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1、3.2 特殊土质地基一、黄土地基1黄土是在第四纪形成的一种特殊的陆相疏松堆积物颗粒成份以粉粒为主，颜色一般呈黄色或褐黄色。世界上黄土分布很广，集中在干旱和半干旱地区。黄土在我国分布广泛，分布面积大约有64万平方公里，其中具有湿陷性的约为27万平方公里。2黄土按成因分为：原生黄土和次生黄土。1由风力堆积，又未经次生挠动，不具层理的为原生黄土。由风力以外的其他原因而成，常具有层理或砾石、砂类层，称为次生黄土。黄土在一定压力下受水浸湿后，结构迅速破坏，这种性能称为湿陷性。湿陷性是黄土独特的工程地质性质。3 黄土的湿陷性机理湿陷性机理较多，其中土体欠压密理论有较好的解释。2该理论认为黄土一般在干旱条件
2、及半干旱条件下形成，这些地区降雨量少，蒸发量大的特殊自然条件导致盐类析出，胶体凝结，从而产生加固粘聚力在土湿度不很大所情况下，上覆土层不足以克服土中形成的加固粘聚力，因而形成欠压密状态，一旦受水浸湿，加固粘聚力消失，就产生湿陷。 湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两种。前者是指在上覆土自重压力下受水浸湿发生湿陷的湿陷性黄土地基；后者是指只有在大于上覆土自重压力下受水浸湿后才会发生湿陷的湿陷性黄土地基。3二、黄土湿陷性的判定多用室内浸水侧限压缩试验。1、陷湿系数：陷湿系数反映了黄土对水的敏感程度。 时,定为非湿陷性黄土。 时,定为湿陷性黄土。黄土规范规定，计算时压力p从基础底面（初堪
3、时从地面下1.5米）算起。到其下10米内土层为200KPa，10米以下至非湿陷性土层顶面应用上覆土的饱和自重压力（大于300用300）。4如基底压力大于300时，仍用实际压力判别黄土的湿陷性。2、湿陷起始压力和湿陷起始含水量5黄土的湿陷量与所受压力有关，存在一个压力界限，压力低于这个数值，黄土浸水也不会湿陷，这个压力为湿陷起始压力。 曲线上取 所对应的压力作为湿陷起始压力。黄土的湿陷其始含水量在外荷载或自重作用下，受水浸湿开始出现湿陷现象时的最低含水量。63、湿陷类型和湿陷等级自重湿陷量的计算公式为：当 时应定为非自重湿陷性黄土场地。当 时应定为自重湿陷性黄土场地。 因地区土质而异的修正系数。
4、7 表示第i层土层的饱和自重压力下的湿陷系数， 加压至土层的饱和自重压力下时，下沉稳定后的试样高度。 浸水饱和后土样下沉后的高度。 n计算厚度内湿陷土层的数目，从天然地面算起（挖、填方较大时从设计地面算起），其中 的土层不计。8湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据基底下各土层累计的总湿陷量和自重湿陷量的大小来确定。总湿陷量可按下式计算： -考虑黄土地基侧向挤出和浸水几率等因素的修正系数。无浸水几率取0，有浸水几率，基底下5米深度以内可取1.5, 5米深度以下非自重湿陷性黄土场地取0，自重湿陷性黄土场地按 。9 第i层土的湿陷系数和厚度。计算时土层厚度自基底（初勘时从地面下1.5m）算起；对非自重湿
5、陷性黄土地基，累计算到其下5m，对自重湿陷性黄土地基，根据地区经验确定。其中 的土层不计。例题103.湿陷性黄土地基的勘察和工程措施（一）湿陷性黄土地基的勘察1）查明黄土层的厚度和分布，测定各种物理指标。2）研究地形起伏与降水的积累和排泻情况。3）划分不同的地貌单元，查明不良地质现象。4）调查访问，了解情况。5）调查邻近已有建筑物的现状、开裂及损坏情况。11（二）地基设计和工程措施黄土规范的规定：地基处理的目的：消除黄土的湿陷性。防水措施：结构措施：123.2.2红粘土地基一、红粘土的形成亚热湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间所夹其他岩石，经强烈风化后形成的一种高塑性粘性土。我国红粘土和次生红
6、粘土广布于云南、贵州、广西、四川、广东、湖南等地。红粘土一般情况下处于饱和状态，天然含水量高，孔隙比大，但土的压缩性低，强度高，工程性能好，是建筑物良好的地基。13二、红粘土的成分及物理力学特征成分见表。物理力学特征为：1）天然含水量高。2）密度小。3）塑性界限高。4）表层处于坚硬或硬塑状态。5）土的压缩性低，强度高。6）无湿陷性。14三、红粘土地基的特点1）土层厚度分布不均。2）沿深度自上而下，含水量增加，土质由硬变软。3、岩溶现象常较发育。4）具有较小的吸水膨胀性，但失水收缩性大，裂隙发育。四、确定红粘土地基承载力的一般方法1）规范查表法2）现场载荷试验法。153）查用地区的经验数值。五、
7、关于红粘土地基变形量计算问题压缩模量的确定:压缩模量是基底以下各计算土层所对应的压缩模量。而红粘土地基随深度的增加含水量加大，状态由硬变软，压缩模量也变小。因此计算时应选择不同含水量对应的压缩模量。16计算深度的确定：地基的绝大部分变形集中在压板下较小的深度范围，在深度00.5b范围内，占总变形的50以上， 01b范围内，占总变形的80以上， 02b范围内，占总变形的92以上，可见对方形和矩形基础其压缩计算深度可近似取基础宽度的2倍，不需根据附加应力和自重应力来计算。17323 膨胀土地基膨胀土是指土中粘粒主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。膨胀土在我国分
8、布广泛，以黄河以南地区较多，常常呈岛状分布。由于其具有明显的膨胀和收缩特征，很容易导致土体的变形、开裂及建筑物倒塌等严重的工程事故。18膨胀土特性：膨胀土在自然条件下，呈坚硬或硬塑状态，结果致密，裂隙发育，常有光滑面和擦痕，风干时出现大量的微裂隙，遇水则软化。一般呈灰白、灰绿、灰黄等颜色。具有上述工程地质特征的场地，且自由膨胀率大于或等于40的土，可以判定为膨胀土19膨胀土是一种特殊的粘性土，粘粒含量高，塑性指数Ip大于17，多在22-35之间，天然含水量接近或略小于塑限，表现为压缩性低，强度高，因此容易被认为是良好的天然地基。B 膨胀土的工程特性指标20膨胀土除一般指标外，还有：1 自由膨胀
9、率：将人工制备的土样在水中充分浸泡后增加的体积与原体积之比，叫自由膨胀率。2 膨胀率：在一定压力下，处于侧限条件下的原状土样浸水膨胀稳定后，试样增加的高度与原状高度之比，称为膨胀率。21222233 线缩率和收缩系数线缩率：是指原状土样的垂直变形与土样原始高度之比，用百分数表示。收缩系数：是指不挠动土样在直线收缩阶段，含水量减少1时的竖向线缩率，用下式表示：24二、膨胀土的工程判别工程地质的特征：1、裂隙发育，常有光滑面和擦痕，在自然条件下，呈坚硬或硬塑状态。2、多出露二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎。3、常见浅层塑性滑坡、地裂。254、建筑物裂缝随气候变化
10、而张开和闭合。经统计，膨胀土的一般特征为：1）属高塑性粘性土。2）自由膨胀率大于40，也有高达100的。3）天然含水量常接近塑限。4）天然孔隙比0.5-0.8之间。5）强度和压缩性随含水量的改变而显著变化。263、膨胀土地基的变形计算可按下列3种情况分别计算1）当地表下1m处地基土的天然含水量等于或接近最小值时，或地面有覆盖层而无蒸发可能时，及建筑物使用期间常有水浸湿的地基，可按膨胀变形计算。2）当地表下1m处地基土的天然含水量大于1.2倍的塑限含水量时，或接近高温作用的地基，可按收缩变形计算。273)其他情况可按胀缩变形计算。（1）、地基土膨胀变形量按下式计算 第i层土的平均自重压力和平均附
11、加应力之和作用下的膨胀率。计算深度应根据大气影响深度确定。28（2）地基土的收缩变形量计算计算深度可根据大气影响深度确定，在计算深度内有稳定地下水位时，可计算至水位以上。29地表以下1m处含水量按下式计算：计算深度处的含水量变化值：30第i层土含水量变化值的平均值计算：（3）地基土的胀缩变形量计算31（4）计算中的几个问题膨胀土的湿度系数，应根据当地10年以上土的含水量变化及有关气候资料统计求出，无资料可按下式计算：32大气影响深度，是指自然条件下，由降水、蒸发、地温等因素引起的升降变形的有效深度。可由湿度系数查表。大气影响急剧深度是大气影响特别显著的深度，可按查表的影响深度乘以0.45采用。
12、膨胀土地基的膨胀变形量，应取基础上某点的最大膨胀变形量。收缩变形量，应取基础上某点的最大收缩下降量。胀缩变形量，应取基础上某点的最大膨胀变形量和最大收缩下降量之和。33膨胀土地基的胀缩等级：344、地基承载力的确定1）现场浸水载荷试验352）采用室内饱和三轴不排水试验确定的抗剪强度参数确定。3）按地区经验确定，无资料地区按表3。10确定。5、地基稳定性验算稳定安全系数取1.2。1）土质均匀，无节理面时，按圆弧滑动法验算。2）土层较薄，层间存在软弱层时，取软弱层面进行验算。3)层状构造的膨胀土，如层面与坡面斜交，且交角小于45度时，验算层面的稳定性。366、膨胀土地基基础埋置深度其最小埋置深度不
13、应小于1m。平坦场地上的砖混结构房屋，以基础埋深为主要防治措施时，埋置深度应取大气影响急剧层深度，或通过变形计算确定。以宽散水为主要防治措施时，散水宽度在1级膨胀土地基上为2.0m,在2级膨胀土地基上为3.0m时，埋置深度可为1m。当坡地坡角小于14度，基础外边缘至坡肩的水平距离大于或等于5米，基础埋深为：37当采用桩基时，桩尖应锚固在非膨胀土层中或深入大气影响急剧层以下的土层中，其深入长度应满足：1）按膨胀变形计算时：382）按收缩变形计算时：3）按胀缩变形计算时：其深入长度取上述的较大者。3910.1.3膨胀土地基的工程措施A 设计措施总平面设计：厂址应尽量选择在排水通畅、地形条件简单，土质较均匀、胀缩性较小以及坡度小于14并有可能采用分级挡土墙的地段，避开地裂、冲沟发育、地下水变化剧烈和可能发生浅层滑坡等地段。40地基处理：膨胀土地基处理可采用换土、沙石垫层、土性改良等方法，亦可采用桩基。B 施工措施膨胀土地基上的施工措施宜采用分段快速施工法41
