電子教案與課件：巖土工程勘察課件-第9章特殊性巖土的勘察

1、第9章特殊性巖土的勘察第9章特殊性巖土的勘察9.1濕陷性土 9.2紅粘土9.3軟土9.4混合土9.5填土9.6多年凍土9.7膨脹巖土9.8鹽漬巖土9.9風(fēng)化巖與殘積土9.10污染土9.1濕陷性土特殊性巖土是指在特定的地理環(huán)境或人為條件下形成的具有特殊的物理力學(xué)性質(zhì)和工程特征，以及特殊的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巖土。如果在此類巖土上修建建筑物，在常規(guī)勘察設(shè)計(jì)的方法下不能滿足工程要求，為了安全和經(jīng)濟(jì)，需要在巖土工程勘察中采取特殊的方法進(jìn)行研究和處理，否則會(huì)給工程帶來(lái)不良后果。特殊性巖土的種類很多，其分布一般具有明顯的地域性。常見(jiàn)的特殊性巖土又是濕陷性土、紅粘土、軟土、混合土、填土、多年凍土、膨脹巖土、

2、鹽漬巖土、風(fēng)化巖與殘積土及污染土等。9.1.1濕陷性土濕陷性土是指那些非飽和、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的土，在一定壓力作用下受水浸濕后，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著的附加下沉。濕陷性土在我國(guó)北方分布廣泛，除常見(jiàn)的濕陷性黃土外，在我國(guó)的干旱及半干旱地區(qū)，特別是在山前洪、坡積扇中常遇到濕陷性碎石土、濕陷性砂土等。 9.1濕陷性土9.1.1.1 濕陷性黃土濕陷性黃土屬于黃土。當(dāng)其未受水浸濕時(shí)，一般強(qiáng)度較高，壓縮性較低。但受水浸濕后，在上覆土層的自重應(yīng)力或自重應(yīng)力和建筑物附加應(yīng)力作用下，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，并發(fā)生顯著的附加下沉，其強(qiáng)度也隨著迅速降低。 濕陷性黃土分布在近地表幾米到幾十米深度范圍內(nèi)，主要為晚更新世形成的馬

3、蘭黃土(Q3)和全新世形成的Q4黃土(包括 Q41黃土和Q42新近堆積的黃土)。而中更新世及其以前形成的離石黃土和午城黃土一般僅在上部具有較微弱的濕陷性或不具有濕陷性。我國(guó)陜西、山西、甘肅等省區(qū)分布有大面積的濕陷性黃土，其濕陷土層厚度見(jiàn)表9-1統(tǒng)計(jì)。9.1濕陷性土9.1濕陷性土9.1.1.2 濕陷性黃土的性質(zhì)（1）粒度成分上，以粉粒為主，粉粒含量超過(guò) 50%以上，砂粒、粘粒含量較少。 （2）密度小，孔隙率大，大孔性明顯。在其它條件相同時(shí)，孔隙比越大，濕陷性越強(qiáng)烈。 （3）天然含水量較少時(shí)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，濕陷性強(qiáng)烈；隨含水量增大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，濕陷性降低。 （4）塑性較弱，塑性指數(shù)在 813之間。

4、當(dāng)濕陷性黃土的液限小于 30%時(shí)，濕陷性較強(qiáng)；當(dāng)液限大于 30%以后，濕陷性減弱。 （5）濕陷性黃土的壓縮性與天然含水量和地質(zhì)年代有關(guān)，天然狀態(tài)下，壓縮性中等，抗剪強(qiáng)度較大。隨含水量增加，黃土的壓縮性急劇增大，抗剪強(qiáng)度顯著降低。新近沉積黃土，土質(zhì)松軟，強(qiáng)度低，壓縮性高。 （6）抗水性弱，遇水強(qiáng)烈崩解，膨脹量小，但失水收縮較明顯，遇水濕陷性較強(qiáng)。9.1濕陷性土9.1.1.3 濕陷發(fā)生的原因及其影響因素黃土的濕陷是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過(guò)程，它受到多方面因素的影響和制約。對(duì)其濕陷的機(jī)理研究的觀點(diǎn)較多，如毛細(xì)管假說(shuō)、溶鹽假說(shuō)、水膜楔入說(shuō)、欠固結(jié)理論結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)等，現(xiàn)基本趨于一種綜合性解釋。 黃土濕陷的

5、發(fā)生離不開(kāi)管道(或水池)漏水、地面積水、生產(chǎn)和生活用水等滲人地下的影響，或由于降水量較大，灌溉渠和水庫(kù)的滲漏、回水使地下水位上升的影響。受水浸濕只不過(guò)是濕陷發(fā)生的外界條件，黃土本身固有的結(jié)構(gòu)特征、物質(zhì)成分才是產(chǎn)生濕陷的內(nèi)在原因。 黃土的結(jié)構(gòu)是在形成黃土的整個(gè)歷史過(guò)程中造成的。干旱或半干旱的氣候是黃土形成的必要條件。季節(jié)性的短期雨水把松散干燥的粉粒粘聚起來(lái)，而長(zhǎng)期的干燥使土中水分不斷蒸發(fā)，于是，少量的水分連同溶于其中的鹽類都集中在粗粉粒的接觸點(diǎn)處?？扇茺}逐漸濃縮沉淀而成為膠結(jié)物。隨著含水量的減小土粒彼此靠近，顆粒間的分子引力以及結(jié)合水和毛細(xì)水的聯(lián)結(jié)力也逐漸加大。這些因素都增強(qiáng)了土粒之間抵抗滑移的

6、能力，阻止了土體的自重壓密，于是形成了以粗粉粒為主體骨架的多孔隙結(jié)構(gòu)(圖9-1)。黃土結(jié)構(gòu)中零星散布著較大的砂粒，附于砂粒和粗粉粒表面的細(xì)粉粒、粘粒、腐殖質(zhì)膠體以及大量集合于大顆粒接觸點(diǎn)處的各種可溶鹽和水分子形成了膠結(jié)性聯(lián)結(jié)，從而構(gòu)成了礦物顆粒集合體，周邊有幾個(gè)顆粒包圍著孔隙就是肉眼可見(jiàn)的大孔隙。9.1濕陷性土圖9-1 黃土結(jié)構(gòu)示意圖1-砂粒；2-粗粉粒；3-膠結(jié)物；4-大孔隙 9.1濕陷性土在被水浸濕時(shí)，結(jié)合水膜增厚楔入顆粒之間，于是結(jié)合水聯(lián)結(jié)消失，鹽類溶于水中，骨架強(qiáng)度隨之降低，土體在上覆土層的自重應(yīng)力或自重應(yīng)力與附加應(yīng)力共同作用下，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，土?；虼罂紫?，粒間孔隙減小，土層就發(fā)生

7、濕陷。 黃土中膠結(jié)物的成分和多少，顆粒的組成和分布以及孔隙比、含水量以及所受壓力大小，均對(duì)濕陷性的強(qiáng)弱有著重要影響。天然孔隙比愈大或天然含水量愈小，則濕陷性愈強(qiáng)。在天然孔隙比和含水量不變的情況下，壓力愈大，黃土的濕陷性愈大，但當(dāng)壓力超過(guò)某一數(shù)值后，再增加壓力，濕陷量反而會(huì)減小。 9.1濕陷性土9.1.1.4 濕陷性黃土的判別濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范500252004規(guī)定：黃土的濕陷性，應(yīng)按室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)在一定壓力下測(cè)定的濕陷系數(shù)值判定。當(dāng)不能取試樣做室內(nèi)濕陷性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定濕陷性；在200kPa壓力下浸水載荷試驗(yàn)的附加濕陷量與承壓板寬度之比等于或大于0. 023的土，應(yīng)判定為濕

8、陷性黃土。 按照室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)方法，將原狀試樣加壓力至一定值，待變形停止后，將試樣浸水，測(cè)定在該壓力下試樣浸水而產(chǎn)生的濕陷量，其與試樣原始高度之比，就稱為濕陷系數(shù)，按下式計(jì)算:(9-1)當(dāng)時(shí)，為非濕陷性黃土；當(dāng)時(shí)，為濕陷性黃土。9.1濕陷性土測(cè)定濕陷系數(shù)的壓力P，用地基中黃土實(shí)際受到的壓力是比較合理的，但在初勘階段，建筑物的平面位置、基礎(chǔ)尺寸和基礎(chǔ)埋深等尚未確定，以實(shí)際壓力評(píng)判黃土的濕陷性存在不少具體問(wèn)題。因而濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB50025)規(guī)定:自基礎(chǔ)底面算起(初步勘察時(shí)自地面下1.5m算)，10m內(nèi)的土層該壓力應(yīng)用200kPa，10m以下至非濕陷性土層頂面，應(yīng)用其上覆土的飽和自重

9、壓力(當(dāng)大于300kPa時(shí)，仍應(yīng)用300kPa)。對(duì)基底壓力大于300kPa的建筑，宜按實(shí)際壓力測(cè)定濕陷系數(shù)。 濕陷性黃土，按室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)測(cè)定不同深度的土樣在飽和土自重壓力下的自重濕陷系數(shù)。進(jìn)一步分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土，自重濕陷系數(shù)按下式計(jì)算: (9-2)9.1濕陷性土當(dāng) 時(shí)，為非自重濕陷性黃土；當(dāng) 時(shí)，為自重濕陷性黃土。 自重濕陷性黃土在沒(méi)有外部壓力，僅僅在本身自重壓力作用下浸水會(huì)產(chǎn)生濕陷，而非自重濕陷性黃土，只有在外部壓力達(dá)到一定值時(shí)浸水才會(huì)發(fā)生濕陷。所以，使非自重濕陷性黃土開(kāi)始發(fā)生濕陷所需的最低壓力稱為濕陷起始?jí)毫sdf。該值對(duì)于建筑物的地基設(shè)計(jì)具有重要意義，可由as

10、df曲線確定(見(jiàn)圖9-2)，取asdf=0.015所對(duì)應(yīng)的壓力為濕陷起始?jí)毫ΑD9-2 曲線9.1濕陷性土（1）濕陷類型建筑場(chǎng)地的濕陷類型應(yīng)按實(shí)測(cè)自重濕陷量asdf或按室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)累計(jì)的計(jì)算自重濕陷量asdf判定。實(shí)測(cè)自重濕陷量，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試坑浸水試驗(yàn)確定。計(jì)算自重濕陷量按下式計(jì)算: (9-3)9.1濕陷性土在工程實(shí)際中，由于整平場(chǎng)地，往往使挖、填方的厚度和面積較大，使其下部土層所承受的實(shí)際土自重壓力與勘察時(shí)相差較大，因而使所判定的場(chǎng)地濕陷類型與實(shí)際情況不一致。所以，當(dāng)挖、填方厚度和面積較大時(shí)，測(cè)定自重濕陷系數(shù)所用的上覆土的飽和自重壓力和計(jì)算自重濕陷量的累計(jì)，均應(yīng)自設(shè)計(jì)地面算起，否則，計(jì)算

11、與判別結(jié)果不符合實(shí)際情況。按計(jì)算自重濕陷量判定場(chǎng)地濕陷類型，室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定濕陷系數(shù)比較簡(jiǎn)便，不受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，且有利于查明各土層的自重濕陷系數(shù)沿探度的變化規(guī)律。據(jù)對(duì)大量計(jì)算和實(shí)測(cè)資料的分析，各地區(qū)的計(jì)算自重濕陷量和實(shí)測(cè)自重濕陷量，由于不同地區(qū)存在土質(zhì)差異，對(duì)計(jì)算自重濕陷量乘以一個(gè)因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)值，就使得同一場(chǎng)地的計(jì)算自重濕陷量基本上接近實(shí)測(cè)自重濕陷量。濕陷類型按下列條件判別:當(dāng)實(shí)測(cè)或計(jì)算自重濕陷量小于或等于7cm時(shí)，應(yīng)定為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地；當(dāng)實(shí)測(cè)或計(jì)算自重濕陷量大于7cm時(shí)，應(yīng)定為自重濕陷性黃土場(chǎng)地。9.1濕陷性土（2）濕陷等級(jí)濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)，應(yīng)根據(jù)基底下各土層累計(jì)的總濕

12、陷量和計(jì)算自重濕陷量的大小等因素按表9-2判定。9.1濕陷性土總濕陷量應(yīng)按下式計(jì)算：總濕陷量應(yīng)自基礎(chǔ)底面(初步勘察時(shí)，自地面下1.5m)算起。在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，累計(jì)至基底下5m(或壓縮層)深度止；在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，對(duì)甲類建筑，應(yīng)按穿透濕陷性土層的取土勘探點(diǎn)，累計(jì)至非濕陷性土層頂面止，對(duì)乙、丙類建筑，當(dāng)基底下的濕陷性土層厚度大于10m時(shí)，其累計(jì)深度可根據(jù)工程所在地區(qū)確定，但隴西、隴東、陜北地區(qū)不應(yīng)小于15m、其他地區(qū)不應(yīng)小于10m。其中濕陷系數(shù)小于0.015的土層不累計(jì)。 (9-4)9.1濕陷性土9.1.1.5 濕陷性黃土的勘察評(píng)價(jià)要點(diǎn)：(1)查明濕陷性黃土的地層時(shí)代、巖性、成因、分布

13、范圍。(2)查明不良地質(zhì)作用的成因、分布范圍，對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性影響程度及發(fā)展趨勢(shì)。(3)查明地下水條件及季節(jié)性升降變化的可能性。 (5)進(jìn)行濕陷性評(píng)價(jià)，劃分濕陷類型和濕陷等級(jí)。(6)確定濕陷性黃土的承載力。對(duì)于濕陷性黃土地基，通常用以下幾種方法確定其承載力:根據(jù)載荷試驗(yàn)成果確定。即:或 (7-5)9.1濕陷性土表9-4 、 的濕陷性黃土承載力基本值9.1濕陷性土按圓錐動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和靜力觸探測(cè)試成果確定承載力標(biāo)準(zhǔn)值。（7）提出濕陷性黃土地基的處理措施消除地基土的全部濕陷對(duì)甲類建筑物)或部分濕陷量(對(duì)乙、丙類建筑物)，常采用以下處理方法；墊層法。將濕陷性土層挖去，換以素土或灰土(石灰與土的配

14、合比一般為2：8或3：7)，分層夯實(shí)。并可將其分為局部墊層和整片墊層，可處理墊層厚度以內(nèi)的濕陷性。不能用砂土或其他粗粒土換墊。此方法適用于地下水位以上的地基處理。夯實(shí)法。夯實(shí)法有重錘夯實(shí)法及強(qiáng)夯法。重錘夯實(shí)法可處理地表下厚度12m土層的濕陷性。強(qiáng)夯法可處理36m厚度土層的濕陷性，可局部或整片處理。適用于飽和度60%的濕陷性黃土地基。擠密法。采用素土或灰土擠密樁，可處理地基下515m土層的濕陷性。適用于地下水位以上的地基處理，可局部或整片處理。樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)只起荷載傳遞作用，而不是消除黃土的濕陷性，故樁端應(yīng)支承在壓縮性較低的非濕陷性土層上。預(yù)浸水法。預(yù)浸水法可用于處理濕陷性土層厚度大于l0m，自

15、重濕陷量50cm的場(chǎng)地，以消除土的自重濕陷性。自地面下6m以內(nèi)的土層，有時(shí)因自重應(yīng)力不足而可能仍有濕陷性，尚應(yīng)采用墊層等方法處理。單液硅化或堿液加固法。單液硅化加固法是將硅酸鈉()溶液注人土中。對(duì)已有建筑物地基進(jìn)行加固時(shí)，在非自重濕陷性場(chǎng)地，宜采用壓力灌注；在自重濕陷性場(chǎng)地，應(yīng)讓溶液通過(guò)灌注孔自行滲人土中。堿液加固法是將堿液NaOH通過(guò)灌注孔滲人土內(nèi)，適宜加固非自重濕陷性黃土場(chǎng)地上的已有建筑物地基。此兩種方法一般用于加固地下水位以上的地基。9.2 紅粘土 紅粘土是指在濕熱氣候條件下碳酸鹽系巖石經(jīng)過(guò)第四紀(jì)以來(lái)的紅土化作用形成并覆蓋于基巖上，呈棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。其主要特征是:液限()大于

16、50%，孔隙比(e)大于1.0；沿埋藏深度從上到下含水量增加，土質(zhì)由硬到軟明顯變化；在天然情況下，雖然膨脹率甚微，但失水收縮強(qiáng)烈，故表面收縮、裂隙發(fā)育。紅粘土經(jīng)后期水流再搬運(yùn)，可在一些近代沖溝、洼谷、階地、山麓等處堆積于各類巖石上面成為次生紅粘土，由于其搬運(yùn)距離不遠(yuǎn)，很少外來(lái)物質(zhì)，仍保持紅粘土基本特征，液限()大于45%，孔隙比()大于0.9。 紅粘土是一種區(qū)域性特殊土，主要分布在貴州、廣西、云南等地區(qū)，在湖南、湖北、安徽、四川等省也有局部分布。地貌上一般發(fā)育在高原夷平面、臺(tái)地、丘陵、低山斜坡及洼地上，厚度多在515m，天然條件下，紅粘土含水量一般較高，結(jié)構(gòu)疏松，但強(qiáng)度較高，往往被誤認(rèn)為是較好

17、的地基土。由于紅粘土的收縮性很強(qiáng)，當(dāng)水平方向厚度變化大時(shí)，極易引起不均勻沉陷而導(dǎo)致建筑破壞。9.2 紅粘土9.2.1 紅粘土的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造 紅粘土的礦物成分主要是以高嶺石和伊利石為主的粘土礦物，碎屑礦物主要是碳，且含量極少。由于長(zhǎng)期而強(qiáng)烈的淋濾作用，使紅粘土中水溶鹽和有機(jī)質(zhì)含量都很低，一般均小于1%。紅粘土的化學(xué)成分見(jiàn)表9-12，其酸堿度較低，pH值通常小于7。 紅粘土的構(gòu)造特征主要表現(xiàn)為裂隙、結(jié)核和土洞的存在。發(fā)育的裂隙以垂直的為主，也有斜交的和水平的。裂隙壁上有灰白、灰綠色粘土物質(zhì)和鐵錳質(zhì)渲染，土中鐵錳質(zhì)結(jié)核呈零星狀普遍存在。由于基巖溶洞的塌陷和地下水沖刷等原因，紅粘土中有土洞發(fā)育。

18、 9.2 紅粘土9.2.2 紅粘土的分類紅粘土除按成因劃分紅粘土與次生紅粘土外，還必須根據(jù)紅粘土諸特征對(duì)其做出不同的工程分類。9.2.2.1按液性指數(shù)分類土處于何種稠度狀態(tài)取決于土中的含水量，但是由于不同土的稠度界限是不同的，因此天然含水量不能說(shuō)明土的稠度狀態(tài)。為判別自然界中黏性土的稠度狀態(tài)，通常采用液性指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，即(9-6) 9.2 紅粘土9.2.2.2按裂隙發(fā)育特征進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類 紅粘土中富含網(wǎng)狀裂隙，其分布特征與地貌部位有一定聯(lián)系，土中裂隙有隨遠(yuǎn)離地表而遞減之勢(shì)。裂隙的賦存，使得土體成為由不同的延伸方向和寬、長(zhǎng)裂隙面與其間的土塊所構(gòu)成，當(dāng)其承受較大水平荷載、基礎(chǔ)淺埋、外側(cè)地面傾斜或有臨

19、空面等情況時(shí)，將影響土的整體強(qiáng)度或降低其承載能力、構(gòu)成了影響土體穩(wěn)定性和受力條件的不利因素。 對(duì)土體結(jié)構(gòu)的鑒別與劃分，強(qiáng)調(diào)地貌、自然地應(yīng)力條件的調(diào)查與分析，并綜合考慮地形、高度、坡度、覆蓋條件、朝向、坡向、土的性質(zhì)特征與水等因素。工程中根據(jù)裂隙發(fā)育特征進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類(表9-14)。9.2 紅粘土9.2 紅粘土9.2.2.4按地基均勻性分類 紅粘土具有水平方向上厚度與豎向上濕度狀態(tài)分布不均勻的特征。為了便于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算，紅粘土可按地基均勻性分類(表9-16)。9.2.3 紅粘土的工程性質(zhì)9.2.3.1紅粘土的一般性質(zhì)根據(jù)研究資料，我國(guó)紅粘土的一般工程性質(zhì)指標(biāo)如表9-17所示，但各地均存在一定的

20、差別(表9-18)9.2 紅粘土9.2 紅粘土 紅粘土的一般性質(zhì)可以歸納為: (1)天然含水量和孔隙比均較高，一般分別為30%60%和1.11.7。且多數(shù)處于飽水狀態(tài)，飽和度在85%以上。 (2)含較多的鐵錳元素，因而其比重()較大，一般為2.762.90。 (3)粘粒含量高，常超過(guò)50%，可塑性指標(biāo)都較高。 (4)含水比一般為0.50.8，故多為硬塑狀態(tài)和堅(jiān)硬或可塑狀態(tài)。 (5)壓縮性低，強(qiáng)度較高。壓縮系數(shù)一般為0.10.4MP，固結(jié)快剪的一般為0.040.09MPa，一般為818。9.2 紅粘土9.2 紅粘土9.2.3.2紅粘土的收縮性和膨脹性 紅粘土最突出的工程地質(zhì)特性是其失水時(shí)體積劇烈

21、收縮的性能。在天然狀態(tài)下，紅粘土的膨脹率()僅0.1%2.0%，而收縮率()一般可達(dá)2.5%8%，最大到14%(硬塑狀態(tài))。 紅粘土脹縮性指標(biāo)及脹縮變形量同膨脹巖土的計(jì)算相同，此處可參閱7.2節(jié)的有關(guān)內(nèi)容。 紅粘土脹縮變形量的大小主要取決于其吸附水分的能力和實(shí)際的天然含水量的高低。因此，除依賴于本身的特性外，介質(zhì)的特性和影響含水量變化的條件是不可忽視的。介質(zhì)中低價(jià)離子濃度高，將增強(qiáng)紅粘土的脹縮性能。對(duì)紅粘土脹縮性影響較大的是氣候、地形、植被及水文地質(zhì)等影響水量變化的條件。一般在潮濕多雨、氣溫不高、地形平坦、植被茂盛、地下水埋藏較淺的地區(qū)，紅粘土的脹縮變形較弱；反之，晴陰相間、干濕交替、地形坡度

22、較大、植被稀疏、地下水埋藏較深的地區(qū)，其含水量變化較大，則脹縮變形劇烈而頻繁。9.2 紅粘土9.2.4 紅粘土勘察評(píng)價(jià)要點(diǎn)9.2.4.1運(yùn)用工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查應(yīng)著重查明的內(nèi)容 (1)不同地貌單元的紅粘土和次生紅粘土的分布、厚度、物質(zhì)組成、土性等特征及其差異，并調(diào)查當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)； (2)下伏基巖、巖溶發(fā)育特征及其與紅粘土土性、厚度變化的關(guān)系； (3)地裂分布、發(fā)育特征及其成因，土體結(jié)構(gòu)特征，土體中裂隙的密度、深度、延展方向及其發(fā)育規(guī)律； (4)地表水體和地下水的分布、動(dòng)態(tài)及其與紅粘土狀態(tài)垂向分帶的關(guān)系； (5)現(xiàn)有建筑物開(kāi)裂原因分析，當(dāng)?shù)乜辈?、設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)等。9.2.4.2紅粘土地區(qū)勘探工作量

23、的布置 紅粘土地區(qū)勘探點(diǎn)的布置，應(yīng)取較密的間距，查明紅粘土厚度和狀態(tài)的變化。初步勘察勘探點(diǎn)間距宜取3050m；詳細(xì)勘察勘探點(diǎn)間距，對(duì)均勻地基宜取1224m，對(duì)不均勻地基宜取612m。厚度和狀態(tài)變化大的地段，勘探點(diǎn)間距還需加密。各階段勘探孔的深度可按巖土工程勘察規(guī)范(GB500212001 )中對(duì)各類巖土工程勘察的基本要求布置。對(duì)不均勻地基，勘探孔深度應(yīng)達(dá)到基巖。9.2.4.3紅粘土巖土工程評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容 (1)查明紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。對(duì)于裂隙發(fā)育的紅粘土應(yīng)進(jìn)行三軸壓縮試驗(yàn)及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確定其抗剪強(qiáng)度參數(shù)。當(dāng)需要評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重復(fù)慢剪等試驗(yàn)確定其力學(xué)參數(shù)。 (2)確定紅粘

24、土地基承載力。主要通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)定的紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)平均值查表9-15及通過(guò)載荷試驗(yàn)等原位測(cè)試成果確定。當(dāng)基礎(chǔ)淺埋、外側(cè)地面傾斜、有臨空面或承受較大水平荷載時(shí)，應(yīng)考慮土體結(jié)構(gòu)及裂隙對(duì)承載力的影響，以及開(kāi)挖面長(zhǎng)時(shí)間暴露、裂隙發(fā)展和復(fù)浸水對(duì)土質(zhì)的影響。 紅粘土地基處理基本同膨脹巖土相同，只是紅粘土的收縮變形最為突出，故在具體處理時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，采取具體有效措施。9.3 軟土軟土一般是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2007)對(duì)軟土定義為:天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、

25、泥炭質(zhì)土等。天然軟土主要分布于沿海灘地、河口三角洲以及內(nèi)陸河、湖、港地區(qū)及其附近。9.3 軟土9.3.1 軟土的成因軟土根據(jù)其沉積環(huán)境不同，有以下幾種成因類型: (1)濱海沉積軟土。在表層廣泛分布一層由近代各種營(yíng)力作用生成的厚度為03.0m、黃褐色粘性土硬殼。下部淤泥多呈深灰色或灰綠色，間夾薄層粉砂。常有貝殼及海生物殘骸。 (2)湖泊沉積軟土。是近代淡水盆地和咸水盆地的沉積。其物質(zhì)來(lái)源與周圍巖性基本一致，在穩(wěn)定的湖水期逐漸沉積而成。沉積物中夾有粉砂顆粒，有明顯層理。淤泥結(jié)構(gòu)松散，呈暗灰、灰綠或暗黑色，表層硬層不規(guī)律，厚04m，時(shí)而有泥炭透鏡體。淤泥厚度一般10m左右，最厚可達(dá)5m. (3)河灘

26、沉積軟土。主要包括河漫灘相沉積和牛軛湖相沉積.成層情況較為復(fù)雜，其成分不均勻，走向和厚度變化大，平面分布不規(guī)則。軟土常呈帶狀或透鏡狀，間與砂或泥炭互層，厚度不大，一般小于10m。 (4)沼澤沉積軟土。是在地下水、地表水排泄不暢的低洼地帶，且蒸發(fā)量不足以干化淹水地面的情況下形成的沉積物。多伴以泥炭，常出露于地表，下部分布有淤泥層或淤泥與泥炭互層。 此外，在山區(qū)也時(shí)有分布，但分布規(guī)律較為復(fù)雜，一般可以從沉積環(huán)境、水文地質(zhì)條件、古地理環(huán)境、地表特征、人類活動(dòng)幾方面去鑒別；在平原江、河附近及人工渠附近由于人工疏通航道等原因也會(huì)有軟土存在。 9.3 軟土9.3.2 軟土的工程性質(zhì) 大量的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)軟土

27、有以下主要特征: 細(xì)顆粒成分多、孔隙比大、天然含水量高、壓縮性高、有機(jī)質(zhì)含量高、成土年代較近、強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小。所以在通常情況下，軟土有如下特征指標(biāo): (I)小于0.075mm粒徑的土粒占土樣總重50%以上； (2)天然孔隙比大于1.0； (3)天然含水量大于該土的液限； (4)壓縮系數(shù)在0.5MPa-1以上； (5)不排水抗剪強(qiáng)度小于30kPa； (6)滲透系數(shù)小于10-6cm/s ； (7)靈敏度在34之間。 9.3 軟土 由此歸納，軟土具以下工程性質(zhì)特征: 觸變性。軟土具有觸變特征，當(dāng)原狀土受到振動(dòng)以后，破壞了結(jié)構(gòu)連接，降低了土的強(qiáng)度或很快地使土變成稀釋狀態(tài)。觸變性的大小，常用靈敏度a

28、sd來(lái)表示。軟土的asd一般在34之間，也有達(dá)89的。因此，當(dāng)軟土地基受振動(dòng)荷載后，易產(chǎn)生側(cè)向及基底面兩側(cè)擠出等現(xiàn)象。 高壓縮性。由室內(nèi)壓縮試驗(yàn)得知，軟土的大部分壓縮變形發(fā)生在垂直壓力為100kPa左右。反映在建筑物的沉降方面為沉降變形量大。 低強(qiáng)度。不排水抗剪強(qiáng)度小于30kPa，承載力小于100kPa。若要提高軟土的強(qiáng)度，則必須改善其固結(jié)排水條件。 低透水性。軟土透水性弱，一般垂直方向滲透系數(shù)在asd之間，對(duì)地基排水固結(jié)不利，反映在建筑物沉降延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。同時(shí)，在加載時(shí)期，地基中常出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，影響地基的強(qiáng)度。 流變性。軟土除排水固結(jié)引起變形外，在剪應(yīng)力作用下，土體還會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的

29、剪切變形。對(duì)于邊坡、堤岸、碼頭等穩(wěn)定性不利。 不均勻性。軟土具有微細(xì)和高分散的顆粒組成，粘粒層中多局部以粉粒為主，平面分布上有所差異，垂直方向上具明顯分選性，作為建筑物地基，則易產(chǎn)生差異沉降。9.3 軟土各類軟土的工程性質(zhì)指標(biāo)及主要軟土地區(qū)不同成因類型的軟土工程性質(zhì)指標(biāo)分別見(jiàn)表9-10和表9-11。 9.3 軟土9.3.3軟土的勘察評(píng)價(jià)要點(diǎn) (1)通過(guò)工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查、勘探查明: 軟土成因類型、成層條件、分布規(guī)律、層理特征、水平向和垂直向的不均勻性， 地表硬殼層的分布深度、下伏硬土層或基巖的埋深與起伏； 固結(jié)歷史、應(yīng)力水平和結(jié)構(gòu)破壞對(duì)強(qiáng)度和變形的影響； 微地貌形態(tài)和暗埋的塘、濱、溝、坑穴的分

30、布、埋深及其填土的情況； 開(kāi)挖、回填、支護(hù)、工程降水、打樁、沉井等對(duì)軟土應(yīng)力狀態(tài)、強(qiáng)度和壓縮性的影響； 當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)。 (2)通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)和一些原位測(cè)試方法查明軟土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。 (3)確定軟土承載力。 確定軟土承載力是采取軟土處理方案的基礎(chǔ)。軟土地基承載力應(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、原位測(cè)試和當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)，并結(jié)合以下因素綜合確定。其中，用變形控制原則比按強(qiáng)度控制原則更重要。 軟土成層條件、應(yīng)力歷史、結(jié)構(gòu)性、靈敏度等力學(xué)特性和排水條件； 上部結(jié)構(gòu)的類型、剛度、荷載性質(zhì)和分布，對(duì)不均勻沉降的敏感性； 基礎(chǔ)的類型、尺寸、埋深、剛度等； 施工方法和程序； 采用預(yù)壓排水處理的地基，應(yīng)考慮軟土固結(jié)排水后強(qiáng)

31、度的增長(zhǎng)。 (4)驗(yàn)算地基沉降變形量?？刹捎梅謱涌偤头ㄓ?jì)算，并乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，也可采用應(yīng)力歷史法計(jì)算沉降量，再根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，必要時(shí)應(yīng)考慮軟土的次固結(jié)效應(yīng)。 (5)提出基礎(chǔ)形式和持力層的建議，對(duì)于上為硬層，下為軟土的雙層土地基應(yīng)進(jìn)行下臥層驗(yàn)算。(6)提出軟土地基處理的措施。 9.3 軟土建造在軟土地基上的建筑物易產(chǎn)生較大沉降或不均勻沉降，且沉降穩(wěn)定往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間，所以在軟土地基上建造建筑物，必須慎重對(duì)待。在設(shè)計(jì)上除了加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度外，可對(duì)軟土地基采取以下一些處理措施:充分利用軟土地基表層的密實(shí)土層稱硬殼層，其厚度約為12m)作為基礎(chǔ)的持力層，基礎(chǔ)盡可能淺埋(但需驗(yàn)算下臥層強(qiáng)度)。

32、減少建筑物對(duì)地基土的附加壓力，采用架空地面，減少回填土重量，設(shè)置地下室等。 采用換土墊層(砂墊層)與樁基，提高地基承載力。 采用砂井預(yù)壓，使土層排水固結(jié)。 可采用高壓噴射、深層攪拌、粉體噴射等方法，將土粒膠結(jié)，從而改善土的工程性質(zhì)，形成復(fù)合地基，以提高承載力。9.4 混合土9.4.1 混合土的性質(zhì) 由細(xì)顆粒土和粗顆粒土混雜且缺乏中間顆粒的土，應(yīng)判定為混合土。當(dāng)碎石土中顆粒小于0.075mm的細(xì)粒土質(zhì)量超過(guò)總質(zhì)量的25%時(shí)，應(yīng)定名為粗?；旌贤?；當(dāng)粉土或黏性土中粒徑大于2mm的粗顆粒土質(zhì)量超過(guò)總質(zhì)量的25%時(shí)，應(yīng)定名為細(xì)?；旌贤痢?混合土是由坡積、洪積、冰水沉積形成的，在顆粒分布曲線形態(tài)上反映出的

33、是不連續(xù)狀。混合土因其成分復(fù)雜多變，各種成分粒徑相差懸殊，所以其性質(zhì)變化很大。一般來(lái)說(shuō)，混合土的性質(zhì)主要取決于土中粗、細(xì)顆粒含量的比例，粗粒的大小及其相互接觸關(guān)系以及細(xì)粒土的狀態(tài)。經(jīng)驗(yàn)和專門研究表明:黏性土、粉土中的碎石組分的質(zhì)量只有超過(guò)總質(zhì)量的25%時(shí)，才能起到改善土的工程性質(zhì)的作用；在碎石土中，當(dāng)黏粒組分的質(zhì)量大于總質(zhì)量的25%時(shí)，則對(duì)碎石土的工程性質(zhì)有明顯影響，特別是當(dāng)含水量較大時(shí)。9.4 混合土9.4.2混合土的勘察9.4.2.1混合土的勘察內(nèi)容 (1)查明地形地貌特征，混合土的成因、分布，下伏土層或基巖的埋藏條件。 (2)查明混合土的組成、均勻性及其在水平方向、垂直方向上的變化規(guī)律。

34、 (3)查明混合土是否具有濕陷性、膨脹性。9.4.2.2 勘察工作布置 (1)勘探點(diǎn)的間距和勘探孔的深度應(yīng)在滿足各類工程的勘察基本要求的基礎(chǔ)上適當(dāng)加密加深。 (2)應(yīng)布置一定數(shù)量探井，并應(yīng)采取大體積土試樣進(jìn)行顆粒分析和物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)定。 (3)對(duì)粗?；旌贤烈瞬捎脛?dòng)力觸探試驗(yàn)，并應(yīng)有一定數(shù)量的鉆孔或探井試驗(yàn)。 (4)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)的承壓板和現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)的剪切面的直徑都應(yīng)大于試驗(yàn)土層最大粒徑的5倍，載荷試驗(yàn)的承壓板面積不應(yīng)小于0.5m2，直剪試驗(yàn)的剪切面積不宜小于0.25m2。 9.4 混合土9.4.3混合土的巖土工程評(píng)價(jià)9.4.3.1混合土的承載力混合土的承載力應(yīng)采用載荷試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)并結(jié)合當(dāng)

35、地經(jīng)驗(yàn)確定。9.4.3.2混合土穩(wěn)定性評(píng)價(jià)對(duì)于混合土層，應(yīng)充分考慮到其下伏地層的性質(zhì)及層面坡度，驗(yàn)算地基的整體穩(wěn)定性，對(duì)于含有巨大顆粒的混合土，尤其是粒間填充不密實(shí)或?yàn)檐浲脸涮顣r(shí)，應(yīng)考慮巨石的震動(dòng)或滑動(dòng)對(duì)地基穩(wěn)定性的影響。9.4.3.3混合土邊坡 混合土邊坡的容許坡度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。對(duì)重要工程應(yīng)進(jìn)行專門試驗(yàn)研究。 關(guān)于混合土的地基處理，應(yīng)根據(jù)具體工程特點(diǎn)，考慮技術(shù)上可靠及經(jīng)濟(jì)上合理性采取避開(kāi)或相適應(yīng)處理措施。9.5 填土 由于人類活動(dòng)面堆填的土，統(tǒng)稱為填土。在我國(guó)大多數(shù)城市的地表面，普遍覆蓋著一層人工雜土堆積層。這種填土無(wú)論其物質(zhì)組成、分布特征和工程性質(zhì)均相當(dāng)復(fù)雜，且具有地區(qū)性特

36、點(diǎn)。例如，上海地區(qū)多暗濱、暗塘、暗井，常用土和垃圾回填，含有大量的腐殖質(zhì)；福州市表層為瓦礫填土，其下部常見(jiàn)一種粘性土質(zhì)填土。在舊河道、舊湖塘地帶，可見(jiàn)一種與淤泥混雜堆填的軟弱填土，呈流動(dòng)或飽和狀態(tài)。又如，西安市由于古城興衰、戰(zhàn)爭(zhēng)等，普遍覆蓋一層填土，厚度26m，多為瓦礫素土，其間密布古井滲坑，周圍土體呈黑綠色。9.5 填土9.5.1 填土的分類 根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式，可將填土分為素填土、雜填土、沖填土和壓實(shí)填土四類。9.5.1.1素填土 由碎石土、砂土、粉土和粘性土等一種或幾種土質(zhì)組成，不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少的土，稱為素填土。 (1)按主要組成物質(zhì)分為: 碎石素填土； 砂性素填土； 粘性素填

37、土。 (2)按堆填時(shí)間分為: 老填土:當(dāng)主要組成物質(zhì)為粗顆粒，堆填時(shí)間在10a以上者；或主要組成物質(zhì)為細(xì)顆粒，堆填時(shí)間在20a以上者，均稱為老填土。 新填土:堆填年限低于上述規(guī)定者，稱為新填土。 素填土的承載力取決于它的均勻性的密實(shí)度。在堆填過(guò)程中，未經(jīng)人工壓實(shí)時(shí)，一般密度較差，不宜做天然地基:但堆積時(shí)間較長(zhǎng)，由于土的自重壓密作用，也能達(dá)到一定的密實(shí)度。如堆積時(shí)間超過(guò)10a的粘性土，超過(guò)5a的粉土，超過(guò)2a的砂土，均具有一定的強(qiáng)度和密實(shí)度，可以作為一般建筑物的天然地基。 9.5 填土9.5.1.2雜填土 含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。 按組成物質(zhì)和特征分為: (1)建筑垃圾土

38、:主要為碎磚、瓦礫、朽木等建筑垃圾組成，有機(jī)物含量較少。 (2)工業(yè)廢料土:由現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的廢渣、廢料堆積而成，如礦渣、煤渣、電石渣等以及其他工業(yè)廢料夾少量土類組成。 (3)生活垃圾土:填土中由大量從居民生活中拋棄的廢物，諸如爐灰、布片、菜皮、陶瓷片等雜物夾土類組成，一般含有機(jī)質(zhì)和未分解的腐殖質(zhì)較多。 9.5 填土9.5.1.3沖填土 沖填土也叫次填土，是由水力沖填泥砂形成的填土。 沖填土是我國(guó)沿海一帶常見(jiàn)的填土之一。主要是由于整治或疏通江河航道，或因工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要填平或填高江河附近某些地段時(shí)用高壓泥漿泵將挖泥船挖出的泥砂，通過(guò)輸泥管，排送到需要填高地段及泥砂堆積區(qū)而成。上海黃浦江、天津的海河

39、塘沽、廣州的珠江等河流兩岸及濱海地段不同程度分布有這種填土。9.5.1.4壓實(shí)填土 素填土經(jīng)過(guò)分層壓實(shí)(或夯實(shí))稱為壓實(shí)填土。壓實(shí)填土在筑路、壩堤等工程中經(jīng)常涉及。9.5 填土9.5.2 填土的工程性質(zhì) 填土的工程性質(zhì)和天然沉積土比較起來(lái)有很大的不同。由于堆填時(shí)間、環(huán)境，特別是物質(zhì)來(lái)源和組成成分的復(fù)雜和差異，造成填土性質(zhì)很不均勻，分布和厚度變化缺乏規(guī)律，帶有極大的人為偶然性，往往在很小的范圍內(nèi)，填土的質(zhì)量密度會(huì)在垂直方向和水平方向變化較大。 填土往往是一種欠壓密土，具有較高的壓縮性，在干燥和半干燥地區(qū)，干或稍濕的填土往往具有濕陷性。 因此，填土的工程地質(zhì)性質(zhì)主要包括以下幾方面: 9.5 填土9

40、.5.2.1不均勻性 填土由于物質(zhì)來(lái)源、組成成分的復(fù)雜和差異，分布范圍和厚度變化缺乏規(guī)律性，所以，不均勻性是填土的突出特點(diǎn)，而且在雜填土和沖填土中表現(xiàn)更加顯著。例如，沖填土在泥的出口處，沉積的土粒較粗，甚至有石塊，順著出口向外圍土粒則逐漸變細(xì)，并且在沖填過(guò)程中，由于泥砂來(lái)源的變化，造成沖填土在縱橫方向上的不均勻性，故沖填土層多呈透鏡體狀或薄層狀出現(xiàn)。9.5.2.2濕陷性 填土由于堆填時(shí)未經(jīng)壓實(shí)，所以土質(zhì)疏松，孔隙發(fā)育，當(dāng)浸水后會(huì)產(chǎn)生附加下陷，即濕陷。通常，新填土比老填土濕陷性強(qiáng)，含有爐灰和變質(zhì)爐灰的雜填土比素填土濕陷性強(qiáng)，干旱地區(qū)填土的濕陷性比氣候潮濕、地下水位高的地區(qū)濕陷性強(qiáng)。 9.5 填土

41、9.5.2.3自重壓密性 填土屬欠固結(jié)土，在自身重量和大氣降水下滲的作用下有自行壓密的特點(diǎn)，壓密所需的時(shí)間隨填土的物質(zhì)成分不同而有很大的差別，例如，由粗顆粒組成的砂和碎石類素填土，一般回填時(shí)間在25a即可達(dá)到自重壓密基本穩(wěn)定；而粉土和粘性土質(zhì)的素填土則需515a才能達(dá)到基本穩(wěn)定。建筑垃圾和工業(yè)廢料填土的基本穩(wěn)定時(shí)間需210a；而含有大量有機(jī)質(zhì)的生活垃圾填土的自重壓密穩(wěn)定時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)30a以上。沖填土的自重壓密穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)，可達(dá)幾十年甚至上百年。9.5 填土9.5.2.4壓縮性大，強(qiáng)度低 填土由于密度小，孔隙度大，結(jié)構(gòu)性很差，故具有高壓縮性和較低的強(qiáng)度。在密度相同的條件下，填土的變形模量比天然土低

42、很多(圖9-5)，并且，隨著含水量的增大，壓縮模量急劇降低(圖9-6 )。對(duì)于雜填土而言，當(dāng)建筑垃圾土的組成物以磚塊為主時(shí)，則性能優(yōu)于以瓦片為主的土；而建筑垃圾土和工業(yè)廢料土一般情況下性能優(yōu)于生活垃圾土，這是因?yàn)樯罾廖镔|(zhì)成分雜亂，含大量有機(jī)質(zhì)和未分解或半分解狀態(tài)的植物質(zhì)。對(duì)于沖填土，則是由于其透水性弱，排水固結(jié)差，土體呈軟塑或流塑狀態(tài)之故。 9.5 填土圖9-5 土的變形模量與干密度的關(guān)系、填土；天然土()圖9-6 填土變形模量與含水量的關(guān)系9.5 填土9.5.3 填土的勘察評(píng)價(jià)要點(diǎn)9.5.3.1填土勘察 填土勘察的主要內(nèi)容有: (1)搜集資料，調(diào)查地形和地物的變遷，查明填土來(lái)源、堆積年

43、限和堆積方式。 (2)查明填土的分布范圍、厚度、物質(zhì)成分、顆粒級(jí)配及其均勻性、密實(shí)性，壓縮性和濕陷性。 (3)判定地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性及其與相鄰地表水體的水力影響。 (4)確定沖填土在沖填期間的排水條件，沖填完成后的固結(jié)條件、固結(jié)性能和固結(jié)狀態(tài)。 (5)查明填土的工程特性指標(biāo)。主要采用以下測(cè)試方法確定: 填土的均勻性和密實(shí)度宜采用觸探法，并輔以室內(nèi)試驗(yàn)； 填土的壓縮性、濕陷性宜采用室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)； 雜填土的密度試驗(yàn)宜采用大容積法； 對(duì)壓實(shí)填土，在壓實(shí)前應(yīng)測(cè)定填料的最優(yōu)含水量和最大干密度，壓實(shí)后應(yīng)測(cè)定其干密度，計(jì)算壓實(shí)系數(shù)。9.5 填土9.5.3.2填土工程評(píng)價(jià) 填土巖土工程評(píng)價(jià)

44、應(yīng)包括以下內(nèi)容: (1)闡明填土的成分、分布和堆積年代，判定地基均勻性、壓縮性和密實(shí)度；必要時(shí)應(yīng)按厚度、強(qiáng)度和變形特性分層或分區(qū)評(píng)價(jià)。 (2)對(duì)于堆積年限較長(zhǎng)的素填土、沖填土及由建筑垃圾和性能穩(wěn)定的工業(yè)廢料組成的雜填土，當(dāng)較均勻和較密實(shí)時(shí)可作為天然地基。由有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對(duì)基礎(chǔ)有腐蝕性的工業(yè)廢料組成的雜填土不宜作為天然地基。 (3)確定填土地基承載力。按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或室內(nèi)土工試驗(yàn)、原位測(cè)試綜合確定。 (4)當(dāng)填土底面的天然坡度大于20%時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。9.5 填土9.5.3.3提出填土地基處理的措施 (1)換土墊層法。 (2)表層壓實(shí)法。處理輕型低層建筑物地基時(shí)，可采用人力夯或機(jī)械夯

45、、平碾式振動(dòng)碾，對(duì)表層疏松填土進(jìn)行人工壓實(shí)。 (3)灰土樁。 (4)砂樁擠密。9.6 多年凍土巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)對(duì)多年凍土的定義為:含有固態(tài)水、凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)二年或二年以上的土。當(dāng)溫度條件改變時(shí)，多年凍土的物理力學(xué)性質(zhì)隨之改變，并可產(chǎn)生凍脹、融陷、熱融滑塌等現(xiàn)象。9.6.1 多年凍土的一般性質(zhì)對(duì)多年凍土的工程性質(zhì)起主要作用的是冰的含量及其存在形式。但是凍土中的含冰量是極不穩(wěn)定的，隨著濕度的升降，冰的含量劇烈變化，從而導(dǎo)致凍土的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的顯著變化。凍土的含水性通常用總含水量表示。即：9.6 多年凍土多年凍土為不透水層，具有牢固的冰晶膠結(jié)聯(lián)結(jié)，從而具有較高的力學(xué)

46、性能。抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度均較高，但受濕度和總含水量的變化及荷載作用時(shí)間長(zhǎng)短的影響；內(nèi)摩擦角很小，可近似把多年凍土看作理想的粘滯體；在短期荷載作用下，壓縮性很低，類似于巖石，可不計(jì)算變形，但在長(zhǎng)期荷載作用下，凍土的變形增大，特別是溫度在近似零度時(shí)，變形會(huì)更突出。9.6 多年凍土9.6.2 多年凍土的凍脹性和融陷性9.6.2.1凍脹性 土凍結(jié)時(shí)體積膨脹，在于水在轉(zhuǎn)化為冰時(shí)體積膨脹，從而使土的孔隙度增大。如果土中的原始孔隙空間足以容納水在凍結(jié)時(shí)所增大的體積，則凍脹不會(huì)發(fā)生；只有在土的原始飽和度很高或有新的水分補(bǔ)充時(shí)才會(huì)發(fā)生凍脹。所以對(duì)凍脹性的理解應(yīng)為:土凍結(jié)時(shí)體積隨之增大的性能。因此，常用體積的相對(duì)

47、變化量?jī)雒浡?)來(lái)表示。即 (9-16) 9.6 多年凍土 土的凍脹性與含水量有關(guān)，當(dāng)含水量低到一定程度時(shí)，土在凍結(jié)過(guò)程中將不表現(xiàn)出凍脹性，此含水量界限值稱為起始凍脹含水量。它隨土的分散度不同而異，一般情況下，隨顆粒組成中粗粒組的增加而降低。9.6.2.2 融陷性融陷性對(duì)多年凍土地基的評(píng)價(jià)有著重要的意義。前面已經(jīng)論及凍土的凍脹性，是在土凍結(jié)過(guò)程中表現(xiàn)出的性能，而融陷性，則是在土融化過(guò)程中表現(xiàn)出的性能，即融陷性是凍土在融化過(guò)程中，由于固態(tài)冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)水時(shí)體積縮小的性能。在融化過(guò)程中，土粒間聯(lián)結(jié)消弱、水分排出，在自重壓力下，特別是在外部荷載作用下，多年凍土可能產(chǎn)生較大的壓縮變形。多年凍土的融陷性可

48、用室內(nèi)無(wú)側(cè)脹壓縮試驗(yàn)測(cè)得的融陷系數(shù)和土的總含水量、干密度來(lái)評(píng)價(jià)。巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)通過(guò)土的類別、總含水量、融化后潮濕程度綜合評(píng)價(jià)多年凍土的融陷性 .9.6 多年凍土9.6.3多年凍土的不良地質(zhì)現(xiàn)象9.6.3.1伴隨著凍結(jié)過(guò)程發(fā)生的凍土的不良地質(zhì)現(xiàn)象(1)凍脹現(xiàn)象。以凍脹丘和拔石為主要現(xiàn)象。(2)厚層地下冰。在粘性土的多年凍土上限附近，?？捎鲆?jiàn)一層厚度不等的較純的地下冰層。在山坡下部和一些負(fù)地形部位，地下冰層的厚度有時(shí)可達(dá)到幾十厘米，甚至23m。它們是在年復(fù)一年的凍結(jié)凝成冰過(guò)程中形成的。(3)冰椎。冬季在河流水溪河床部位，由于水面封凍，過(guò)水?dāng)嗝鏈p小形成阻塞壓力，一旦壓力

49、大于冰層強(qiáng)度，河水便沖破冰層溢流于冰面形成河冰椎。若以地下水為水源，則形成泉冰椎；冰椎常常阻塞交通，危及行車安全，毀壞工程建筑物。(4)寒凍石流。寒凍風(fēng)化形成的碎石在斜坡上由于凍融過(guò)程中的重力和流水作用順坡向下，形成寒凍石流。(5)寒凍裂隙。在寒冬季節(jié)的低溫作用下，土石表面的收縮應(yīng)力大于土石的內(nèi)聚強(qiáng)度，使其開(kāi)裂。 9.6 多年凍土9.6.3.2伴隨融化過(guò)程發(fā)生的凍土的不良地質(zhì)現(xiàn)象(1)熱融沉陷和熱融湖塘。當(dāng)厚層地下冰消融時(shí)，地表發(fā)生沉陷，形成垂直下陷的凹地的過(guò)程稱為熱融沉陷。當(dāng)這些熱融沉陷凹地被地表水或地下水注滿時(shí)就形成了熱融湖塘。(2)熱融滑塌。在有厚層地下冰分布的斜坡上，當(dāng)坡腳處的地下冰在

50、夏季暴露面發(fā)生融化時(shí)，其上覆融土及植被失去支撐而塌落，掩蓋了坡腳及其兩側(cè)暴露的冰層，同時(shí)卻暴露了上方的地下冰層，使它發(fā)生融化，產(chǎn)生新的塌落，如此反復(fù)滑塌，一直向斜坡上方發(fā)展，形成融凍滑塌。融凍滑塌體形成的稀泥物質(zhì)常順坡向下流動(dòng)掩埋道路、壅塞橋涵，使路基濕軟，危害其下方和坡上方建筑的穩(wěn)定和安全。(3)融凍泥流。緩坡上的細(xì)粒土，由于凍融作用而結(jié)構(gòu)破壞，又因下伏凍土層阻隔，土中水分不能下滲，從而使土飽和甚至成為泥漿，沿層面順坡向下蠕動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為融凍泥流。它有表層泥流和深層泥流兩種。表層泥流分布廣、規(guī)模小、流動(dòng)快；深層泥流以地下冰或多年凍土層為滑動(dòng)面，長(zhǎng)達(dá)幾百米，寬幾十米，移動(dòng)速度緩慢。融凍泥流極

51、大地威脅著其下方的工程設(shè)計(jì)及建筑物安全。9.6 多年凍土9.6.4 多年凍土的勘察評(píng)價(jià)要點(diǎn)9.6.4.1運(yùn)用工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查查明的內(nèi)容(1)多年凍土的分布范圍、上限深度； (2)多年凍土的類型、厚度、總含水量、構(gòu)造特征，物理力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)； (3)多年凍土層上水、層間水、層下水的賦存形式、相互關(guān)系及其對(duì)工程的影響； (4)多年凍土的融沉性分級(jí)和季節(jié)融化層土的凍脹性分級(jí)； (5)厚層地下冰、冰椎、冰丘、凍土沼澤，熱融滑塌、熱融湖塘、融凍泥流等不良地質(zhì)作用的形態(tài)特征、形成條件、分布范圍、發(fā)生發(fā)展規(guī)律及其對(duì)工程的危害程度。 9.6 多年凍土9.6.4.2勘探點(diǎn)間距與深度應(yīng)結(jié)合工程和地區(qū)的實(shí)際情況布

52、置 (1)多年凍土地區(qū)勘探點(diǎn)間距，在滿足巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001 )中對(duì)各類巖土工程勘察基本要求的同時(shí)，應(yīng)予以適當(dāng)加密。特別是在初步勘察和詳細(xì)勘察階段要引起注意。 (2)勘探孔深度布置要滿足下列要求: 對(duì)保持凍結(jié)狀態(tài)設(shè)計(jì)的地基，不應(yīng)小于基底以下2倍基礎(chǔ)寬度，對(duì)樁基應(yīng)超過(guò)樁端以下35m； 對(duì)逐漸融化狀態(tài)和預(yù)先融化狀態(tài)設(shè)計(jì)的地基，應(yīng)符合非凍土地基的要求； 無(wú)論何種設(shè)計(jì)原則，勘探孔的深度均宜超過(guò)多年凍土上限深度的1.5倍；在多年凍土的不穩(wěn)定地帶，應(yīng)查明多年凍土下限深度，當(dāng)?shù)鼗鶠轱柋鶅鐾粱蚝帘鶎訒r(shí)，應(yīng)穿透該層。9.6 多年凍土9.6.4.3多年凍土的勘探測(cè)試應(yīng)滿足的要求 (1)多年

53、凍土地區(qū)鉆探宜縮短施工時(shí)間，宜采用大口徑低速鉆進(jìn)，終孔直徑不宜小于0.8mm，必要時(shí)可采用低溫泥漿，并避免在鉆孔周圍造成人工融區(qū)或孔內(nèi)凍結(jié)。 (2)應(yīng)分層測(cè)定地下水位。 (3)保持凍結(jié)狀態(tài)設(shè)計(jì)地段的鉆孔，孔內(nèi)測(cè)溫工作結(jié)束后應(yīng)及時(shí)回填。 (4)取樣的豎向間隔，除應(yīng)滿足規(guī)范相應(yīng)要求外，在季節(jié)融化層還應(yīng)適當(dāng)加密，試樣在采取、搬運(yùn)、貯藏、試驗(yàn)工程中應(yīng)避免融化。 (5)試驗(yàn)項(xiàng)目除按常規(guī)要求外，應(yīng)根據(jù)需要，進(jìn)行總含水量、體積含冰量、相對(duì)含冰量、未凍水含量、凍結(jié)溫度、導(dǎo)熱系數(shù)、凍脹量、融化壓縮等項(xiàng)目的試驗(yàn)；對(duì)鹽漬化多年凍土和泥炭化多年凍土，應(yīng)分別測(cè)定易溶鹽含量和有機(jī)質(zhì)含量。9.6 多年凍土9.6.4.4多年

54、凍土巖土工程評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容 (1)查明多年凍土的物理力學(xué)性質(zhì)、總含水量、融陷性分級(jí)。 (2)確定地基承載力應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗(yàn)，按下述要求綜合確定: 對(duì)安全等級(jí)為甲級(jí)建筑物的應(yīng)采用載荷試驗(yàn)或其他原位試驗(yàn)方法結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)綜合確定。 對(duì)于安全等級(jí)為乙級(jí)建筑物的宜采用載荷試驗(yàn)或其他原位試驗(yàn)確定。當(dāng)無(wú)條件時(shí)，對(duì)保持凍結(jié)狀態(tài)的地基，可根據(jù)凍土的物理力學(xué)性質(zhì)和地溫狀態(tài)，按表9-20確定；對(duì)于容許融化的地基，應(yīng)采用融化土地基的承載力，按實(shí)測(cè)成果確定。 對(duì)丙級(jí)建筑物可根據(jù)鄰近建筑的經(jīng)驗(yàn)確定。 (3)除次要工程外，建筑物宜避開(kāi)飽冰凍土、含土冰層地段和冰椎、冰丘、熱融湖、厚層地下冰，融區(qū)與多年凍土區(qū)之間的過(guò)渡

55、帶，宜選擇堅(jiān)硬巖層、少冰凍土和多冰凍土地段以及地下水位或凍土層上水位低的地段和地形平緩的高地。9.6 多年凍土表9-20 多年凍土地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值土的名稱基礎(chǔ)底面的月平均最高氣溫()-0.5-1.0-1.5-2.0-3.5(1)塊石600950110012501650(2)圓礫、角礫、礫、粗砂、中砂60075090010501450(3)細(xì)砂、粉砂4505506507501000(4)粉土400450550650850(5)粘性土350500450500700(6)飽和凍土2503003504005509.6 多年凍土9.6.4.5 提出多年凍土地區(qū)的地基處理措施多年凍土地區(qū)地基處理措施應(yīng)根據(jù)

56、建筑物的特點(diǎn)和凍土的性質(zhì)選擇適宜有效的方法。一般選擇以下處理方法: (1)保護(hù)凍結(jié)法，宜用于凍層較厚、多年地溫較低和多年凍土相對(duì)穩(wěn)定的地帶，以及不采暖的建筑物和富冰凍土、飽冰凍土、含土冰層的采暖建筑物或按容許融化法處理有困難的建筑物。 (2)容許融化法的自然融化，宜用于地基總?cè)谙萘坎怀^(guò)地基容許變形值的少冰凍土或多冰凍土地基；容許融化法的預(yù)先融化宜用于凍土厚度較薄、多年地溫較高、多年凍土不穩(wěn)定的地帶的富冰凍土、飽冰凍土和含冰土層地基，并可采用人工融化壓密法或挖除換填法進(jìn)行處理。9.7 膨脹巖土膨脹巖土是指含有大量親水礦物，濕度變化時(shí)有較大的體積變化，變形約束時(shí)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力的巖土，包括膨脹巖

57、和膨脹土。根據(jù)累積資料，我國(guó)膨脹巖土的分布、成因及地質(zhì)年代特征列于表9-21。 根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)中有關(guān)規(guī)定，具有下列特征的巖土可初判為膨脹土或膨脹巖。9.7.1膨脹土 (1)多分布在二級(jí)或二級(jí)以上階地、山前丘陵和盆地邊緣； (2)地形平緩，無(wú)明顯自然陡坎， (3)常見(jiàn)淺層滑坡、地裂，新開(kāi)挖的路塹、邊坡、基槽易發(fā)生坍塌； (4)裂縫發(fā)育，方向不規(guī)則，常有光滑面和擦痕，裂縫中常充填灰白、灰綠色粘土； (5)干時(shí)堅(jiān)硬，遇水軟化，自然條件下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)； (6)自由膨脹率一般大于40%； (7)未經(jīng)處理的建筑物成群破壞，低層較多層嚴(yán)重，剛性結(jié)構(gòu)較柔性結(jié)構(gòu)嚴(yán)重； (8

58、)建筑物開(kāi)裂多發(fā)生在旱季，裂縫寬度隨季節(jié)變化。9.7 膨脹巖土9.7.2膨脹巖 (1)多見(jiàn)于伊利石含量大于20%的粘土巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖； (2)具有膨脹土(3)(7)特征的巖石。表9-21 中國(guó)膨脹土分布、成因及地質(zhì)年代特征一覽表、地區(qū)成因地質(zhì)年代地貌特征四川成都、廣漢、南充、西昌沖洪積，冰水沉積、殘積級(jí)以上階地，低丘緩坡云南雞街、蒙自、文山?jīng)_積，殘、坡積級(jí)階地斜坡廣西寧明、南寧、貴縣沖、洪積，殘、坡積、級(jí)階地，殘丘、巖溶平原與階地湖北鄖縣、襄樊、荊門、枝江洪、沖積，湖湘沉積，坡、殘積級(jí)以上階地，山前丘陵安徽合肥、淮南沖、洪積，洪積級(jí)階地，垅崗，級(jí)階地河南平頂山、南陽(yáng)湖湘沉積，沖洪積山前緩坡

59、、垅崗山東泗水、臨沂、泰安坡洪積，坡、殘積，沖積，洪積，湖相沉積斜坡地形、一級(jí)階地、河谷平原階地、山前緩坡陜西康平、漢中、安康殘坡積，洪積，沖積級(jí)以上階地、盆地和階地、垅崗9.7 膨脹巖土由于膨脹巖土性質(zhì)復(fù)雜，許多問(wèn)題仍在研究之中。對(duì)于膨脹巖的判定，尚無(wú)統(tǒng)一的指標(biāo)和方法，多年來(lái)一直采用綜合判定，即按初判和終判兩步進(jìn)行。膨脹巖土的勘察評(píng)價(jià)，仍然是根據(jù)工程情況及地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)參照膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。當(dāng)膨脹巖做為地基時(shí)，可參照膨脹土的判定方法進(jìn)行。當(dāng)膨脹巖做為其他環(huán)境介質(zhì)時(shí)，其膨脹性的判定無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。如中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所將鈉蒙脫石含量5%6%，鈣蒙脫石含量11%14%作為判定標(biāo)準(zhǔn)；鐵道部第一勘

60、測(cè)設(shè)計(jì)院以蒙脫石含量8%或伊利石含量20%作為判定標(biāo)準(zhǔn)；也有將干燥飽和吸水率25%作為膨脹巖和非膨脹巖的劃分界線。在此主要以膨脹土勘察評(píng)價(jià)為重點(diǎn)內(nèi)容介紹。 9.7 膨脹巖土9.7.2.1 膨脹土的物質(zhì)成分和構(gòu)造特征 膨脹土裂隙發(fā)育，具顯著的遇水膨脹和失水收縮性等特征，是與其物質(zhì)成分與構(gòu)造特征密不可分的。 已有的研究資料表明，我國(guó)膨脹土的粘土礦物以伊利石組礦物為主，蒙脫石組和高嶺石組礦物為輔，粘粒中一般還含一定數(shù)量的綠泥石、針鐵礦及石英。碎屑礦物以石英為主，長(zhǎng)石次之，云母較少；重礦物中以綠簾石、閃石、鋯石、電氣石等不常見(jiàn)。此外，鐵錳質(zhì)結(jié)核普遍可見(jiàn)。在可溶性礦物中，易溶鹽和中溶鹽含量很低，而碳酸鹽