1、第第9章特殊性岩土的勘察章特殊性岩土的勘察第第9章特殊性岩土的勘察章特殊性岩土的勘察l9.1湿陷性土 l9.2红粘土l9.3软土l9.4混合土l9.5填土l9.6多年冻土l9.7膨胀岩土l9.8盐渍岩土l9.9风化岩与残积土l9.10污染土9.1湿陷性土湿陷性土l特殊性岩土是指在特定的地理环境或人为条件下形成的具有特殊的物理力学性质和工程特征，以及特殊的物质组成、结构构造的岩土。如果在此类岩土上修建建筑物，在常规勘察设计的方法下不能满足工程要求，为了安全和经济，需要在岩土工程勘察中采取特殊的方法进行研究和处理，否则会给工程带来不良后果。特殊性岩土的种类很多，其分布一般具有明显的地域性。常见的特
2、殊性岩土又是湿陷性土、红粘土、软土、混合土、填土、多年冻土、膨胀岩土、盐渍岩土、风化岩与残积土及污染土等。l9.1.1湿陷性土l湿陷性土是指那些非饱和、结构不稳定的土，在一定压力作用下受水浸湿后，其结构迅速破坏，并产生显著的附加下沉。湿陷性土在我国北方分布广泛，除常见的湿陷性黄土外，在我国的干旱及半干旱地区，特别是在山前洪、坡积扇中常遇到湿陷性碎石土、湿陷性砂土等。9.1湿陷性土湿陷性土l9.1.1.1 湿陷性黄土l湿陷性黄土属于黄土。当其未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较低。但受水浸湿后，在上覆土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力作用下，土的结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度也
3、随着迅速降低。l湿陷性黄土分布在近地表几米到几十米深度范围内，主要为晚更新世形成的马兰黄土(Q3)和全新世形成的Q4黄土(包括 Q41黄土和Q42新近堆积的黄土)。而中更新世及其以前形成的离石黄土和午城黄土一般仅在上部具有较微弱的湿陷性或不具有湿陷性。我国陕西、山西、甘肃等省区分布有大面积的湿陷性黄土，其湿陷土层厚度见表9-1统计。9.1湿陷性土湿陷性土9.1湿陷性土湿陷性土l9.1.1.2 湿陷性黄土的性质l（1）粒度成分上，以粉粒为主，粉粒含量超过 50%以上，砂粒、粘粒含量较少。l（2）密度小，孔隙率大，大孔性明显。在其它条件相同时，孔隙比越大，湿陷性越强烈。l（3）天然含水量较少时，结
4、构强度高，湿陷性强烈；随含水量增大，结构强度降低，湿陷性降低。l（4）塑性较弱，塑性指数在 813之间。当湿陷性黄土的液限小于 30%时，湿陷性较强；当液限大于 30%以后，湿陷性减弱。l（5）湿陷性黄土的压缩性与天然含水量和地质年代有关，天然状态下，压缩性中等，抗剪强度较大。随含水量增加，黄土的压缩性急剧增大，抗剪强度显著降低。新近沉积黄土，土质松软，强度低，压缩性高。l（6）抗水性弱，遇水强烈崩解，膨胀量小，但失水收缩较明显，遇水湿陷性较强。9.1湿陷性土湿陷性土l9.1.1.3 湿陷发生的原因及其影响因素l黄土的湿陷是一个复杂的物理、化学变化过程，它受到多方面因素的影响和制约。对其湿陷的
5、机理研究的观点较多，如毛细管假说、溶盐假说、水膜楔入说、欠固结理论结构学说等，现基本趋于一种综合性解释。l 黄土湿陷的发生离不开管道(或水池)漏水、地面积水、生产和生活用水等渗人地下的影响，或由于降水量较大，灌溉渠和水库的渗漏、回水使地下水位上升的影响。受水浸湿只不过是湿陷发生的外界条件，黄土本身固有的结构特征、物质成分才是产生湿陷的内在原因。l 黄土的结构是在形成黄土的整个历史过程中造成的。干旱或半干旱的气候是黄土形成的必要条件。季节性的短期雨水把松散干燥的粉粒粘聚起来，而长期的干燥使土中水分不断蒸发，于是，少量的水分连同溶于其中的盐类都集中在粗粉粒的接触点处。可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物
6、。随着含水量的减小土粒彼此靠近，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的联结力也逐渐加大。这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体的自重压密，于是形成了以粗粉粒为主体骨架的多孔隙结构(图9-1)。黄土结构中零星散布着较大的砂粒，附于砂粒和粗粉粒表面的细粉粒、粘粒、腐殖质胶体以及大量集合于大颗粒接触点处的各种可溶盐和水分子形成了胶结性联结，从而构成了矿物颗粒集合体，周边有几个颗粒包围着孔隙就是肉眼可见的大孔隙。9.1湿陷性土湿陷性土图9-1 黄土结构示意图1-砂粒；2-粗粉粒；3-胶结物；4-大孔隙 9.1湿陷性土湿陷性土l在被水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒之间，于是结合水联结消失，盐类溶
7、于水中，骨架强度随之降低，土体在上覆土层的自重应力或自重应力与附加应力共同作用下，其结构迅速破坏，土粒滑向大孔隙，粒间孔隙减小，土层就发生湿陷。l 黄土中胶结物的成分和多少，颗粒的组成和分布以及孔隙比、含水量以及所受压力大小，均对湿陷性的强弱有着重要影响。天然孔隙比愈大或天然含水量愈小，则湿陷性愈强。在天然孔隙比和含水量不变的情况下，压力愈大，黄土的湿陷性愈大，但当压力超过某一数值后，再增加压力，湿陷量反而会减小。9.1湿陷性土湿陷性土l9.1.1.4 湿陷性黄土的判别l湿陷性黄土地区建筑规范500252004规定：黄土的湿陷性，应按室内浸水压缩试验在一定压力下测定的湿陷系数值判定。当不能取试
8、样做室内湿陷性试验时，应采用现场载荷试验确定湿陷性；在200kPa压力下浸水载荷试验的附加湿陷量与承压板宽度之比等于或大于0.023的土，应判定为湿陷性黄土。l 按照室内浸水压缩试验方法，将原状试样加压力至一定值，待变形停止后，将试样浸水，测定在该压力下试样浸水而产生的湿陷量，其与试样原始高度之比，就称为湿陷系数，按下式计算:0shhhpp(9-1)015.0s015.0s当时，为非湿陷性黄土；当时，为湿陷性黄土。9.1湿陷性土湿陷性土l测定湿陷系数的压力P，用地基中黄土实际受到的压力是比较合理的，但在初勘阶段，建筑物的平面位置、基础尺寸和基础埋深等尚未确定，以实际压力评判黄土的湿陷性存在不少
9、具体问题。因而湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025)规定:自基础底面算起(初步勘察时自地面下1.5m算)，10m内的土层该压力应用200kPa，10m以下至非湿陷性土层顶面，应用其上覆土的饱和自重压力(当大于300kPa时，仍应用300kPa)。对基底压力大于300kPa的建筑，宜按实际压力测定湿陷系数。l 湿陷性黄土，按室内浸水压缩试验测定不同深度的土样在饱和土自重压力下的自重湿陷系数。进一步分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，自重湿陷系数按下式计算:0zshhhzz (9-2)9.1湿陷性土湿陷性土l当 时，为非自重湿陷性黄土；l当 时，为自重湿陷性黄土。l自重湿陷性黄土在没有外部压力
10、，仅仅在本身自重压力作用下浸水会产生湿陷，而非自重湿陷性黄土，只有在外部压力达到一定值时浸水才会发生湿陷。所以，使非自重湿陷性黄土开始发生湿陷所需的最低压力称为湿陷起始压力asdf。该值对于建筑物的地基设计具有重要意义，可由asdf曲线确定(见图9-2)，取asdf=0.015所对应的压力为湿陷起始压力。015.0zs015.0zs图9-2 sP曲线9.1湿陷性土湿陷性土l（1）湿陷类型l建筑场地的湿陷类型应按实测自重湿陷量asdf或按室内浸水压缩试验累计的计算自重湿陷量asdf判定。l实测自重湿陷量，应根据现场试坑浸水试验确定。l计算自重湿陷量按下式计算:niizsih10zs(9-3)9.
11、1湿陷性土湿陷性土l在工程实际中，由于整平场地，往往使挖、填方的厚度和面积较大，使其下部土层所承受的实际土自重压力与勘察时相差较大，因而使所判定的场地湿陷类型与实际情况不一致。所以，当挖、填方厚度和面积较大时，测定自重湿陷系数所用的上覆土的饱和自重压力和计算自重湿陷量的累计，均应自设计地面算起，否则，计算与判别结果不符合实际情况。l按计算自重湿陷量判定场地湿陷类型，室内试验测定湿陷系数比较简便，不受现场条件限制，且有利于查明各土层的自重湿陷系数沿探度的变化规律。据对大量计算和实测资料的分析，各地区的计算自重湿陷量和实测自重湿陷量，由于不同地区存在土质差异，对计算自重湿陷量乘以一个因地区土质而异
12、的修正系数值，就使得同一场地的计算自重湿陷量基本上接近实测自重湿陷量。l湿陷类型按下列条件判别:l当实测或计算自重湿陷量小于或等于7cm时，应定为非自重湿陷性黄土场地；l当实测或计算自重湿陷量大于7cm时，应定为自重湿陷性黄土场地。9.1湿陷性土湿陷性土l（2）湿陷等级l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计算自重湿陷量的大小等因素按表9-2判定。9.1湿陷性土湿陷性土l总湿陷量应按下式计算：l总湿陷量应自基础底面(初步勘察时，自地面下1.5m)算起。在非自重湿陷性黄土场地，累计至基底下5m(或压缩层)深度止；在自重湿陷性黄土场地，对甲类建筑，应按穿透湿陷性土层的取土勘
13、探点，累计至非湿陷性土层顶面止，对乙、丙类建筑，当基底下的湿陷性土层厚度大于10m时，其累计深度可根据工程所在地区确定，但陇西、陇东、陕北地区不应小于15m、其他地区不应小于10m。其中湿陷系数小于0.015的土层不累计。niih1sis (9-4)9.1湿陷性土湿陷性土l9.1.1.5 湿陷性黄土的勘察评价要点：l(1)查明湿陷性黄土的地层时代、岩性、成因、分布范围。l(2)查明不良地质作用的成因、分布范围，对场地稳定性影响程度及发展趋势。l(3)查明地下水条件及季节性升降变化的可能性。l(5)进行湿陷性评价，划分湿陷类型和湿陷等级。l(6)确定湿陷性黄土的承载力。l对于湿陷性黄土地基，通常
14、用以下几种方法确定其承载力:l根据载荷试验成果确定。即:KPfLk或 0Pfk (7-5)9.1湿陷性土湿陷性土l表9-4 、的湿陷性黄土承载力基本值3Q14Q9.1湿陷性土湿陷性土l按圆锥动力触探、标准贯入试验和静力触探测试成果确定承载力标准值。l（7）提出湿陷性黄土地基的处理措施l消除地基土的全部湿陷对甲类建筑物)或部分湿陷量(对乙、丙类建筑物)，常采用以下处理方法；l垫层法。将湿陷性土层挖去，换以素土或灰土(石灰与土的配合比一般为2：8或3：7)，分层夯实。并可将其分为局部垫层和整片垫层，可处理垫层厚度以内的湿陷性。不能用砂土或其他粗粒土换垫。此方法适用于地下水位以上的地基处理。l夯实法
15、。夯实法有重锤夯实法及强夯法。重锤夯实法可处理地表下厚度12m土层的湿陷性。强夯法可处理36m厚度土层的湿陷性，可局部或整片处理。适用于饱和度60%的湿陷性黄土地基。l挤密法。采用素土或灰土挤密桩，可处理地基下515m土层的湿陷性。适用于地下水位以上的地基处理，可局部或整片处理。l桩基础。桩基础只起荷载传递作用，而不是消除黄土的湿陷性，故桩端应支承在压缩性较低的非湿陷性土层上。l预浸水法。预浸水法可用于处理湿陷性土层厚度大于l0m，自重湿陷量50cm的场地，以消除土的自重湿陷性。自地面下6m以内的土层，有时因自重应力不足而可能仍有湿陷性，尚应采用垫层等方法处理。l单液硅化或碱液加固法。单液硅化
16、加固法是将硅酸钠()溶液注人土中。对已有建筑物地基进行加固时，在非自重湿陷性场地，宜采用压力灌注；在自重湿陷性场地，应让溶液通过灌注孔自行渗人土中。l碱液加固法是将碱液NaOH通过灌注孔渗人土内，适宜加固非自重湿陷性黄土场地上的已有建筑物地基。l此两种方法一般用于加固地下水位以上的地基。9.2 红粘土红粘土l 红粘土是指在湿热气候条件下碳酸盐系岩石经过第四纪以来的红土化作用形成并覆盖于基岩上，呈棕红、褐黄等色的高塑性粘土。其主要特征是:液限()大于50%，孔隙比(e)大于1.0；沿埋藏深度从上到下含水量增加，土质由硬到软明显变化；在天然情况下，虽然膨胀率甚微，但失水收缩强烈，故表面收缩、裂隙发
17、育。红粘土经后期水流再搬运，可在一些近代冲沟、洼谷、阶地、山麓等处堆积于各类岩石上面成为次生红粘土，由于其搬运距离不远，很少外来物质，仍保持红粘土基本特征，液限()大于45%，孔隙比()大于0.9。l 红粘土是一种区域性特殊土，主要分布在贵州、广西、云南等地区，在湖南、湖北、安徽、四川等省也有局部分布。地貌上一般发育在高原夷平面、台地、丘陵、低山斜坡及洼地上，厚度多在515m，天然条件下，红粘土含水量一般较高，结构疏松，但强度较高，往往被误认为是较好的地基土。由于红粘土的收缩性很强，当水平方向厚度变化大时，极易引起不均匀沉陷而导致建筑破坏。9.2 红粘土红粘土l9.2.1 红粘土的物质成分和结
18、构构造l 红粘土的矿物成分主要是以高岭石和伊利石为主的粘土矿物，碎屑矿物主要是碳，且含量极少。由于长期而强烈的淋滤作用，使红粘土中水溶盐和有机质含量都很低，一般均小于1%。红粘土的化学成分见表9-12，其酸碱度较低，pH值通常小于7。l 红粘土的构造特征主要表现为裂隙、结核和土洞的存在。发育的裂隙以垂直的为主，也有斜交的和水平的。裂隙壁上有灰白、灰绿色粘土物质和铁锰质渲染，土中铁锰质结核呈零星状普遍存在。由于基岩溶洞的塌陷和地下水冲刷等原因，红粘土中有土洞发育。9.2 红粘土红粘土l9.2.2 红粘土的分类l红粘土除按成因划分红粘土与次生红粘土外，还必须根据红粘土诸特征对其做出不同的工程分类。
19、l9.2.2.1按液性指数分类l土处于何种稠度状态取决于土中的含水量，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说明土的稠度状态。为判别自然界中黏性土的稠度状态，通常采用液性指数进行评价，即PLPLwwwwI(9-6)9.2 红粘土红粘土l9.2.2.2按裂隙发育特征进行结构分类l 红粘土中富含网状裂隙，其分布特征与地貌部位有一定联系，土中裂隙有随远离地表而递减之势。裂隙的赋存，使得土体成为由不同的延伸方向和宽、长裂隙面与其间的土块所构成，当其承受较大水平荷载、基础浅埋、外侧地面倾斜或有临空面等情况时，将影响土的整体强度或降低其承载能力、构成了影响土体稳定性和受力条件的不利因素。l
20、对土体结构的鉴别与划分，强调地貌、自然地应力条件的调查与分析，并综合考虑地形、高度、坡度、覆盖条件、朝向、坡向、土的性质特征与水等因素。工程中根据裂隙发育特征进行结构分类(表9-14)。9.2 红粘土红粘土9.2 红粘土红粘土l9.2.2.4按地基均匀性分类l 红粘土具有水平方向上厚度与竖向上湿度状态分布不均匀的特征。为了便于地基基础设计计算，红粘土可按地基均匀性分类(表9-16)。l9.2.3 红粘土的工程性质l9.2.3.1红粘土的一般性质l根据研究资料，我国红粘土的一般工程性质指标如表9-17所示，但各地均存在一定的差别(表9-18)9.2 红粘土红粘土9.2 红粘土红粘土l 红粘土的一
21、般性质可以归纳为:l (1)天然含水量和孔隙比均较高，一般分别为30%60%和1.11.7。且多数处于饱水状态，饱和度在85%以上。l (2)含较多的铁锰元素，因而其比重()较大，一般为2.762.90。l (3)粘粒含量高，常超过50%，可塑性指标都较高。l (4)含水比一般为0.50.8，故多为硬塑状态和坚硬或可塑状态。l (5)压缩性低，强度较高。压缩系数一般为0.10.4MP，固结快剪的一般为0.040.09MPa，一般为818。9.2 红粘土红粘土9.2 红粘土红粘土l9.2.3.2红粘土的收缩性和膨胀性l 红粘土最突出的工程地质特性是其失水时体积剧烈收缩的性能。在天然状态下，红粘土
22、的膨胀率()仅0.1%2.0%，而收缩率()一般可达2.5%8%，最大到14%(硬塑状态)。l 红粘土胀缩性指标及胀缩变形量同膨胀岩土的计算相同，此处可参阅7.2节的有关内容。l 红粘土胀缩变形量的大小主要取决于其吸附水分的能力和实际的天然含水量的高低。因此，除依赖于本身的特性外，介质的特性和影响含水量变化的条件是不可忽视的。介质中低价离子浓度高，将增强红粘土的胀缩性能。对红粘土胀缩性影响较大的是气候、地形、植被及水文地质等影响水量变化的条件。一般在潮湿多雨、气温不高、地形平坦、植被茂盛、地下水埋藏较浅的地区，红粘土的胀缩变形较弱；反之，晴阴相间、干湿交替、地形坡度较大、植被稀疏、地下水埋藏较
23、深的地区，其含水量变化较大，则胀缩变形剧烈而频繁。9.2 红粘土红粘土l9.2.4 红粘土勘察评价要点l9.2.4.1运用工程地质测绘和调查应着重查明的内容l (1)不同地貌单元的红粘土和次生红粘土的分布、厚度、物质组成、土性等特征及其差异，并调查当地建筑经验；l (2)下伏基岩、岩溶发育特征及其与红粘土土性、厚度变化的关系；l (3)地裂分布、发育特征及其成因，土体结构特征，土体中裂隙的密度、深度、延展方向及其发育规律；l (4)地表水体和地下水的分布、动态及其与红粘土状态垂向分带的关系；l (5)现有建筑物开裂原因分析，当地勘察、设计、施工经验等。l9.2.4.2红粘土地区勘探工作量的布置
24、l 红粘土地区勘探点的布置，应取较密的间距，查明红粘土厚度和状态的变化。初步勘察勘探点间距宜取3050m；详细勘察勘探点间距，对均匀地基宜取1224m，对不均匀地基宜取612m。厚度和状态变化大的地段，勘探点间距还需加密。各阶段勘探孔的深度可按岩土工程勘察规范(GB500212001)中对各类岩土工程勘察的基本要求布置。对不均匀地基，勘探孔深度应达到基岩。l9.2.4.3红粘土岩土工程评价的主要内容l (1)查明红粘土的物理力学性质指标。对于裂隙发育的红粘土应进行三轴压缩试验及无侧限抗压强度试验，确定其抗剪强度参数。当需要评价边坡稳定性时，应进行重复慢剪等试验确定其力学参数。l (2)确定红粘
25、土地基承载力。主要通过室内土工试验测定的红粘土的物理力学性质指标平均值查表9-15及通过载荷试验等原位测试成果确定。当基础浅埋、外侧地面倾斜、有临空面或承受较大水平荷载时，应考虑土体结构及裂隙对承载力的影响，以及开挖面长时间暴露、裂隙发展和复浸水对土质的影响。l 红粘土地基处理基本同膨胀岩土相同，只是红粘土的收缩变形最为突出，故在具体处理时，应结合当地经验，采取具体有效措施。9.3 软土软土l软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低的软塑到流塑状态的粘性土。岩土工程勘察规范(GB50021-2007)对软土定义为:天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土
26、、泥炭、泥炭质土等。天然软土主要分布于沿海滩地、河口三角洲以及内陆河、湖、港地区及其附近。9.3 软土软土l9.3.1 软土的成因l软土根据其沉积环境不同，有以下几种成因类型:l (1)滨海沉积软土。在表层广泛分布一层由近代各种营力作用生成的厚度为03.0m、黄褐色粘性土硬壳。下部淤泥多呈深灰色或灰绿色，间夹薄层粉砂。常有贝壳及海生物残骸。l (2)湖泊沉积软土。是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。其物质来源与周围岩性基本一致，在稳定的湖水期逐渐沉积而成。沉积物中夹有粉砂颗粒，有明显层理。淤泥结构松散，呈暗灰、灰绿或暗黑色，表层硬层不规律，厚04m，时而有泥炭透镜体。淤泥厚度一般10m左右，最厚可
27、达5m.l (3)河滩沉积软土。主要包括河漫滩相沉积和牛轭湖相沉积.成层情况较为复杂，其成分不均匀，走向和厚度变化大，平面分布不规则。软土常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，厚度不大，一般小于10m。l (4)沼泽沉积软土。是在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，且蒸发量不足以干化淹水地面的情况下形成的沉积物。多伴以泥炭，常出露于地表，下部分布有淤泥层或淤泥与泥炭互层。l 此外，在山区也时有分布，但分布规律较为复杂，一般可以从沉积环境、水文地质条件、古地理环境、地表特征、人类活动几方面去鉴别；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会有软土存在。9.3 软土软土l9.3.2 软土的工
28、程性质l 大量的工程实践发现软土有以下主要特征:l 细颗粒成分多、孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、有机质含量高、成土年代较近、强度低、渗透系数小。所以在通常情况下，软土有如下特征指标:l (I)小于0.075mm粒径的土粒占土样总重50%以上；l (2)天然孔隙比大于1.0；l (3)天然含水量大于该土的液限；l (4)压缩系数在0.5MPa-1以上；l (5)不排水抗剪强度小于30kPa；l (6)渗透系数小于10-6cm/s；l (7)灵敏度在34之间。9.3 软土软土l 由此归纳，软土具以下工程性质特征:l 触变性。软土具有触变特征，当原状土受到振动以后，破坏了结构连接，降低了土的强度
29、或很快地使土变成稀释状态。触变性的大小，常用灵敏度asd来表示。软土的asd一般在34之间，也有达89的。因此，当软土地基受振动荷载后，易产生侧向及基底面两侧挤出等现象。l 高压缩性。由室内压缩试验得知，软土的大部分压缩变形发生在垂直压力为100kPa左右。反映在建筑物的沉降方面为沉降变形量大。l 低强度。不排水抗剪强度小于30kPa，承载力小于100kPa。若要提高软土的强度，则必须改善其固结排水条件。l 低透水性。软土透水性弱，一般垂直方向渗透系数在asd之间，对地基排水固结不利，反映在建筑物沉降延续时间长。同时，在加载时期，地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度。l 流变性。软土除
30、排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体还会发生缓慢而长期的剪切变形。对于边坡、堤岸、码头等稳定性不利。l 不均匀性。软土具有微细和高分散的颗粒组成，粘粒层中多局部以粉粒为主，平面分布上有所差异，垂直方向上具明显分选性，作为建筑物地基，则易产生差异沉降。9.3 软土软土l各类软土的工程性质指标及主要软土地区不同成因类型的软土工程性质指标分别见表9-10和表9-11。9.3 软土软土l9.3.3软土的勘察评价要点l (1)通过工程地质测绘和调查、勘探查明:l 软土成因类型、成层条件、分布规律、层理特征、水平向和垂直向的不均匀性，l 地表硬壳层的分布深度、下伏硬土层或基岩的埋深与起伏；l 固结历史
31、、应力水平和结构破坏对强度和变形的影响；l 微地貌形态和暗埋的塘、滨、沟、坑穴的分布、埋深及其填土的情况；l 开挖、回填、支护、工程降水、打桩、沉井等对软土应力状态、强度和压缩性的影响；l 当地工程经验。l (2)通过室内土工试验和一些原位测试方法查明软土的物理力学性质指标。l (3)确定软土承载力。l 确定软土承载力是采取软土处理方案的基础。软土地基承载力应根据室内试验、原位测试和当地建筑经验，并结合以下因素综合确定。其中，用变形控制原则比按强度控制原则更重要。l 软土成层条件、应力历史、结构性、灵敏度等力学特性和排水条件；l 上部结构的类型、刚度、荷载性质和分布，对不均匀沉降的敏感性；l
32、基础的类型、尺寸、埋深、刚度等；l 施工方法和程序；l 采用预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度的增长。l (4)验算地基沉降变形量。可采用分层总和法计算，并乘以经验系数，也可采用应力历史法计算沉降量，再根据当地经验进行修正，必要时应考虑软土的次固结效应。l (5)提出基础形式和持力层的建议，对于上为硬层，下为软土的双层土地基应进行下卧层验算。l(6)提出软土地基处理的措施。9.3 软土软土l建造在软土地基上的建筑物易产生较大沉降或不均匀沉降，且沉降稳定往往需要很长的时间，所以在软土地基上建造建筑物，必须慎重对待。在设计上除了加强上部结构的刚度外，可对软土地基采取以下一些处理措施:l充
33、分利用软土地基表层的密实土层称硬壳层，其厚度约为12m)作为基础的持力层，基础尽可能浅埋(但需验算下卧层强度)。l 减少建筑物对地基土的附加压力，采用架空地面，减少回填土重量，设置地下室等。l 采用换土垫层(砂垫层)与桩基，提高地基承载力。l 采用砂井预压，使土层排水固结。l 可采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等方法，将土粒胶结，从而改善土的工程性质，形成复合地基，以提高承载力。9.4 混合土混合土l9.4.1 混合土的性质l 由细颗粒土和粗颗粒土混杂且缺乏中间颗粒的土，应判定为混合土。当碎石土中颗粒小于0.075mm的细粒土质量超过总质量的25%时，应定名为粗粒混合土；当粉土或黏性土中粒径大
34、于2mm的粗颗粒土质量超过总质量的25%时，应定名为细粒混合土。l 混合土是由坡积、洪积、冰水沉积形成的，在颗粒分布曲线形态上反映出的是不连续状。混合土因其成分复杂多变，各种成分粒径相差悬殊，所以其性质变化很大。一般来说，混合土的性质主要取决于土中粗、细颗粒含量的比例，粗粒的大小及其相互接触关系以及细粒土的状态。经验和专门研究表明:黏性土、粉土中的碎石组分的质量只有超过总质量的25%时，才能起到改善土的工程性质的作用；在碎石土中，当黏粒组分的质量大于总质量的25%时，则对碎石土的工程性质有明显影响，特别是当含水量较大时。9.4 混合土混合土l9.4.2混合土的勘察l9.4.2.1混合土的勘察内
35、容l (1)查明地形地貌特征，混合土的成因、分布，下伏土层或基岩的埋藏条件。l (2)查明混合土的组成、均匀性及其在水平方向、垂直方向上的变化规律。l (3)查明混合土是否具有湿陷性、膨胀性。l9.4.2.2 勘察工作布置l (1)勘探点的间距和勘探孔的深度应在满足各类工程的勘察基本要求的基础上适当加密加深。l (2)应布置一定数量探井，并应采取大体积土试样进行颗粒分析和物理力学性质测定。l (3)对粗粒混合土宜采用动力触探试验，并应有一定数量的钻孔或探井试验。l (4)现场载荷试验的承压板和现场直剪试验的剪切面的直径都应大于试验土层最大粒径的5倍，载荷试验的承压板面积不应小于0.5m2，直剪
36、试验的剪切面积不宜小于0.25m2。9.4 混合土混合土l9.4.3混合土的岩土工程评价l9.4.3.1混合土的承载力l混合土的承载力应采用载荷试验、动力触探试验并结合当地经验确定。l9.4.3.2混合土稳定性评价l对于混合土层，应充分考虑到其下伏地层的性质及层面坡度，验算地基的整体稳定性，对于含有巨大颗粒的混合土，尤其是粒间填充不密实或为软土充填时，应考虑巨石的震动或滑动对地基稳定性的影响。l9.4.3.3混合土边坡l 混合土边坡的容许坡度可根据现场调查和当地经验确定。对重要工程应进行专门试验研究。l 关于混合土的地基处理，应根据具体工程特点，考虑技术上可靠及经济上合理性采取避开或相适应处理
37、措施。9.5 填土填土l 由于人类活动面堆填的土，统称为填土。在我国大多数城市的地表面，普遍覆盖着一层人工杂土堆积层。这种填土无论其物质组成、分布特征和工程性质均相当复杂，且具有地区性特点。例如，上海地区多暗滨、暗塘、暗井，常用土和垃圾回填，含有大量的腐殖质；福州市表层为瓦砾填土，其下部常见一种粘性土质填土。在旧河道、旧湖塘地带，可见一种与淤泥混杂堆填的软弱填土，呈流动或饱和状态。又如，西安市由于古城兴衰、战争等，普遍覆盖一层填土，厚度26m，多为瓦砾素土，其间密布古井渗坑，周围土体呈黑绿色。9.5 填土填土l9.5.1 填土的分类l 根据其物质组成和堆填方式，可将填土分为素填土、杂填土、冲填
38、土和压实填土四类。l9.5.1.1素填土l 由碎石土、砂土、粉土和粘性土等一种或几种土质组成，不含杂质或含杂质很少的土，称为素填土。l (1)按主要组成物质分为:l 碎石素填土；l 砂性素填土；l 粘性素填土。l (2)按堆填时间分为:l 老填土:当主要组成物质为粗颗粒，堆填时间在10a以上者；或主要组成物质为细颗粒，堆填时间在20a以上者，均称为老填土。l 新填土:堆填年限低于上述规定者，称为新填土。l 素填土的承载力取决于它的均匀性的密实度。在堆填过程中，未经人工压实时，一般密度较差，不宜做天然地基:但堆积时间较长，由于土的自重压密作用，也能达到一定的密实度。如堆积时间超过10a的粘性土，
39、超过5a的粉土，超过2a的砂土，均具有一定的强度和密实度，可以作为一般建筑物的天然地基。9.5 填土填土l9.5.1.2杂填土l 含大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土。l 按组成物质和特征分为:l (1)建筑垃圾土:主要为碎砖、瓦砾、朽木等建筑垃圾组成，有机物含量较少。l (2)工业废料土:由现代工业生产的废渣、废料堆积而成，如矿渣、煤渣、电石渣等以及其他工业废料夹少量土类组成。l (3)生活垃圾土:填土中由大量从居民生活中抛弃的废物，诸如炉灰、布片、菜皮、陶瓷片等杂物夹土类组成，一般含有机质和未分解的腐殖质较多。9.5 填土填土l9.5.1.3冲填土l 冲填土也叫次填土，是由水力冲
40、填泥砂形成的填土。l 冲填土是我国沿海一带常见的填土之一。主要是由于整治或疏通江河航道，或因工农业生产需要填平或填高江河附近某些地段时用高压泥浆泵将挖泥船挖出的泥砂，通过输泥管，排送到需要填高地段及泥砂堆积区而成。上海黄浦江、天津的海河塘沽、广州的珠江等河流两岸及滨海地段不同程度分布有这种填土。l9.5.1.4压实填土l 素填土经过分层压实(或夯实)称为压实填土。压实填土在筑路、坝堤等工程中经常涉及。9.5 填土填土l9.5.2 填土的工程性质l 填土的工程性质和天然沉积土比较起来有很大的不同。由于堆填时间、环境，特别是物质来源和组成成分的复杂和差异，造成填土性质很不均匀，分布和厚度变化缺乏规
41、律，带有极大的人为偶然性，往往在很小的范围内，填土的质量密度会在垂直方向和水平方向变化较大。l 填土往往是一种欠压密土，具有较高的压缩性，在干燥和半干燥地区，干或稍湿的填土往往具有湿陷性。l 因此，填土的工程地质性质主要包括以下几方面:9.5 填土填土l9.5.2.1不均匀性l 填土由于物质来源、组成成分的复杂和差异，分布范围和厚度变化缺乏规律性，所以，不均匀性是填土的突出特点，而且在杂填土和冲填土中表现更加显著。例如，冲填土在泥的出口处，沉积的土粒较粗，甚至有石块，顺着出口向外围土粒则逐渐变细，并且在冲填过程中，由于泥砂来源的变化，造成冲填土在纵横方向上的不均匀性，故冲填土层多呈透镜体状或薄
42、层状出现。l9.5.2.2湿陷性l 填土由于堆填时未经压实，所以土质疏松，孔隙发育，当浸水后会产生附加下陷，即湿陷。通常，新填土比老填土湿陷性强，含有炉灰和变质炉灰的杂填土比素填土湿陷性强，干旱地区填土的湿陷性比气候潮湿、地下水位高的地区湿陷性强。9.5 填土填土l9.5.2.3自重压密性l 填土属欠固结土，在自身重量和大气降水下渗的作用下有自行压密的特点，压密所需的时间随填土的物质成分不同而有很大的差别，例如，由粗颗粒组成的砂和碎石类素填土，一般回填时间在25a即可达到自重压密基本稳定；而粉土和粘性土质的素填土则需515a才能达到基本稳定。建筑垃圾和工业废料填土的基本稳定时间需210a；而含
43、有大量有机质的生活垃圾填土的自重压密稳定时间可长达30a以上。冲填土的自重压密稳定时间更长，可达几十年甚至上百年。9.5 填土填土l9.5.2.4压缩性大，强度低l 填土由于密度小，孔隙度大，结构性很差，故具有高压缩性和较低的强度。在密度相同的条件下，填土的变形模量比天然土低很多(图9-5)，并且，随着含水量的增大，压缩模量急剧降低(图9-6)。对于杂填土而言，当建筑垃圾土的组成物以砖块为主时，则性能优于以瓦片为主的土；而建筑垃圾土和工业废料土一般情况下性能优于生活垃圾土，这是因为生活垃圾土物质成分杂乱，含大量有机质和未分解或半分解状态的植物质。对于冲填土，则是由于其透水性弱，排水固结差，土体
44、呈软塑或流塑状态之故。9.5 填土填土图9-5 土的变形模量与干密度的关系、填土；天然土(15PI)图9-6 填土变形模量与含水量的关系9.5 填土填土l9.5.3 填土的勘察评价要点l9.5.3.1填土勘察l 填土勘察的主要内容有:l (1)搜集资料，调查地形和地物的变迁，查明填土来源、堆积年限和堆积方式。l (2)查明填土的分布范围、厚度、物质成分、颗粒级配及其均匀性、密实性，压缩性和湿陷性。l (3)判定地下水对建筑材料的腐蚀性及其与相邻地表水体的水力影响。l (4)确定冲填土在冲填期间的排水条件，冲填完成后的固结条件、固结性能和固结状态。l (5)查明填土的工程特性指标。主要采用以下测
45、试方法确定:l 填土的均匀性和密实度宜采用触探法，并辅以室内试验；l 填土的压缩性、湿陷性宜采用室内固结试验或现场载荷试验；l 杂填土的密度试验宜采用大容积法；l 对压实填土，在压实前应测定填料的最优含水量和最大干密度，压实后应测定其干密度，计算压实系数。9.5 填土填土l9.5.3.2填土工程评价l 填土岩土工程评价应包括以下内容:l (1)阐明填土的成分、分布和堆积年代，判定地基均匀性、压缩性和密实度；必要时应按厚度、强度和变形特性分层或分区评价。l (2)对于堆积年限较长的素填土、冲填土及由建筑垃圾和性能稳定的工业废料组成的杂填土，当较均匀和较密实时可作为天然地基。由有机质含量较多的生活
46、垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料组成的杂填土不宜作为天然地基。l (3)确定填土地基承载力。按地区经验或室内土工试验、原位测试综合确定。l (4)当填土底面的天然坡度大于20%时，应验算其稳定性。9.5 填土填土l9.5.3.3提出填土地基处理的措施l (1)换土垫层法。l (2)表层压实法。处理轻型低层建筑物地基时，可采用人力夯或机械夯、平碾式振动碾，对表层疏松填土进行人工压实。l (3)灰土桩。l (4)砂桩挤密。9.6 多年冻土多年冻土l岩土工程勘察规范(GB50021-2001)对多年冻土的定义为:含有固态水、冻结状态持续二年或二年以上的土。当温度条件改变时，多年冻土的物理力学性质随之改
47、变，并可产生冻胀、融陷、热融滑塌等现象。l9.6.1 多年冻土的一般性质l对多年冻土的工程性质起主要作用的是冰的含量及其存在形式。但是冻土中的含冰量是极不稳定的，随着湿度的升降，冰的含量剧烈变化，从而导致冻土的工程地质性质发生相应的显著变化。l冻土的含水性通常用总含水量表示。即：9.6 多年冻土多年冻土l多年冻土为不透水层，具有牢固的冰晶胶结联结，从而具有较高的力学性能。抗压强度和抗剪强度均较高，但受湿度和总含水量的变化及荷载作用时间长短的影响；内摩擦角很小，可近似把多年冻土看作理想的粘滞体；在短期荷载作用下，压缩性很低，类似于岩石，可不计算变形，但在长期荷载作用下，冻土的变形增大，特别是温度
48、在近似零度时，变形会更突出。%100*wsiwnMMM9.6 多年冻土多年冻土l9.6.2 多年冻土的冻胀性和融陷性l9.6.2.1冻胀性l 土冻结时体积膨胀，在于水在转化为冰时体积膨胀，从而使土的孔隙度增大。如果土中的原始孔隙空间足以容纳水在冻结时所增大的体积，则冻胀不会发生；只有在土的原始饱和度很高或有新的水分补充时才会发生冻胀。所以对冻胀性的理解应为:土冻结时体积随之增大的性能。因此，常用体积的相对变化量冻胀率()来表示。即%1000VVV(9-16)9.6 多年冻土多年冻土l 土的冻胀性与含水量有关，当含水量低到一定程度时，土在冻结过程中将不表现出冻胀性，此含水量界限值称为起始冻胀含水
49、量。它随土的分散度不同而异，一般情况下，随颗粒组成中粗粒组的增加而降低。l9.6.2.2 融陷性l融陷性对多年冻土地基的评价有着重要的意义。前面已经论及冻土的冻胀性，是在土冻结过程中表现出的性能，而融陷性，则是在土融化过程中表现出的性能，即融陷性是冻土在融化过程中，由于固态冰转化为液态水时体积缩小的性能。在融化过程中，土粒间联结消弱、水分排出，在自重压力下，特别是在外部荷载作用下，多年冻土可能产生较大的压缩变形。l多年冻土的融陷性可用室内无侧胀压缩试验测得的融陷系数和土的总含水量、干密度来评价。岩土工程勘察规范(GB50021-2001)通过土的类别、总含水量、融化后潮湿程度综合评价多年冻土的
50、融陷性.9.6 多年冻土多年冻土l9.6.3多年冻土的不良地质现象l9.6.3.1伴随着冻结过程发生的冻土的不良地质现象l(1)冻胀现象。以冻胀丘和拔石为主要现象。l(2)厚层地下冰。在粘性土的多年冻土上限附近，常可遇见一层厚度不等的较纯的地下冰层。在山坡下部和一些负地形部位，地下冰层的厚度有时可达到几十厘米，甚至23m。它们是在年复一年的冻结凝成冰过程中形成的。l(3)冰椎。冬季在河流水溪河床部位，由于水面封冻，过水断面减小形成阻塞压力，一旦压力大于冰层强度，河水便冲破冰层溢流于冰面形成河冰椎。若以地下水为水源，则形成泉冰椎；冰椎常常阻塞交通，危及行车安全，毁坏工程建筑物。l(4)寒冻石流。
