采礦工藝中特殊性土的處理方式

主講人：韓立華中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院1第七章特殊土的工程性質(zhì)一、土的分類二、特殊土的工程性質(zhì)2土是第四紀以來地殼表層的最新沉積物，未經(jīng)膠結(jié)成巖，常稱為松散土。一、土的分類土的顆粒分組：《鐵路工程巖石分類標準》碎石類土砂類土粉土粘性土按顆粒級配，土分為3殘積土坡積土沖積土淤積土風積土崩積土等按土的成因，土分為4

特殊土是具有特殊的成分、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特征，而且具有特殊工程性質(zhì)的土。黃土膨脹土軟土凍土紅粘土鹽漬土填土等特殊土5二、特殊土的工程性質(zhì)（一）黃土（二）膨脹土（三）軟土（四）凍土6

黃土是在干旱、半干旱氣候條件下形成的第四紀的一種松散的特殊土。（一）黃土7黃土的特征

I.

顏色為淡黃、褐色或灰黃色；

II.

粒度成分以粉土為主，約占有60%~70%，一般不含＞0.25mm的顆粒；

III.

含各種可溶鹽，富含碳酸鹽（CaCO3），可形成鈣質(zhì)結(jié)核（姜結(jié)石）；

IV.

孔隙多且大，結(jié)構(gòu)疏松；

V.

無層理，但有垂直節(jié)理和柱狀節(jié)理。天然條件下能保持近于垂直的邊坡；

VI.

具有濕陷性。8具有(Ⅰ～Ⅴ)項特征的為標準黃土，只有其中部分特征的黃土叫黃土狀土或黃土質(zhì)土。

具有濕陷性的黃土為濕陷性黃土。9黃土的分布黃土在世界上的分布面積達1300萬km2，我國的黃土面積是世界上最大的，達64萬km2，比法國和瑞士的面積總和還要大。黃土最厚處約410m左右，在蘭州市七里河區(qū)西津村。在我國，西北、中原、華北、華東、東北等地均有分布，但主要集中在黃河的中游——陜、甘、寧、青及山西、河南一帶，其厚度各不相同。陜甘地區(qū)多厚100～200m，薄處僅幾公分。10黃土高原的自然景象11黃土的分類——按生成年代分類下更新世Q1（午城黃土）中更新世Q2（離石黃土）上更新世Q3（馬蘭黃土）全新世Q41

老黃土新黃土新近堆積的黃土：全新世Q4212黃土的分類——按生成過程分類風積坡積殘積洪積沖積等13黃土的分類——按塑性指數(shù)IP分類黃土質(zhì)粘土IP＞17黃土質(zhì)砂粘土7＜IP≤17黃土質(zhì)粘砂土1＜IP≤7黃土質(zhì)砂土IP≤114黃土的分類——按濕陷性分類濕陷性

非濕陷性自重濕陷性非自重濕陷性15劃分自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土，對工程建設(shè)有明顯的現(xiàn)實意義。在自重濕陷性黃土地區(qū)

修筑的渠道

與渠道平行的裂縫；

管道漏水后管道斷裂；

路基受水后局部嚴重坍塌；

地基土

很大的裂縫或傾斜16黃土的工程性質(zhì)黃土的粒度成分黃土的比重和密度黃土的含水量黃土的透水性黃土的壓縮性黃土的抗剪強度黃土的濕陷性17

粉粒約占60~70%，其次是砂粒和粘粒。黃土的粒度成分18黃土結(jié)構(gòu)疏松，密度較低，一般：Gs≈2.54～2.84；ρ≈1.5～1.8g/cm3；rd≈1.3～1.6g/cm3，與e有關(guān)一般認為：rd

＞1.5g/cm3時，一般為非濕陷性黃土黃土的比重和密度19黃土的府天然含默水量一詳般為1值~38族.6%泥，有的鏈干燥地疤區(qū)則為拳1~1機2%。天然書含水暗量低衫的黃屋土騙濕陷撓性較誘強一般認吳為：天然含墓水量>25%艷時，無萍濕陷性。黃土的含水量20黃土拒的抗得剪強池度中等。一般c=3郵0～滔40叮kP險a，j=15?～25贏?，我國惡北部閣黃土探的j可達27?蔽～28裁?。黃土的透水性黃土的壓縮性黃土的抗剪強度黃土邁的透喝水性比一般縮慧粘性土后大。黃土的洲壓縮性中等。212223天然殼黃土斑在一樓定壓深力的承作用逮下，寄受水旗浸濕燈后土要體結(jié)稻構(gòu)受縱到破域壞而懂發(fā)生足的下慢沉現(xiàn)厲象，喇稱為黃土濕箱陷。黃土的濕陷性2425黃土濕屋陷性的貢判定方石法黃土情的相對濕束陷系數(shù)dsh=（h2－h(huán)2’）此/h2dsh＜0.0嗽2，非濕陷聾性黃愈土0.0天2≤dsh≤0.絡(luò)03串，輕微濕陷滿性黃葛土0.鹿03＜dsh≤0.0周7，中等濕陷性搖黃土dsh＞0.傻07黨，強烈濕陷害性黃裝土26自重銳濕陷乒性黃納土的山判定炒方法室內(nèi)骨試驗介法：室赴內(nèi)普疊通固憑結(jié)儀植中進池行?，F(xiàn)爛場滲法：挖平底達方形雕坑或階圓坑，邊相長或里直徑努大于補等于杰黃土始層的悉厚度與且不吸應(yīng)小族于1吐0m。深度紅一般為50c癢m，坑底鋪厚5批～1之0cm的砂或礫，坑內(nèi)灌水，保持減水深3弟0cm。浸水經(jīng)至黃土貪全部飽蘿和，濕陷旅達到細穩(wěn)定廳時為節(jié)止。案其穩(wěn)定隸標準為最后形5天的陵平均濕應(yīng)陷量小泰于1mm。測出焦自重區(qū)濕陷蹤蝶量Dzs?。27當Dzs?≤7c殲m時非自重幼濕陷閃性黃卡土場總地；當Dzs?＞7墨cm時蠟自重濕只陷性黃忽土場地圣。根據(jù)野份外無載槽荷試坑走浸水試秩驗，得施出蘭州訊地區(qū)黃土明顯膽或強許烈的自重濕沃陷性；西安、張?zhí)S土絕大擺多數(shù)界為非自重牢濕陷性。28黃土的武濕陷起可始壓力濕陷起饞始壓力——對非備自重煩濕陷克性黃滔土，渡其濕惰陷性曾需在也一定介的荷嗎載壓戲力作心用下卡才會精表現(xiàn)堆出來牲，這胃一使眠得黃嫌土開塔始表躍現(xiàn)出欲濕陷債性所服需的窗壓力繡即為每黃土瓣的濕理陷起廉始壓昌力。密度址越大粘粒含但量越高土層楊的埋腿深越唱大濕陷起不始壓力掩愈大29濕陷起槳始壓力毯的確定室內(nèi)壓廟縮試驗野外載顫荷試驗（單貼雙線校法）現(xiàn)場偷常用臣野外梅簡化采方法斬。30防治黃訓(xùn)土濕陷腫的措施①采用物委理、化梳學(xué)等方挖法，提雁高黃嘉土強燭度，探降低久孔隙漫度，呢加強俘其內(nèi)神部聯(lián)違結(jié)；Ⅰ強夯法；Ⅱ擠密法②防排水。包括狡排除地定表水和銅地下水遺。③換填法。在鍬濕陷絕性黃裕土層已不厚朝(1驕～3m)，下面又港是硬土逮層或基平巖。換雅填的土里是砂夾逐卵石，閉回填厚留度每層火15cm，填后逼澆水絲式再夯誰實。④預(yù)浸渴水法⑤深層筍浸水孩法31黃土陷縮慧穴黃土兵陷穴型的防治措受施有：①開挖來回填蘋、夯棚實、嗓灌漿；②做好徐地表忽排水炒工程。防止躁水流只滲漏是保絲式證建營筑物碑穩(wěn)定請的措阻施之炕一。天然洞開穴人工縫洞穴這些洞捧穴使上網(wǎng)覆土層跪陷落32（二）丟膨脹土膨脹土——是一種窯粘性土碰，含有弓較多的萍親水性呈粘土礦制物，吸父水膨脹性，遇水改崩解或欠軟化，倦失水收先縮，抗仙沖刷性逃能差，皇這種具耕有較明拒顯的脹驢縮性的戶土稱為膨脹紗土。33膨脹遣土的裕特征（1）顏色有灰白在、棕、灑紅、黃丘、褐、北及黑色席；（2）獲粒度成賞分中以粘土唐顆粒為鳥主，一般讓在50艱%以上糾，最低窄也要大狠于30掙%，粉暢粒次之喂，砂粒暫最少；（3）方礦物成泰分中粘土蒸礦物液占優(yōu)臟勢，多湖為伊刃利石膜、蒙拴脫石閘，高習(xí)嶺石氣含量煙很少壩；（4猶）脹縮箱強烈，膨脹匠時產(chǎn)生蠅膨脹壓斧力，收程縮時形錯成收縮堅裂隙。度長期反賺復(fù)脹縮她使土體怖強度產(chǎn)素生衰減獨；（5）垂各種成頂因的大酷小裂隙兼發(fā)育；（6）族早期生嶄成的膨蚊脹土具峰有超固辯結(jié)性。34膨脹奮土的株分布膨脹土店分布很武廣，全身世界都煙有分布憤，在我拆國的分糖布也很底廣。外界疲條件打的改嶼變土中水鼓份的變粘化地基門產(chǎn)生叼體積舉變形基礎(chǔ)破盼壞，建冊筑物、閉地坪開斗裂35膨脹土滿的季節(jié)偉性濕度污變化常引府起道尾路隆嫩起、央路軌渠移動纖，泵項站、譽電站述地基相基礎(chǔ)罰破壞逐等。36膨脹土獵的成因花類型及報生成年測代主要姿為殘積、坡積、洪積、湖積及混合塔沉積類型蹦。生成年肺代：多洗在上新世N2～更新誼世晚覺期的Q3之間。37強親繭水性多裂隙嬸性強脹縮剛性強度刃衰減巾性快速琴崩解摧性弱抗風怕化性等膨脹土漂的工程陰性質(zhì)38膨脹餅土的確工程過地質(zhì)譜問題泡及防袖治措倡施1、膨理脹土地認區(qū)的路餃基主要的循病害：邊坡變脅形和基床賴變形抗剪屢強度滅的衰努減及承載淹力的祖降低邊坡姜溜坍緒、滑豎坡等遍失穩(wěn)費現(xiàn)象路基長訴期均勻獨下沉、設(shè)翻漿冒哲泥等病刮害嚴重影繼響行車有安全39防治唇措施欺：①為防役止邊鉗坡變卷形，葛首先堡要根被據(jù)路哪基工潮程地集質(zhì)條掌件，合理影確定刪路塹稅邊坡稿形式。一般遮情況下壺，膨脹德土邊坡吊要求一句坡到頂腦，坡腳程設(shè)置側(cè)導(dǎo)溝平臺伯；②采取按一定超的排水措脅施，防止遼地表水電滲入坡宇體；③支傅擋措娃施：設(shè)義抗滑定擋墻貝、抗儀滑樁弟、片頭石垛姿、填吊土反冠壓等燭；④坡蚊面防惡護措蹤蝶施：常用珍的有植蹈物防護柿和骨架辮防護。402、冠膨脹結(jié)土地敲區(qū)的性地基地基釘?shù)膯枒M題：承載勿力的悔問題和建筑獲物變?nèi)有蔚某磫栴}特殊性授：本身地基承斥載力較飯低還要考勒慮強度衰霉減，不僅有甲土的壓縮變惑形還有濕脹蝦干縮日變形阿。41防治前措施：①防水保訓(xùn)濕措施建筑物腦周圍的特排水條麗件：加寬韻散水灶坡；設(shè)隔水絲式層；加強渾防漏沉措施敵；地下熱陶力管道礦等應(yīng)采籍取隔熱犯層等。含水沙量的劫變化雨膨脹城土脹桐縮變踏形42②障建筑炊物布抹置和繭基礎(chǔ)恢設(shè)計落措施選擇監(jiān)地形諸平坦角地段，避免耳引起濕趁度變化京；增加基塵礎(chǔ)附加坐荷載克服張土的遞膨脹該；加大象基礎(chǔ)作的埋模深；加強結(jié)云構(gòu)剛度及增設(shè)敵沉降惑縫等。43③悄地基養(yǎng)處理翻措施設(shè)置諸土墊攝層；采用支墩板道基礎(chǔ)或樁基等；石灰果加固么法44膨脹土壇的特性和建筑誼物的損壞特脂征找出規(guī)律性和有龍效的處理源措施45（三）迫軟土軟土——在靜習(xí)水或描緩慢肥流水將環(huán)境痰中沉子積的勵，天皂然含渾水量羊大，頑壓縮賢性高警，承皺載力蟲低，飲抗剪煮強度喊低的倍軟塑條－流宏塑狀梨態(tài)的繩粘性希土，促如淤停泥等堵。46軟土的動特征⑴顏色多為灰綠、軟灰黑色、有拒油膩控感，抽能染戴指，糞有時理有腐遞臭味驅(qū)；⑵粒度鈴成分以粘粒為主赴，約丙占6陪0～滔70摩%，差其次勿為粉努粒；⑶礦物成冶分多為伊利石，高嶺固石次之蒼，含有晝機質(zhì)，哄有時可屬高達8疑～9%距；⑷具海綿狀縫結(jié)構(gòu)，孔漫隙比姐大、河含水俱量高弱、透之水性顫小、煌壓縮轎性高頓、強英度很誰低；⑸具層理揪構(gòu)造，垂直劉方向沉允積有明暑顯的分臺選性。47軟土刃的分完布軟土載在我泳國分幕布很棗廣，父主要住是在沿海好地帶及平原噸低地、沼澤地昌區(qū)，在季高原及山區(qū)公的古阿代或變內(nèi)湖防沼澤摩地區(qū)紗也常為遇到問軟土僅。48軟土裕的分付類沿海沉肌積型內(nèi)陸儲湖盆軌沉積雖型河灘沉陰積型沼澤振沉積倒型濱海相;瀉湖島相;溺谷相;三角恒洲相49軟土的蠶工程性競質(zhì)1.軟土的天然含腦水量較頂高，持水蕉性強，透水性森差（豎向法滲透嗎系數(shù)糟小于桶水平薯向滲估透系規(guī)數(shù)）；2.地基承拆載力很某低，抗剪強喝度也很猴低，長期司強度聞更低，這與班排水固珍結(jié)程度得有密切溝的關(guān)系京；3.軟土孔隙阿比高，一籃般在拴1.科0～暈1.悟8之稱間，銜有的疏可高關(guān)達5鑄.8攪（滇圾池淤臣泥）科；4.壓縮性紀高，沉降量硬大；5.具有觸敢變性；6.流變映性。50軟土的跡工程地派質(zhì)問題凈和防治塞措施軟土地哥基的變嗽形破壞堡主要是承載步力低，地基蜻變形有大或發(fā)生傅擠出，造成匪建筑物場的破壞疼。且易產(chǎn)生陸不均勻套沉降。51在軟答土地基設(shè)計凡中，刪經(jīng)常還采取鼓以下措施：1.輕基淺根埋；2.減小建筑正物作易用于宏地基徒的壓力；3.側(cè)向約肆束地基土臣，在四畝周打板次樁基礎(chǔ)仆；4.設(shè)置粒反壓設(shè)護道；5.若軟僚土層岡＜2m，可采厲用換土鉗法；6.另外，呈還有其它的一些伙方法，如：砂井急、排水州砂墊層異、爆破鐮排淤、重石灰砂赴樁、柴閥排、電穗滲排水木等。52在軟簡土地艷區(qū)修袖建鐵路，主熄要存壯在地基吐的沉光降和地基的濫穩(wěn)定性問題荷。53（四）咐凍土——晌溫度≤0羅℃，并含烏有冰的昌土層。54季節(jié)督性凍欲土受季焦節(jié)影逢響，冬凍盯夏融，呈洲周期繪性凍搜結(jié)和殃融化族的土多年凍梅土持續(xù)幫三年著以上則處于善凍結(jié)勞而不騾融化環(huán)的土凍土效的分手類55季節(jié)麥性凍錄結(jié)層多年養(yǎng)凍土56多年映凍土57凍土意的分濃布58季節(jié)性雨凍土的歐主要工予程地質(zhì)贏問題一般披來說肅，土中鎮(zhèn)粉粒鼻或粘累粒含租量越功高，救含水變量越昨大，炮凍脹泰性越滑強。凍融片泥流凍結(jié)堆時膨勝脹，口融化抬時下沃沉。會造成斥土體開罰裂、路奸面下凹進、翻漿容冒泥等信。59季節(jié)露性冰層丘冰丘——在地下續(xù)水埋藏藏較淺時狼，季節(jié)蒙凍結(jié)區(qū)憶不斷得雪到水的使補充，混地面明排顯凍脹它隆起，埋形成的虜冰脹山鼓丘，稱糧冰丘。60在凍疾土較塑厚的辣地區(qū)誘，修滑建各尋類建護筑物插時，舍采用狹樁基披礎(chǔ)，出打穿砌凍土釋基礎(chǔ)互，但毫要求疏樁自深身抗壘凍性鹿能高伏，故留應(yīng)做樁自傭身的納凍融憂力學(xué)此試驗。季節(jié)性士凍土的搏分類根據(jù)土的罪顆粒懲組成分為析：不凍鴨脹土稍凍剃脹土中等凍砍脹土極凍脹賀土根據(jù)含水因量的員大小分為模：不凍徹脹土弱凍脹快土凍脹籮土強凍餃脹土61多年凍蹄土的工寬程性質(zhì)整體結(jié)掩構(gòu)融陷亮性不距大融陷很領(lǐng)大1.緒多年凍斜土的特惡征凍土由土顆粒、冰、水和氣體四相昆組成甲。根據(jù)枝土中冰的銳分布匙位置、形狀爺特征，凍土璃結(jié)構(gòu)可簽分為：網(wǎng)狀結(jié)講構(gòu)層狀藏結(jié)構(gòu)62多年鴨凍土鎖與其摩上的鉗季節(jié)滴性凍麗土層錦間的接觸關(guān)碑系稱為多年陷凍土鑰的構(gòu)環(huán)造。銜接型哭構(gòu)造非銜似接型雞構(gòu)造632.搖多年文凍土交的工以程性快質(zhì)①物理她及水砌理性絞質(zhì)重度比重總含水喊量相對含鞋冰量64其中志：a.未凍拌結(jié)水溜含量WC=K揚·WPb.總含蠅水量Wn=Wb＋W礙cc.相對含糖冰量Wi=Wb/Wn65②力學(xué)恢性質(zhì)一般溫度茅越低沃，含孝水量井越大遵，強盡度越銳大。長期暑荷載簽作用優(yōu)下的凍角土極熊限抗尋壓強晨度比瞬時荷載下綿的抗壓距強度要小許多愛倍；凍土皆融化后掀的抗壓倉強度與鵲抗剪強庫度均顯祥著降低業(yè)。66③

凍樸土的變袍形性質(zhì)a．凍脹性被破壞日的公路影響凍算脹性的因素溫度土的顆爺粒大小含水投量等一般來悉講，土顆份粒越嶺粗，示含水確量越立小，躍凍脹鑼性就壤越?。环粗疁显酱?。67土的凍慈脹性的紀大小用凍脹演率n來表示加，即：☆按n值的大票小，我們光可將凍薯土分為扛四類：強凍嘆脹土n＞松6%凍脹儲土幣6圈%≥n＞3牙.5%弱凍寒脹土鈴3召.5逝%≥n＞2午%不凍意脹土n≤雄2%68b．