基礎(chǔ)工程-7特殊土地基

第7章特殊土地基1概

述特殊土由于生成時不同的地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因以及次生變化等原因，使一些土類具有特殊的成分、結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)。通常把這些具有特殊工程性質(zhì)的土類稱為特殊土。特殊土的種類很多，并且具有明顯的區(qū)域性特征。常見的特殊土可分為軟土、膨脹土、黃土、鹽漬土、凍土、紅粘土等。主要內(nèi)容軟土膨脹土黃土鹽漬土凍土紅粘土2軟土及其工程性質(zhì)2.1軟土軟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細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。2.2

軟土成因濱海沉積——濱海相、瀉湖相、溺谷相、三角洲相表層廣泛分布一層由近代各種營力作用生成的黃褐色粘性土的硬殼；下部淤泥呈深灰色或灰綠色，間夾薄層粉砂；含有貝殼及海洋生物殘骸6在穩(wěn)定湖水期逐漸沉積而成，沉積物與周圍巖性基本一致；沉積物中夾有粉砂顆粒，呈明顯的層理；淤泥結(jié)構(gòu)松散，呈暗黑或灰黑色，厚度不均勻。（2）湖泊沉積——湖湘、三角洲相7（3）河灘沉積——河漫灘相、牛軛湖相成層情況較復(fù)雜，沉積物成分不均一，變化大，平面分布不規(guī)則；和厚度軟土一般呈帶狀或透鏡狀，有時與砂或泥炭互層。牛軛湖景觀（4）沼澤沉積——沼澤相2.3

我國軟土的分布情況沉積類型主要分布區(qū)濱海沉積溫州樂清彎、連云港等沿海現(xiàn)代海岸地區(qū)湖泊沉積洞庭湖、洪澤湖、太湖等內(nèi)陸湖泊地區(qū)河灘沉積長江、珠江中下游及河口和淮河、松遼平原等沼澤沉積內(nèi)

、東

小興安嶺、江蘇鹽城、泗洪一帶及西南森林地區(qū)2.4

軟土的工程性質(zhì)高含水量，大空隙比壓縮性高

抗剪強度低滲透性差流變性觸變性3膨脹土及其工程性質(zhì)3.1

膨脹土膨脹土是土中粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土。3.2

膨脹土的成因膨脹土沉積型熱液蝕變型殘積（風(fēng)化）型3.2.1

殘積（風(fēng)化）型膨脹土由母巖風(fēng)化產(chǎn)物在原地堆積或在重力作用下沿山坡堆積形成。具有高空隙比、高含水量和強烈脹縮的特點，造成的工程地質(zhì)

最嚴(yán)重。3.2.2

沉積型膨脹土由母巖風(fēng)化產(chǎn)物經(jīng)水流（包括冰川）搬運形成，主要分布在半濕潤、半干旱地區(qū)的沉積盆地中。3.2.3

熱液蝕變型膨脹土由于熱水和溫泉與巖石相互作用導(dǎo)致巖石中長石等礦物分解轉(zhuǎn)化為蒙脫石而形成的膨脹土。分布于近代火山活動頻繁、溫泉熱水發(fā)育的地區(qū)。我國分布地區(qū)：內(nèi)

阿巴旗地區(qū)3.3

膨脹土在我國的分布情況以膨脹土廣泛分布于我國20多個?。ㄊ?、區(qū)），其中、

、云南、廣西的一些地區(qū)最為發(fā)育。3.4

膨脹土的工程性質(zhì)（1）多裂隙性多裂隙構(gòu)成的裂隙結(jié)構(gòu)體及軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生了復(fù)雜的物理力學(xué)效應(yīng)，大大降低了膨脹土的強度，導(dǎo)致膨脹土的工程性質(zhì)。（2）脹縮性——由蒙脫石含量決定吸水膨脹：道路或建筑物產(chǎn)生隆起等變形破壞失水收縮：地基不均勻沉降、路面開裂（3）超固結(jié)性沉積膨脹土在歷史上往往經(jīng)受過上部土層的侵蝕作用形成超固結(jié)土。邊坡開挖卸荷作用裂隙擴展邊坡失穩(wěn)滑動破壞4黃土及其工程性質(zhì)黃土的基本概念黃土是一種產(chǎn)生于第四紀(jì)地質(zhì)歷史時期干旱條件下的沉積物，主要呈黃色或褐黃色。區(qū)分：原生黃土和次生黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著附加下沉，強度也隨之降低的黃土，稱為濕陷性黃土。黃土受水浸濕后，在上覆土層自重應(yīng)力作用下發(fā)生濕陷的稱為自重濕陷性黃土；而需在自重和外荷載共同作用下才發(fā)生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土。214.2

黃土的基本特征顏色以黃色、褐黃色為主；顆粒組成以粉粒為主，含量一般在60%以上；富含碳酸鈣鹽類；天然剖面上具有垂直節(jié)理發(fā)育；一般具有肉眼可見的大孔隙，空隙比常大于1.0；具有濕陷性、易蝕性和易沖刷性等。234.3

黃土的成因（1）風(fēng)成說在內(nèi)陸干旱地區(qū)，高度風(fēng)化的黃土物質(zhì)經(jīng)風(fēng)力搬運向荒漠邊緣推移，當(dāng)遇到異向風(fēng)或降雨時于地面堆積，經(jīng)風(fēng)化成土作用形成黃土。風(fēng)積黃土25（2）水成說早期，隨著盆地四周山坡降水流下并匯集于山間或三角洲處的黃土沖積物，堆積成黃土高原。26（3）多成因說多成因說認(rèn)為各地區(qū)黃土形成的地質(zhì)—地理環(huán)境以及這些環(huán)境的演化歷史是不相同的。前我國學(xué)者提出土殘積假說。流域黃土成因：沖積類型。點：分布于高原和高分水嶺上的黃土274.3

中國黃土的分布我國的黃土面積是世界上最大的，達64萬km2，在西北、中原、華北、華東、東北等地均有分布，但主要集中在

的中游——陜、甘、寧、青及山西、

一帶，其厚度各不相同。284.4

黃土的工程性質(zhì)濕陷性（黃土特有）黃土在自重或外部荷載的作用下，受水浸濕后，因土體結(jié)構(gòu)破壞，而發(fā)生大量劇烈的附加下沉，即形成濕陷。崩解性新黃土孔隙較大，巖性疏松，浸入后很快全部崩解；老黃土孔隙較小，巖性緊密，則需經(jīng)一段時間才崩解；多孔裂隙性黃土具有很高的孔隙度。黃土中的孔隙呈垂直或傾斜的管狀，以垂直為主，上下貫通。29（4）強度衰減性黃土的強度隨含水量的增大而減小。在天然含水率的情況處于較堅硬的狀態(tài)，具有一定的強度。但浸濕后不易干燥，強度急劇下降，過濕則形成彈簧土。（5）滲透性黃土具有大孔隙垂直節(jié)理等特性，其垂直方向的滲透性比水平方向大；但粘粒含量較多的黃土成為透水不良或不透水的土層。5鹽漬土及其工程性質(zhì)5.1

鹽漬土的定義鹽漬土是巖土和堿土的總稱，是指含鹽量超過0.3%的土。按所含鹽類可分為氯鹽漬土、硫酸鹽漬土、碳酸鹽漬土。5.2

鹽的來源與遷移；；鹽的來源①

巖石中鹽類的溶解②

工礦業(yè)廢水的注入③海水的滲入。鹽的遷移風(fēng)力：沙漠等干旱地區(qū)；海水→內(nèi)陸。水流：雨水、冰雪融水等；海水

。5.3

鹽漬土的成因含鹽地表水的蒸發(fā)在

地表蒸發(fā)下，水中鹽分在地表或地表以下的一定深度范圍內(nèi)

，形成鹽漬土。如：戈壁灘中的鹽漬土含鹽的

水含鹽水在土的毛細(xì)作用下上升，如果在毛細(xì)管帶范圍內(nèi)由于地表蒸發(fā)使得濕度降低或因地溫降低，都會使毛細(xì)水中的鹽分析出而生成鹽漬土。含鹽的海水濱海地區(qū)由于受到海潮侵襲、海水倒灌等，在海水蒸發(fā)后鹽分析出留在土中，形成鹽漬土。(4)

鹽湖、沼澤由于新構(gòu)造運動和氣候的變化，一些內(nèi)陸鹽湖或沼干涸，生成大面積的鹽漬土。(5)

人類活動的影響澤工業(yè)廢水中 的鹽類，這些廢水滲入土中，隨著水分的蒸發(fā)，所含鹽分不斷積聚形成鹽漬土。(6)

其他原因風(fēng)將含鹽的砂土吹落到山前戈壁或傾斜平原處，積聚成新鹽漬土層。植物根系汲取鹽分，枯死后，鹽分殘留在土中。5.4

我國鹽漬土的分布鹽漬土在我國分布廣泛，其中青海、、內(nèi)蒙、、等省區(qū)分布比較集中，根據(jù)鹽化程度和鹽分組成可分為：(1)東部濱海鹽土和海涂(2)黃淮海平原的鹽漬土(3)東北平原的鹽漬土半沙漠化地區(qū)的內(nèi)陸鹽土青、新

干旱地區(qū)的鹽土我國鹽漬土分布圖5.4

鹽漬土的工程性質(zhì)(1)

溶陷性鹽漬土浸水后不僅強度降低，而且伴隨著土結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生較大的溶陷變形，危害較大。(2)

鹽脹性含水率較低的內(nèi)陸鹽漬土，在溫度或含水率發(fā)生變化時會產(chǎn)生鹽脹；處于飽和狀態(tài)的鹽漬土（濱海鹽土）不會產(chǎn)生鹽脹現(xiàn)象。(3)

腐蝕性鹽漬土對基礎(chǔ)或 設(shè)施的腐蝕，一般屬于結(jié)晶性腐蝕，可分為物理腐蝕和化學(xué)腐蝕物理腐蝕：鹽類結(jié)晶產(chǎn)生膨脹力，使得結(jié)構(gòu)物由表及里逐漸疏松剝落。化學(xué)腐蝕：Cl-、SO42-等離子與混凝土材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而使 的鋼筋銹蝕。6凍土及其工程性質(zhì)6.1凍土概述凍土一般是指溫度在0℃或0℃以下，并含有冰的各種巖土。按巖土凍結(jié)時間的長短，凍土又可分為多年凍土與季節(jié)性凍土。6.2

凍土結(jié)構(gòu)特征凍土是由礦物顆粒、冰、未凍水、氣體組成的復(fù)雜的多相體系。礦物顆粒 凍土強度冰 凍土結(jié)構(gòu)及性質(zhì)未凍水

土的融態(tài)、塑態(tài)、凍結(jié)狀態(tài)6.3

凍土的成因凍土形成以物理風(fēng)化為主，而且進行得很緩慢，只有凍融交替時稍為顯著，生物、化學(xué)風(fēng)化作用亦非常微弱，元素遷移不明顯，粘粒含量少，普遍存在著粗骨性。高山凍漠土粘粒的K2O含量很高，可達50g/kg，說明脫鉀不深，礦物處于初期風(fēng)化階段。凍土成土

短，呈現(xiàn)出原始土壤形成階段的特征。6.4

我國凍土的分布特征我國的凍土主要分布于高海拔、高緯度地區(qū)。多年凍土主要分布于東 小興安嶺、青藏高原、天山總以及阿爾泰山等地區(qū)，總面積約為215萬km2，約占面積的22%；季節(jié)性凍土遍布長江流域以北10多個省區(qū)，總面積約占約占 總面積的48%。中國凍土分布凍土區(qū)占面積2/3非凍土區(qū)季節(jié)凍土占面積48%多年凍土占面積22%6.5

凍土的工程性質(zhì)（1）凍脹性土凍結(jié)時土中原有水分凍結(jié)成冰，并在此過程中不斷由水分向冰界面轉(zhuǎn)移使土體膨脹。危害：地面隆起，建筑物變形破壞。涵洞凍

壞

變形的鐵軌（2）融沉性凍土融沉性是凍土在融化過程中及融化后發(fā)生沉陷的特性。這是由于土中冰融化和部分水的排出而造成。危害：地基不均勻沉降、塌陷等7紅粘土及其工程性質(zhì)7.1

紅粘土概述紅粘土是石灰?guī)r、白云巖等碳酸巖在炎熱濕潤的氣候條件下，經(jīng)風(fēng)化作用形成的高塑性粘土?；?guī)r基巖紅粘土云南東川的紅粘土景觀紅粘土地貌云南東川的紅粘土景觀紅粘土地貌氣候條件氣候變化大，年降水量大于蒸發(fā)量，因而氣候潮濕，有利于巖石的機械風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化，風(fēng)化的結(jié)果便形成紅粘土。巖性條件主要為碳酸鹽類巖石。構(gòu)造條件當(dāng)巖層褶皺、斷層發(fā)育時、巖體破碎，易于風(fēng)化形成紅粘土。7.2

紅粘土成因紅粘土主要分布在北緯30°與南緯30°之間的熱帶、亞熱帶地區(qū)。我國紅粘土分布廣泛,

主要分布區(qū)在我國南方

區(qū),

總出露面積達20余萬平方公里。如云貴高原、

東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的低山、丘陵地帶頂部和