各種土的工程性質(zhì)課件

第5章

各種土的工程性質(zhì)一般土的工程性質(zhì)定義—土的粒徑d>2mm的顆粒含量超過全重50%的土稱為碎石土顆粒粗大，分選好，透水性最強(qiáng)，強(qiáng)度很高，為優(yōu)良地基1、碎石土形成流水沉積風(fēng)化堆積顆粒粗大，分選較差，透水性較弱，抗剪強(qiáng)度較低，為良好地基一般土的工程性質(zhì)定義—粒徑0.075<d<2mm的顆粒超過全重50%的土稱為砂土。（1）密實(shí)與中密狀態(tài)的礫砂、粗砂、中砂為優(yōu)良地基；稍密狀態(tài)的礫砂、粗砂、中砂為良好地基。（2）粉砂與細(xì)砂要具體分析：密實(shí)狀態(tài)時為良好地基；飽和疏松狀態(tài)時為不良地基。2、砂土4、黏性土定義—土的塑性指數(shù)IP＞10時，稱為黏性土工程性質(zhì)黏性土的工程性質(zhì)與其密實(shí)度和含水量密切相關(guān)。密實(shí)硬塑的黏性土為優(yōu)良的地基；疏松流塑狀態(tài)的黏性土為軟弱地基特殊土是指具有特殊物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)，并且工程性質(zhì)也比較特殊的土。從目前工程實(shí)踐來看，大體可以分為：黃土、膨脹土、軟土、凍土、紅黏土、鹽漬土和填土等定義：黃土是一種第四紀(jì)松散堆積物，顆粒以粉粒為主，最顯著特點(diǎn)是具有大孔隙。分類老黃土新黃土午成黃土Q1離石黃土Q2馬蘭黃土Q3次生黃土Q4無濕陷性，承載力高(400kpa以上)有濕陷性，承載力低黃土特殊土看錄像黃土結(jié)構(gòu)示意圖分布：分布很廣，濕陷性黃土約63萬km2，遍布甘、陜、晉的大部分地區(qū)及豫、寧、冀、新疆、魯、遼等部分地區(qū)，其濕陷性由西北向東南逐漸減弱，厚度變薄。天然狀態(tài)下主要特點(diǎn)：顏色多為淺灰黃色或黃褐色；顆粒以粉粒為主，砂粒與黏粒含量較少，含水量少，孔隙比大，透水性強(qiáng)，抗剪強(qiáng)度高。濕陷性黃土在天然含水量時，具有較高的強(qiáng)度和較小的壓縮性。但遇水后，在自重應(yīng)力或自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，有的會產(chǎn)生大量的沉陷變形，有的卻并不發(fā)生濕陷。前者稱為濕陷性黃土，后者稱為非濕陷性黃土。濕陷性黃土的分布和特征濕陷性黃土地基處理的目的:主要是改善土的物理性質(zhì)，消除或減少地基因浸水而引起的濕陷變形常用的地基處理方法：換土墊層法強(qiáng)夯法土（或灰土或水泥土）樁擠密法預(yù)浸水法深基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)濕陷性黃土地基的處理2膨脹土的工程特征含水量低，呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)；孔隙比小，密度大，壓縮性低以黏粒與粉粒為主，塑性高，塑限和液限均較高具有膨脹結(jié)構(gòu)，脹縮強(qiáng)烈作為地基土，承載能力較高，常被誤認(rèn)為是較好的天然地基，但是由于其脹縮性，往往導(dǎo)致地基和建筑物開裂。建筑物破壞一般是在同一地貌的相同土層上成群出現(xiàn)；低、輕房屋最易破壞、建筑物裂縫具有隨季節(jié)變化而往復(fù)伸縮的性質(zhì)；裂縫上寬下窄，二樓裂縫比底層嚴(yán)重。地基土上房屋開裂外墻地基土收縮3已有建筑物的變形、裂縫特征4影響膨脹土脹縮變形的主要因素內(nèi)在因素：土的黏粒含量和蒙脫石含量、土的天然含水量、密實(shí)度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等，如土中含蒙脫石越多，黏粒含量越大，土的天然孔隙比越小，則土的脹縮量越大。外部因素：氣候變化、地形地貌、建筑物地基不同部位的日照、通風(fēng)、局部滲水影響等各種引起地基土含水量劇烈或反復(fù)變化的各種因素。5膨脹土地基的地基處理水利工程中采用預(yù)濕法；工民建中采用設(shè)置沉降縫，換土墊層，深基礎(chǔ)等方法。軟土

概念

—是第四紀(jì)后期東南沿海地區(qū)，在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟黏土10％≥有機(jī)質(zhì)含量≥5％，稱有機(jī)土；60％≥有機(jī)質(zhì)含量＞10％，稱泥炭質(zhì)土；有機(jī)質(zhì)含量＞60％，為泥炭；e≥1.5時，稱淤泥，1.5＞e≥1.0時，稱淤泥質(zhì)土。組成和結(jié)構(gòu)特征粒度成分主要為粉粒和黏粒，黏粒含量達(dá)30%-60%；礦物成分主要為石英、長石、白云母及大量蒙脫石、伊利石等黏土礦物，少量溶鹽和大量有機(jī)質(zhì)；蜂窩狀或絮狀結(jié)構(gòu)；層理發(fā)育、常具有薄層狀結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)評價由于軟土地基具有壓縮性高、強(qiáng)度低等特性，因此變形問題是軟土地基的一個主要問題，表現(xiàn)為建筑物的沉降量大而不均勻、沉降速率大以及沉降穩(wěn)定歷時較長等特點(diǎn)。物理力學(xué)指標(biāo)①天然含水量高、天然含水量大于液限，孔隙比大②透水性低③高壓縮性④抗剪強(qiáng)度低⑤觸變性和蠕變性軟土處理預(yù)壓固結(jié)、換土墊層法、深層攪拌法等凍脹丘隨凍結(jié)面向下發(fā)展，當(dāng)凍結(jié)層上水的壓力大于上覆土層強(qiáng)度時，地表就發(fā)生隆起，便形成凍脹丘。影響凍土性質(zhì)的因素處于長期穩(wěn)定凍結(jié)狀態(tài)的凍土，具有低壓縮性和高強(qiáng)度。但是認(rèn)為的工程往往將破壞土層的水和熱的平衡；凍結(jié)土與未凍結(jié)土的體積比叫做凍脹率n，凍脹率越大，凍脹和融沉越強(qiáng)；土的凍融性與氣溫條件有關(guān)，溫度越低，強(qiáng)度越大，凍土融化后，承載力大幅降低；與土顆粒的大小有關(guān)，土的顆粒越粗，相應(yīng)的含水量越小，則凍融性越小。無地下水補(bǔ)給條件的比有地下水補(bǔ)給條件的土的凍脹程度小紅黏土紅黏土是指出露地表的碳酸鹽類巖石，在濕熱氣候條件下經(jīng)強(qiáng)烈風(fēng)化、淋濾和紅土化作用而形成的一種高塑性黏土，它常覆蓋于基巖上呈棕紅或褐紅、褐黃色。紅粘土廣泛分布于我國的云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的低山、丘陵地帶頂部和山間盆地、洼地、緩坡及坡腳地段。紅黏土的形成與分布1、天然含水量高，一般為30％－60％,密度小，高孔隙比；2、高塑性。液限一般為50％－80％，個別高達(dá)110％；塑限一般為30％－50％，塑性指數(shù)一般為20－50。由于塑限很高，一般處于堅(jiān)硬或硬可塑狀態(tài)，因此，甚至一些堅(jiān)硬紅黏土也處于飽水狀態(tài)；3、埋深淺的紅黏土呈現(xiàn)較低的壓縮性和較高的強(qiáng)度，地基承載力高；4、沿深度變化明顯，自上而下，含水量增大，土質(zhì)由硬變軟，接近基巖面處，土可成軟塑到流動狀態(tài)，強(qiáng)度大大降低；5、在水平方向上厚度變化較大，從而形成過大的差異沉降，往往是天然地基上建筑物產(chǎn)生裂縫的主要原因。紅粘土的工程特性紅黏土地基的處理為了有效地利用紅粘土作為天然地基，基礎(chǔ)宜盡量淺埋，把堅(jiān)硬土層可塑狀態(tài)的土層作為地基的持力層，既可充分利用表層紅粘土的承載能力，又可節(jié)約基礎(chǔ)材料，便于施工。針對在同一建筑地基上各部分紅粘土厚度和性質(zhì)很不均勻，在這種情況下，應(yīng)按變形計(jì)算地基強(qiáng)度，特別對五層以上建筑物及重要建筑物應(yīng)按變形計(jì)算地基。同時還應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度，提高建筑物對不均勻沉降的適應(yīng)能力。鹽漬土定義：易溶鹽的含量大于0.5%的土層鹽漬土的分類內(nèi)陸鹽漬土濱海鹽漬土沖積平原鹽漬土鹽漬土的形成條件地下水的礦化度較高，有充分鹽分的來源。地下水埋藏較淺，毛細(xì)作用能達(dá)到地表或接近地表氣候比較干燥，一般年降雨量小于蒸發(fā)量鹽結(jié)晶的膨脹性：硫酸鹽沉淀結(jié)晶時，體積增大，脫水時體積縮??；

鹽漬土的力學(xué)性質(zhì)：與土的含水量、含鹽量有關(guān)，含水量較低且含鹽量較高時，土的強(qiáng)度就較高；

鹽漬土的水穩(wěn)性：水對鹽漬土的穩(wěn)定性影響很大，在潮濕的情況下，表現(xiàn)為吸濕軟化，使穩(wěn)定性降低。

鹽漬土的壓實(shí)性：當(dāng)土中的含鹽量增大時，其最佳密度逐漸減小，就不易達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)密度。

鹽漬土中的有害毛細(xì)水作用：鹽漬土中的毛細(xì)水上升能直接引起地基土的浸濕軟化，進(jìn)而使土的強(qiáng)度降低，產(chǎn)生鹽脹、凍脹等危害。鹽漬土的工程性質(zhì)鹽漬土地基處理方法

浸水預(yù)溶并強(qiáng)夯；浸水預(yù)溶、預(yù)壓；換土；物理化學(xué)處理；樁基礎(chǔ)；墩式基礎(chǔ)；梁板連續(xù)基礎(chǔ)。定義：人類活動而堆填的土填土（1）素填土：由碎石類土、砂類土、粉土、黏土組成，不含雜質(zhì)或雜質(zhì)很少。（2）雜填土：含有大量建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜質(zhì)的填土。（3）沖填土：在整理和疏浚江河航道時，有計(jì)劃地通過泥漿泵將泥砂夾大量水分的土，在江河兩岸風(fēng)干而形成的一種填土。在我國長江、上海黃浦江、廣州珠江兩岸，都分布有不同性質(zhì)的沖填土。分類未經(jīng)人工壓實(shí)的素填土，一般密實(shí)度較差，但堆積時間較長，由于土的自重壓密作用，也能達(dá)到一定密實(shí)度，可以作為一般建筑物的天然地基。素填土地基具有不均勻性，因而防止建筑物不均勻沉降問題是利用填土地基的關(guān)鍵。填土的工程性質(zhì)（1）素填土一般不宜作為天然建筑物地基，尤其對以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料組成的雜填土，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?；具有不均勻性，雜填土顆粒成分復(fù)雜，有天然土的顆粒、有碎磚以及各種垃圾。其成分是不穩(wěn)定的，如巖石碎塊的風(fēng)化，或爐碴的崩解、以及有機(jī)質(zhì)的腐爛等；