处理： a、土中出现的细微网状裂缝可使拉剪强度降低 50以上，主要影响土体的稳定性，所 以，当土体承受较大水平荷载或外侧地面倾斜、有临空面等情况时，应验算其稳定性，对于仅受
14、竖向荷载时，应适当折减地基承载力。 b、土中深长的地裂缝对工程危害极大，地裂缝可长达数公里，深可达89m，在其上的建筑物无一不损坏，这不是一般工程措施可治理的，所以原则上应避免地裂缝地区。,（3）土的胀缩性问题 红粘土的收缩性能引起建筑物的损坏，特别是对一些低层建筑物影响较大，所以应采取有效的防水措施。,黄土(leoss)：第四纪以来在干旱、半干旱气候条件下形成的松散堆积物 。呈黄色或褐黄色，颗粒组成以粉粒为主，同时含砂粒和粘粒， 含可溶盐，CaCO3、 大孔隙。,11.3 湿陷性黄土地基,黄土的湿陷变形：是指黄土受水湿陷后所引起的一种急剧、大量的 附加变形。 黄土地基变形，一般包括两部分：
15、压缩变形：是指地基处于天然含水量时，由建筑物荷载所引起的变形。 湿陷变形：是指当压缩变形尚未稳定或稳定以后，建筑物荷载不变， 而地基由于受水浸湿所引起的附加变形。,1、黄土湿陷变形特性,测定湿陷系数的压力p取值：200KPa，10m以上 300KPa，10m以下,2、黄土地基的湿陷性评价,湿陷起始压力Psh：黄土发生湿陷的最小压力，现场、室内测试确定。,非自重湿陷性黄土 自重湿陷性黄土,3、建筑场地湿陷类型的划分,在湿陷性黄土地区进行建设，地基应满足承载力、湿陷变形、压缩变形和稳定性的要求。 1. 地基处理措施 常用的方法：垫层法、夯实法、挤密法、桩基础、预浸水法、单液硅化或碱液加固法。,4、
16、湿陷性黄土地基的工程措施,基本防水措施：要求在建筑布置、场地排水、地面排水、散水等方面，防止雨水或生产生活用水渗入浸湿地基。 严格防水措施：要求对重要建筑场地和高级别湿陷地基，在检漏防水措施基础上，对防水地面、排水沟、检漏管沟和井等设施提高设计标准。,2. 防水措施,结构措施是前两项措施的补充手段，它包括建筑平面布置力求简单，加强建筑上部结构整体刚度，预留沉降净空等来减小建筑物不均匀沉降或使结构物能适应地基的湿陷变形。,3. 结构措施,11.4 山区地基,1、土岩组合地基,石芽密布并有出露的地基；大块孤石地基,土岩组合地基的处理 结构措施 对建造在其上的长度较大或造型复杂的建筑物，宜用沉降缝将建筑物分开。缝宽3050mm，必要时应加强上部结构的刚度，如加密隔墙，增设圈梁。 地理处理 处理压缩性较高部分的地基，使之适应较低的地基（桩基础、局部深挖、换填或用梁、板、拱跨越等）；
