1、第第 9 章章 特殊土地基特殊土地基9.1 概概 述述特殊土特殊土由于不同的地理环境，气候条件，地质成因，历史由于不同的地理环境，气候条件，地质成因，历史过程，物质成分和次生变化等原因，具有与一般土明显不同的过程，物质成分和次生变化等原因，具有与一般土明显不同的特殊性质。这些土的分布一般具有特定的范围和区域性，存在特殊性质。这些土的分布一般具有特定的范围和区域性，存在一定的规律，一般称为区域性特殊土。一定的规律，一般称为区域性特殊土。常见的特殊土地基种类常见的特殊土地基种类湿陷性黄土、软土、膨胀土、红粘湿陷性黄土、软土、膨胀土、红粘土等构成的地基、冻土地基、山区地基等。土等构成的地基、冻土地基
2、、山区地基等。1软土地基软土地基软土的定义：通常把抗剪强度低、压缩性高、透水性差的软土的定义：通常把抗剪强度低、压缩性高、透水性差的地基以及在动力荷载作用下易液化的地基称为软土地基。地基以及在动力荷载作用下易液化的地基称为软土地基。淤泥、淤泥质土：指静水或缓慢流水环境中沉积，经生物淤泥、淤泥质土：指静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学作用形成的粘性土，当化学作用形成的粘性土，当L，e1.5，且含有机质时称，且含有机质时称为淤泥；当为淤泥；当1.0e1.5，且含有机质时称为淤泥；，且含有机质时称为淤泥；湿陷性黄土：非自重湿陷性黄土、自重湿陷性黄土；湿陷性黄土：非自重湿陷性黄土、自重湿陷性黄土；填
3、土：杂填土、冲填土；填土：杂填土、冲填土；多年冻土多年冻土 软土的工程性质软土的工程性质 抗剪强度低：抗剪强度低：接近于零，接近于零，c不超过不超过20kPa，地基承载力低，地基承载力低，一般不超过一般不超过100kPa；透水性低：竖向渗透系数一般在透水性低：竖向渗透系数一般在10-810-10cm/s之间，不之间，不利地基排水固结，沉降延续时间长；利地基排水固结，沉降延续时间长；不均匀性：因沉积环境变化，常夹有厚薄不等的砂土层、不均匀性：因沉积环境变化，常夹有厚薄不等的砂土层、粉砂层或粘土层，使地层在垂直和水平分布上不均匀，易粉砂层或粘土层，使地层在垂直和水平分布上不均匀，易产生差异沉降；产
4、生差异沉降；高压缩性：属高压缩性土，高压缩性：属高压缩性土，大部分压缩变形，大部分压缩变形发生在垂直压力发生在垂直压力100左右，建筑物沉降量大；左右，建筑物沉降量大；11 20.5aMPa 对结构破坏的敏感性：软土的灵敏度较高，受挠动后土结对结构破坏的敏感性：软土的灵敏度较高，受挠动后土结构受破坏，土的强度有明显的下降。构受破坏，土的强度有明显的下降。流变性：软土在剪应力作用下发生缓慢而长期的剪切变形流变性：软土在剪应力作用下发生缓慢而长期的剪切变形（不同于排水固结），对地基沉降有较大影响，对斜坡、（不同于排水固结），对地基沉降有较大影响，对斜坡、堤岸、码头等地基稳定不利。堤岸、码头等地基稳
5、定不利。软土地基的承载力、沉降和稳定性计算软土地基的承载力、沉降和稳定性计算 软土地基承载力软土地基承载力 软土地区浅基础的地基承载力受变形控制，要综合考软土地区浅基础的地基承载力受变形控制，要综合考虑地基土、基础和上部结构的相互作用，理论与地区经验虑地基土、基础和上部结构的相互作用，理论与地区经验相结合确定地基承载力。相结合确定地基承载力。根据极限承载力理论公式确定根据极限承载力理论公式确定h：基础埋深，受水流冲刷处，由一般冲刷线算起；：基础埋深，受水流冲刷处，由一般冲刷线算起；cu：不排水抗剪强度；：不排水抗剪强度；2：基底以上土的重度，地下水位以下取浮重度。：基底以上土的重度，地下水位以
6、下取浮重度。hc.puu2145次固结沉降固结沉降瞬时沉降总沉降软土地基沉降的组成软土地基沉降的组成 初始沉降：采用初始沉降：采用土力学土力学中介绍的弹性理论公式计算中介绍的弹性理论公式计算 固结沉降：采用固结沉降：采用土力学土力学中介绍的单向分层总和法中介绍的单向分层总和法（见第二章浅基础部分）（见第二章浅基础部分）次固结沉降：采用次固结沉降：采用土力学土力学中介绍的公式进行计算中介绍的公式进行计算（p.214）软土地基的稳定性分析：可参见第二章浅基础部分。软土地基的稳定性分析：可参见第二章浅基础部分。基础工程应注意的问题基础工程应注意的问题 刚性扩大基础刚性扩大基础 充分利用硬壳层的地基承
7、载力，尽量浅埋；充分利用硬壳层的地基承载力，尽量浅埋；采用地基处理措施加固地基；采用地基处理措施加固地基；减少上部结构荷载；减少上部结构荷载；桩基础和沉井基础桩基础和沉井基础 打入桩的桩距适当增大；打入桩的桩距适当增大；注意打桩的施工顺序；注意打桩的施工顺序；注意软土侧移对基桩的影响；注意软土侧移对基桩的影响；地基沉降产生的桩侧负摩阻力的影响。地基沉降产生的桩侧负摩阻力的影响。9.3 湿陷性黄土地基湿陷性黄土地基 黄土的特征和分布黄土的特征和分布v 特征特征干旱条件下形成的黄色粉质土，颗粒组成以粉干旱条件下形成的黄色粉质土，颗粒组成以粉粒为主，同时含有砂粒和粘粒。它含有大量的碳酸盐等可粒为主，
8、同时含有砂粒和粘粒。它含有大量的碳酸盐等可溶盐类溶盐类。v 黄土的种类黄土的种类v 分布分布我国黄土分布范围较广，主要在西北地区，面我国黄土分布范围较广，主要在西北地区，面积约积约64万平方公里，湿陷性黄土占万平方公里，湿陷性黄土占3/4，以黄河中游地区最，以黄河中游地区最为发育。为发育。湿陷性黄土湿陷性黄土非湿陷性黄土非湿陷性黄土自重湿陷性黄土自重湿陷性黄土非自重湿陷性黄土非自重湿陷性黄土湿陷性黄土地区建筑规范湿陷性黄土地区建筑规范 黄土高原 v 湿陷性黄土的工程特征湿陷性黄土的工程特征v 颗粒组成：属于粉质粘土或粉土，以粉土颗粒为主（粒颗粒组成：属于粉质粘土或粉土，以粉土颗粒为主（粒径径0
9、.0050.075mm），约占总重量的），约占总重量的70%；v 矿物成分：主要矿物成分是石英和长石。粘土颗粒的主矿物成分：主要矿物成分是石英和长石。粘土颗粒的主要矿物成分为中等亲水性的伊利石，在土颗粒表面还有较要矿物成分为中等亲水性的伊利石，在土颗粒表面还有较多的可溶性盐成分多的可溶性盐成分；w 含水量低，空隙比大，欠压密是黄土产生湿陷的条件，含水量低，空隙比大，欠压密是黄土产生湿陷的条件，我国大部分地区黄土的天然含水量一般接近塑限或更低我国大部分地区黄土的天然含水量一般接近塑限或更低（10%15%），空隙比接近或大于），空隙比接近或大于1。湿陷发生的原因和影响因素湿陷发生的原因和影响因素
10、黄土受水浸后发生湿陷是一个比较复杂的地质、物理、黄土受水浸后发生湿陷是一个比较复杂的地质、物理、化学过程，黄土湿陷的问题，国内外做了很多研究，提出化学过程，黄土湿陷的问题，国内外做了很多研究，提出了各种解说黄土湿陷的学术理论和假定，一般比较认可的了各种解说黄土湿陷的学术理论和假定，一般比较认可的有以下几种有以下几种：v 欠压密理论欠压密理论：黄土在干旱气候条件下形成，形成初期，：黄土在干旱气候条件下形成，形成初期，季节性少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，长期干旱使土中季节性少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，长期干旱使土中水分不断蒸发，土粒间盐类析出，胶体凝固并将相邻土颗水分不断蒸发，土粒间盐类析出，胶
11、体凝固并将相邻土颗粒胶结在一起，形成固化粘聚力，阻止土颗粒在自重作用粒胶结在一起，形成固化粘聚力，阻止土颗粒在自重作用下的压密固结，形成欠压密的状态。一旦水浸入，胶体溶下的压密固结，形成欠压密的状态。一旦水浸入，胶体溶化，粘聚力消失，就产生湿陷化，粘聚力消失，就产生湿陷；v 溶盐溶解假设溶盐溶解假设：黄土中存在大量可溶水溶性盐，土中水：黄土中存在大量可溶水溶性盐，土中水分减少，溶于水中的盐集中到粗颗粒表面聚合起来，可溶分减少，溶于水中的盐集中到粗颗粒表面聚合起来，可溶盐逐渐浓缩沉淀成为胶结物，形成以粗颗粒为主体骨架的盐逐渐浓缩沉淀成为胶结物，形成以粗颗粒为主体骨架的多孔性构造。在天然状态下，胶
12、结物的粘聚和结晶作用，多孔性构造。在天然状态下，胶结物的粘聚和结晶作用，其骨架被牢固地粘结，使黄土地基具有较高的强度。当受其骨架被牢固地粘结，使黄土地基具有较高的强度。当受水浸入，易溶盐溶解，胶结作用消失，骨架强度降低，土水浸入，易溶盐溶解，胶结作用消失，骨架强度降低，土体结构破坏产生湿陷；体结构破坏产生湿陷；v 结构学说结构学说：黄土是由粗粉粒为主体骨架的多孔质结构，：黄土是由粗粉粒为主体骨架的多孔质结构，粗粒间分布有大的空隙及胶凝物质，其连接是在干旱或半粗粒间分布有大的空隙及胶凝物质，其连接是在干旱或半干旱条件下形成的，在水的作用下该体系受到损害，使整干旱条件下形成的，在水的作用下该体系受
13、到损害，使整个结构发生破坏，引起湿陷。个结构发生破坏，引起湿陷。综上所述，引起黄土湿陷的为两方面的因素：综上所述，引起黄土湿陷的为两方面的因素：内因：黄土的结构特征与物质成分；内因：黄土的结构特征与物质成分；外因：水的侵入与荷载的作用。外因：水的侵入与荷载的作用。影响黄土湿陷的因素：影响黄土湿陷的因素：v 粘粒含量：黄土中粘粒含量越多，湿陷性越小；粘粒含量：黄土中粘粒含量越多，湿陷性越小；v 黄土中可溶性盐的含量越多，湿陷性越大；黄土中可溶性盐的含量越多，湿陷性越大；v 空隙比越大，含水量越小，湿陷性越大；空隙比越大，含水量越小，湿陷性越大；v 黄土的湿陷性随压力的增大而增大，当压力增加到一定
14、黄土的湿陷性随压力的增大而增大，当压力增加到一定值以后，湿陷量会随压力的增大而减小。值以后，湿陷量会随压力的增大而减小。湿陷性黄土地基的评价湿陷性黄土地基的评价 评价黄土的湿陷性主要根据从以下三个方面进行：评价黄土的湿陷性主要根据从以下三个方面进行：v 黄土在一定的压力作用下是否具有湿陷性；黄土在一定的压力作用下是否具有湿陷性；v 湿陷类型（自重湿陷或非自重湿陷）；湿陷类型（自重湿陷或非自重湿陷）；v 判断黄土地基的湿陷程度（强弱）。判断黄土地基的湿陷程度（强弱）。v 湿陷系数湿陷系数s 湿陷系数湿陷系数s利用室内压缩试验得到。在压缩仪中将原利用室内压缩试验得到。在压缩仪中将原状土样逐级加压的
15、规定的压力状土样逐级加压的规定的压力pi，待变形稳定后测得试样，待变形稳定后测得试样高度高度hp，然后加水浸湿，测得下沉稳定后的高度，然后加水浸湿，测得下沉稳定后的高度hp，按下，按下式计算土的湿陷系数式计算土的湿陷系数s：0hhhpps eepepbcdappis0.015，非湿陷性黄土，非湿陷性黄土s0.015，湿陷性黄土，湿陷性黄土测试压力测试压力pi的规定：的规定：v自基础底面算起，自基础底面算起，10m内内土土层取层取pi=200kPa；v10m以下至非湿陷性土层顶以下至非湿陷性土层顶面，取上覆土层饱和自重应力（面，取上覆土层饱和自重应力（300kPa取取300kPa）；）；v当基底
16、压力大于当基底压力大于300kPa时，宜按实际压力测定时，宜按实际压力测定。v自重湿陷系数自重湿陷系数zs 用于划分自重湿陷性和非自重湿陷性黄土，同样可以用于划分自重湿陷性和非自重湿陷性黄土，同样可以利用室内压缩试验的方法测定，测定时的压力为自天然地利用室内压缩试验的方法测定，测定时的压力为自天然地面算起至该土层顶面为止的上覆土层的饱和自重压力面算起至该土层顶面为止的上覆土层的饱和自重压力：v 湿陷起始压力湿陷起始压力psh 湿陷起始压力湿陷起始压力psh是压力界限值，压力低于这个值，黄是压力界限值，压力低于这个值，黄土浸水只是产生压缩变形，不会出现湿陷现象。该压力界土浸水只是产生压缩变形，不
17、会出现湿陷现象。该压力界限值在非自重湿陷性黄土地基设计中具有意义，如对荷载限值在非自重湿陷性黄土地基设计中具有意义，如对荷载不大的基础或土垫层，设计时使基底压力或垫层底面总压不大的基础或土垫层，设计时使基底压力或垫层底面总压力小于或等于土的湿陷起始压力力小于或等于土的湿陷起始压力psh，就可避免发生湿陷，就可避免发生湿陷。0hhhzzzs 湿陷起始压力湿陷起始压力psh的确定方法的确定方法 现场载荷试验方法现场载荷试验方法 根据现场载荷试验得到的根据现场载荷试验得到的p-ss曲线（压力与浸水下沉曲线（压力与浸水下沉量关系曲线），取其转折点对应的压力值作为起始压力量关系曲线），取其转折点对应的压
18、力值作为起始压力psh，当转折点不明显时，可取浸水下沉量当转折点不明显时，可取浸水下沉量ss与承压板宽度与承压板宽度b之比之比小于小于0.015（ss/b0.015）对应的压力值作为黄土的湿陷起）对应的压力值作为黄土的湿陷起始压力始压力psh。pshpss 室内压缩试验法室内压缩试验法 根据室内压缩试验测得湿陷系数根据室内压缩试验测得湿陷系数s与压力与压力p的关系曲的关系曲线，取线，取s=0.015所对应的压力作为湿陷起始压力所对应的压力作为湿陷起始压力psh。在获。在获得得sp曲线时，可以采用单线法或双线法确定曲线时，可以采用单线法或双线法确定sp关系曲关系曲线（具体操作可以参考线（具体操作
19、可以参考p.314说明）。说明）。s0.015ppshv 湿陷类型的划分湿陷类型的划分 计算自重湿陷量计算自重湿陷量zs 建筑场地的湿陷类型，按自重湿陷量判断。现场实测建筑场地的湿陷类型，按自重湿陷量判断。现场实测自重湿陷量可利用试坑浸水试验得到。试坑边长不小于自重湿陷量可利用试坑浸水试验得到。试坑边长不小于10m，并大于湿陷土层的厚度。该方法比较符合实际，但，并大于湿陷土层的厚度。该方法比较符合实际，但实际上限于现场条件（如水源，工期等）而较难于实施，实际上限于现场条件（如水源，工期等）而较难于实施，在一般建筑物中可按计算自重湿陷量进行划分湿陷类型。在一般建筑物中可按计算自重湿陷量进行划分湿
20、陷类型。式中各项的物理意义见式中各项的物理意义见p.314说明。说明。niizsizsh10 一般计算深度从天然底面算起，但当挖填方量比较大时，应从设一般计算深度从天然底面算起，但当挖填方量比较大时，应从设计地面算起，直至其下全部湿陷性黄土的底面为止（其中计地面算起，直至其下全部湿陷性黄土的底面为止（其中zs0.015的的土层湿陷量不计入）。土层湿陷量不计入）。湿陷类型的划分标准湿陷类型的划分标准当实测自重湿陷量当实测自重湿陷量zs或计算自重湿陷量或计算自重湿陷量zs70mm非非自重湿陷性黄土地区；自重湿陷性黄土地区；当实测自重湿陷量当实测自重湿陷量zs或计算自重湿陷量或计算自重湿陷量zs70
21、mm自自重湿陷性黄土地区重湿陷性黄土地区。黄土地基的湿陷等级黄土地基的湿陷等级 黄土地基湿陷等级划分应能表达黄土湿陷对工程的危黄土地基湿陷等级划分应能表达黄土湿陷对工程的危害程度，从而采取相应的措施。黄土的湿陷等级按基底下害程度，从而采取相应的措施。黄土的湿陷等级按基底下各土层累计的总湿陷量各土层累计的总湿陷量s和计算自重湿陷量和计算自重湿陷量zs按按p.315表表9-2进行划分，总湿陷量进行划分，总湿陷量s的计算公式如下：的计算公式如下：niisizsh1 湿陷性黄土地基的工程措施湿陷性黄土地基的工程措施 湿陷性黄土地基的设计原则与一般地基相同，需要湿陷性黄土地基的设计原则与一般地基相同，需
22、要满足承载力，变形和稳定性要求，但由于具有湿陷性这一满足承载力，变形和稳定性要求，但由于具有湿陷性这一特点，要采取适当的设计与施工措施。特点，要采取适当的设计与施工措施。v 地基处理措施：地基处理目的是破坏湿陷性黄土的大空地基处理措施：地基处理目的是破坏湿陷性黄土的大空隙结构，改善土的力学性能，消除或减小地基因偶然浸水隙结构，改善土的力学性能，消除或减小地基因偶然浸水而引起的湿陷变形，也可以采用桩基础，对于非自重湿陷而引起的湿陷变形，也可以采用桩基础，对于非自重湿陷性黄土场地，桩端打入压缩性比较低的非湿陷性土层中，性黄土场地，桩端打入压缩性比较低的非湿陷性土层中，对于自重湿陷性黄土地基，桩端打
23、入可靠持力土层中对于自重湿陷性黄土地基，桩端打入可靠持力土层中；v 防水措施：湿陷性黄土地基如果能确保地基不受水浸湿，防水措施：湿陷性黄土地基如果能确保地基不受水浸湿，地基即使不处理，也不会发生湿陷。地基即使不处理，也不会发生湿陷。工程上的防水措施分为工程上的防水措施分为3个等级，基本防水措施，检个等级，基本防水措施，检漏防水措施和严格防水措施。基本防水措施要求在建筑布漏防水措施和严格防水措施。基本防水措施要求在建筑布置，场地排水，地面排水，散水等方面，防止雨水或生产置，场地排水，地面排水，散水等方面，防止雨水或生产生活用水渗入浸湿地基。生活用水渗入浸湿地基。v 结构措施：结构措施是辅助手段。
24、它包括使建筑物构造结构措施：结构措施是辅助手段。它包括使建筑物构造布置简单，加强上部构造的整体刚度，预留沉降净空等措布置简单，加强上部构造的整体刚度，预留沉降净空等措施来减小不均匀沉降或使结构适应地基的湿陷变形。施来减小不均匀沉降或使结构适应地基的湿陷变形。9.4 膨胀土地基膨胀土地基 膨胀土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有膨胀土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。v 膨胀土的特点膨胀土的特点v 膨胀土的特征膨胀土的特征v 分布特征：膨胀土常出现在二级或二级以上的河谷阶地，分布特征：膨胀土常
25、出现在二级或二级以上的河谷阶地，山前丘陵和盆地的边缘。所处地形平缓，无明显的天然陡山前丘陵和盆地的边缘。所处地形平缓，无明显的天然陡坎；坎；v 物理特征：天然状态下，膨胀土呈坚硬或硬塑状，有黄，物理特征：天然状态下，膨胀土呈坚硬或硬塑状，有黄，红，灰白等颜色。我国膨胀土的粘粒含量一般很高，粒径红，灰白等颜色。我国膨胀土的粘粒含量一般很高，粒径小于小于0.002mm的胶体颗粒含量超过的胶体颗粒含量超过20%，塑性指数，塑性指数 Ip大于大于17，多在，多在2235之间，膨胀土的天然含水量接近或略之间，膨胀土的天然含水量接近或略小于塑限，液性指数小于小于塑限，液性指数小于0，土的压缩性比较小。，土
26、的压缩性比较小。w 裂隙特征：土中裂隙较发育，有竖向，斜交和水平三种。裂隙特征：土中裂隙较发育，有竖向，斜交和水平三种。距地表距地表12m内，常有竖向裂隙，裂隙面呈油脂或腊状光内，常有竖向裂隙，裂隙面呈油脂或腊状光泽。旱季时，地表出现裂隙，雨季时闭合。泽。旱季时，地表出现裂隙，雨季时闭合。v 膨胀土的危害膨胀土的危害v 建筑物的破坏开裂具有地区性特点，开裂随气候变化呈建筑物的破坏开裂具有地区性特点，开裂随气候变化呈反复变化的特征。以低层，轻型结构为主。因这类结构重反复变化的特征。以低层，轻型结构为主。因这类结构重量轻，整体性差，基础浅，易受外界的影响；量轻，整体性差，基础浅，易受外界的影响；v
27、 房屋在垂直与水平方向都受弯曲和扭曲，容易出现对称房屋在垂直与水平方向都受弯曲和扭曲，容易出现对称或不对称的八字性或或不对称的八字性或X字型裂缝。外纵墙基础由于地基的字型裂缝。外纵墙基础由于地基的不均匀沉降，易受到纵向切力和侧向水平推力作用而产生不均匀沉降，易受到纵向切力和侧向水平推力作用而产生位移和水平裂缝；位移和水平裂缝；v 引起边坡失稳，坡地上的建筑物容易受损；引起边坡失稳，坡地上的建筑物容易受损；v 膨胀土的胀缩特性也会引起路基，桥梁基础，堤防，涵膨胀土的胀缩特性也会引起路基，桥梁基础，堤防，涵洞及上部结构的破坏。洞及上部结构的破坏。v 影响膨胀土胀缩变形的主要因素影响膨胀土胀缩变形的
28、主要因素v 内因：膨胀土粘土矿物成分中含有大量蒙脱石，伊利石内因：膨胀土粘土矿物成分中含有大量蒙脱石，伊利石等亲水性粘土矿物，特别是蒙脱石含量直接决定膨胀性能等亲水性粘土矿物，特别是蒙脱石含量直接决定膨胀性能的大小。土中粘粒含量越多，土的胀缩性越强，土的天然的大小。土中粘粒含量越多，土的胀缩性越强，土的天然空隙越小，则膨胀越大，收缩越小，土的结构强度越大，空隙越小，则膨胀越大，收缩越小，土的结构强度越大，土体限制胀缩变形的能力也越大；土体限制胀缩变形的能力也越大；v 外因：水是引起土胀缩的外因。土中水分变化与周围环外因：水是引起土胀缩的外因。土中水分变化与周围环境有密切关系，雨季使土中水分增加
29、，土体膨胀，旱季水境有密切关系，雨季使土中水分增加，土体膨胀，旱季水分减小，土体收缩；地形比较高的地方，土中水分蒸发较分减小，土体收缩；地形比较高的地方，土中水分蒸发较快，地基的胀缩变化比低地要大。日照也会影响土体的胀快，地基的胀缩变化比低地要大。日照也会影响土体的胀缩程度，向阳面日照充足，胀缩程度要强于北面。缩程度，向阳面日照充足，胀缩程度要强于北面。膨胀土地基评价膨胀土地基评价v 膨胀土的工程特性指标膨胀土的工程特性指标v 自由膨胀率自由膨胀率ef：将通过：将通过0.5mm筛子的烘干土浸泡于水中，筛子的烘干土浸泡于水中，经充分吸水膨胀后所增加体积与原干土体积之比定义为自经充分吸水膨胀后所增
30、加体积与原干土体积之比定义为自由膨胀率，用百分比表示：由膨胀率，用百分比表示：自由膨胀率自由膨胀率ef是干土在无结构力及压力作用下的膨胀是干土在无结构力及压力作用下的膨胀特性，反映了土中矿物成分（主要是蒙脱石）的含量。实特性，反映了土中矿物成分（主要是蒙脱石）的含量。实际工程中，当际工程中，当ef40%，可将土视为非膨胀土，相应的蒙，可将土视为非膨胀土，相应的蒙脱石含量脱石含量7%。自由膨胀率是一个重要指标，可用来初步。自由膨胀率是一个重要指标，可用来初步判断是否为膨胀土。试验设备简单，操作方便。判断是否为膨胀土。试验设备简单，操作方便。%10000VVVwef v 膨胀率膨胀率ep：原状土在
31、有侧限压缩仪中，在一定的压力作：原状土在有侧限压缩仪中，在一定的压力作用下，处于侧限条件下原状土样在浸水后，试样增加的高用下，处于侧限条件下原状土样在浸水后，试样增加的高度与原高度之比称为膨胀率度与原高度之比称为膨胀率ep，用百分比表示：，用百分比表示：工程上利用膨胀率来评价地基的胀缩等级，计算膨胀土地工程上利用膨胀率来评价地基的胀缩等级，计算膨胀土地基的变形量以及测定膨胀力。通常土的膨胀力约为基的变形量以及测定膨胀力。通常土的膨胀力约为1%4%。%10000hhhwep w 膨胀力膨胀力pe：膨胀力指原状土在体积不变条件下，由于浸：膨胀力指原状土在体积不变条件下，由于浸水膨胀产生的最大内应力
32、。（相当于膨胀率为水膨胀产生的最大内应力。（相当于膨胀率为0时所对应时所对应的压力，的压力，p.321图图9-4）。膨胀力范围通常在）。膨胀力范围通常在10110kPa，膨胀力在选择基础形式及基底压力时，是个有用的指标，膨胀力在选择基础形式及基底压力时，是个有用的指标，如果希望降低地基的膨胀变形，可通过调整基底压力接近如果希望降低地基的膨胀变形，可通过调整基底压力接近膨胀力膨胀力pe。x 线缩率线缩率s：竖向线缩率是指土样竖向收缩变形量与土样：竖向线缩率是指土样竖向收缩变形量与土样原始高度之比，用百分数表示：原始高度之比，用百分数表示：hi：土中含水量为：土中含水量为i时的土样高度。时的土样高
33、度。%10000hhhis y 收缩系数收缩系数s：根据竖向线缩率随含水量的变化，绘出收：根据竖向线缩率随含水量的变化，绘出收缩曲线。随土中含水减小，线缩率缩曲线。随土中含水减小，线缩率s逐渐减小。在收缩过逐渐减小。在收缩过程中，线缩率变化可分成程中，线缩率变化可分成3个阶段，即收缩阶段，过渡阶个阶段，即收缩阶段，过渡阶段，微缩阶段。利用直线收缩段可以求得收缩系数段，微缩阶段。利用直线收缩段可以求得收缩系数s，按，按下式计算：下式计算：收缩系数通常为收缩系数通常为0.20.6。ss微缩微缩阶段阶段过渡过渡阶段阶段收缩收缩阶段阶段v 膨胀土地基的评价膨胀土地基的评价v 胀土的判别胀土的判别具有膨
34、胀土特征，自由膨胀率具有膨胀土特征，自由膨胀率40%的的土，判断为膨胀土；土，判断为膨胀土；v 膨胀土的胀缩潜势膨胀土的胀缩潜势根据自由膨胀率大小，膨胀土的根据自由膨胀率大小，膨胀土的膨胀潜势可以分为三类，见膨胀潜势可以分为三类，见p.322表表9-3。自由膨胀率。自由膨胀率ef越越大，膨胀潜势越强；大，膨胀潜势越强；v 膨胀土地基的胀缩等级膨胀土地基的胀缩等级反映地基胀缩等级的是地基反映地基胀缩等级的是地基变形，我国膨胀土地基的评价即是将地基变形与低层砖石变形，我国膨胀土地基的评价即是将地基变形与低层砖石结构房屋安全的关系统一考虑而制定，规范规定，以结构房屋安全的关系统一考虑而制定，规范规定
35、，以50kPa压力下测定土的膨胀率压力下测定土的膨胀率ep，计算地基分级变形量，计算地基分级变形量sc，作为划分地基胀缩等级的标准，见作为划分地基胀缩等级的标准，见p.322表表9-4。niiisiepichs1)(膨胀土地基的工程措施膨胀土地基的工程措施v 设计措施设计措施v选址：地形条件比较简单，土质分布均匀，胀缩性小；选址：地形条件比较简单，土质分布均匀，胀缩性小；v建筑物：体形简单，设置沉降缝。高大建筑物可以利用建筑物：体形简单，设置沉降缝。高大建筑物可以利用基底压力大于膨胀力的方法，消除膨胀变形；基底压力大于膨胀力的方法，消除膨胀变形；v排水，隔水措施；排水，隔水措施；v挡土墙的高度
36、不宜大于挡土墙的高度不宜大于5m；v加强基础的整体刚度；加强基础的整体刚度；v采用地基处理方法（换土垫层，土性改良，深基础）。采用地基处理方法（换土垫层，土性改良，深基础）。v 施工措施：施工中尽量减小地基中含水量的变化。施工措施：施工中尽量减小地基中含水量的变化。9.5 土岩组合地基土岩组合地基 土岩组合地基的特点土岩组合地基的特点u地表高差大，同一基础可能部分处于挖方区，部分位于地表高差大，同一基础可能部分处于挖方区，部分位于填方区；填方区；v基岩埋藏浅，起伏大，覆盖土层厚度不均；基岩埋藏浅，起伏大，覆盖土层厚度不均；w会有大块孤石，石芽和局部软土等成因不同的土层；会有大块孤石，石芽和局部
37、软土等成因不同的土层；x具有不良地质现象，如滑坡，崩塌，泥石流，岩溶和土具有不良地质现象，如滑坡，崩塌，泥石流，岩溶和土洞等；洞等；y汇水面大，地表水径流量大；汇水面大，地表水径流量大；z位于斜坡的地基容易引起滑坡。位于斜坡的地基容易引起滑坡。土岩组合地基的工程特性土岩组合地基的工程特性u下卧基岩表面坡度较大的地基：上覆土层厚薄不匀，由下卧基岩表面坡度较大的地基：上覆土层厚薄不匀，由于承载力及压缩性的差异引起不均匀沉降，也可能引起沿于承载力及压缩性的差异引起不均匀沉降，也可能引起沿岩基面的滑动而失稳；岩基面的滑动而失稳；v石芽密布并有出露的地基：多出现在岩溶地区，表面不石芽密布并有出露的地基：
38、多出现在岩溶地区，表面不平整；平整；w大块孤石地基：这类地基的变形条件对建筑物最为不利，大块孤石地基：这类地基的变形条件对建筑物最为不利，容易造成不均匀沉降使建筑物开裂。容易造成不均匀沉降使建筑物开裂。土岩组合地基的处理土岩组合地基的处理u结构措施：设置沉降缝，增加上部结构的刚度等；结构措施：设置沉降缝，增加上部结构的刚度等；v地基处理：局部深挖换填，用梁板跨越，深基础，褥填地基处理：局部深挖换填，用梁板跨越，深基础，褥填（炉渣，中砂，土夹石或粘性土等）。（炉渣，中砂，土夹石或粘性土等）。9.6 岩溶与土洞岩溶与土洞 岩溶地基岩溶地基 岩溶指可溶性岩层长期受地下或地表水作用与侵蚀岩溶指可溶性岩
39、层长期受地下或地表水作用与侵蚀而形成的溶洞，裂隙，暗河，石林，石笋等地表及地下形而形成的溶洞，裂隙，暗河，石林，石笋等地表及地下形态，一般称态，一般称“喀斯特喀斯特”地形。地形。v 岩溶发育条件和规律：具有可溶性岩层，具有足够溶解岩溶发育条件和规律：具有可溶性岩层，具有足够溶解能力和流量的水，地表水有下渗，地下水有流动的途径。能力和流量的水，地表水有下渗，地下水有流动的途径。v 岩溶地基稳定性评价和处理措施岩溶地基稳定性评价和处理措施v 岩溶对于地基稳定性的影响岩溶对于地基稳定性的影响v 在岩体或上部建筑物重量作用下，发生地面变形，地基在岩体或上部建筑物重量作用下，发生地面变形，地基塌陷；塌陷
40、；v岩基起伏，地面石芽，沟槽等其间有软土分布，容易产岩基起伏，地面石芽，沟槽等其间有软土分布，容易产生不均匀沉降；生不均匀沉降；w有较大规模的浅层岩洞，暗河，漏斗等时，当溶洞水流有较大规模的浅层岩洞，暗河，漏斗等时，当溶洞水流通道堵塞造成涌水，有可能使场地淹没；通道堵塞造成涌水，有可能使场地淹没；x基础位于岩基面，其附近存在溶沟，落水洞等构造时，基础位于岩基面，其附近存在溶沟，落水洞等构造时，有可能使基础下岩层沿倾向上述临空面的软弱结构面产生有可能使基础下岩层沿倾向上述临空面的软弱结构面产生滑动。滑动。工程措施工程措施u清爆换填：适用于处理顶板不稳定的浅埋岩洞地基（爆清爆换填：适用于处理顶板不
41、稳定的浅埋岩洞地基（爆开顶板，挖去松软填充物后进行分层回填碎石滤水层，再开顶板，挖去松软填充物后进行分层回填碎石滤水层，再建造基础）。对于围岩不稳定，风化裂隙破碎的岩体，可建造基础）。对于围岩不稳定，风化裂隙破碎的岩体，可以采取注浆加固等方法。以采取注浆加固等方法。v梁，板跨越：对于洞口较大或顶板破碎，洞壁完整，强梁，板跨越：对于洞口较大或顶板破碎，洞壁完整，强度较高的岩溶，可以采用钢筋混凝土梁，板跨越；度较高的岩溶，可以采用钢筋混凝土梁，板跨越；w洞底支撑：对于规模较大的洞隙，可以采用洞底支撑或洞底支撑：对于规模较大的洞隙，可以采用洞底支撑或调整柱距等方法处理，洞底支撑可以用石砌柱或钢筋混凝
42、调整柱距等方法处理，洞底支撑可以用石砌柱或钢筋混凝土柱；土柱；x水流排导：采用排水隧道，管道等方法防止水流通道堵水流排导：采用排水隧道，管道等方法防止水流通道堵塞。塞。如果基础底面以下土层厚度大于如果基础底面以下土层厚度大于3倍独立基础底宽，或大于倍独立基础底宽，或大于6倍倍条形基础底宽，且在使用期间不具备形成土洞条件时，可以不考虑条形基础底宽，且在使用期间不具备形成土洞条件时，可以不考虑岩溶对地基稳定性的影响。岩溶对地基稳定性的影响。土洞地基土洞地基 土洞是岩溶地区上覆土层在地表水或地下水作用下土洞是岩溶地区上覆土层在地表水或地下水作用下形成的洞穴。顶部土体塌陷会形成土坑或洼地。由于土洞形成
43、的洞穴。顶部土体塌陷会形成土坑或洼地。由于土洞埋藏浅，分布密，发育快，顶板强度低，对建筑物的安全埋藏浅，分布密，发育快，顶板强度低，对建筑物的安全与稳定影响比较大。与稳定影响比较大。v 工程措施工程措施v采用深基础：利用桩或其他深基础将荷载传至深层稳定采用深基础：利用桩或其他深基础将荷载传至深层稳定岩基上；岩基上；v处理地表和地下水：采用截流，防渗，堵漏等方法防止处理地表和地下水：采用截流，防渗，堵漏等方法防止地表水渗入地下或使地下水改道；地表水渗入地下或使地下水改道；v挖填夯实：对于浅层土洞，可先挖除土洞，然后用块石挖填夯实：对于浅层土洞，可先挖除土洞，然后用块石或毛石混凝土回填。也可以用强
44、夯法进行处理；或毛石混凝土回填。也可以用强夯法进行处理；x灌填处理：对于埋藏较深，洞径大的土洞，可以在顶板灌填处理：对于埋藏较深，洞径大的土洞，可以在顶板上打孔向洞内灌砂，如有困难时，可用压力灌注上打孔向洞内灌砂，如有困难时，可用压力灌注C15的细的细石混凝土；石混凝土；y梁，板跨越：对于直径较小，危害较小的土洞，可用梁，梁，板跨越：对于直径较小，危害较小的土洞，可用梁，板跨越的方法支撑上部构造，应注意洞附近土体的承载力板跨越的方法支撑上部构造，应注意洞附近土体的承载力和稳定性；和稳定性；z垫层处理：提高基础底面标高，减小土洞顶板上的附加垫层处理：提高基础底面标高，减小土洞顶板上的附加压力。压
45、力。9.7 滑坡与防治滑坡与防治 岩质或土质边坡在一定的自然条件下，受地表水，地岩质或土质边坡在一定的自然条件下，受地表水，地下水，地震，爆破等因素影响，斜坡上的土石体在重力的下水，地震，爆破等因素影响，斜坡上的土石体在重力的作用下，失去原有的稳定性，沿斜坡方向整体向下滑动，作用下，失去原有的稳定性，沿斜坡方向整体向下滑动，称谓滑坡。称谓滑坡。滑坡的分类滑坡的分类v 按滑坡体体积划分：小于按滑坡体体积划分：小于3万立方米为小型滑坡，万立方米为小型滑坡，350万立方米为中型滑坡，超过万立方米为中型滑坡，超过50万立方米的为大型滑坡；万立方米的为大型滑坡；v 按滑坡体厚度划分：厚度小于按滑坡体厚度
46、划分：厚度小于6m的浅层滑坡；的浅层滑坡；620m的的中层滑坡；大于中层滑坡；大于20m的深层滑坡；的深层滑坡；v 按滑坡面通过岩层情况划分：均匀土滑坡；顺层滑坡；按滑坡面通过岩层情况划分：均匀土滑坡；顺层滑坡；切层滑坡；切层滑坡；v 按滑动体受力状态划分：推动式滑坡；牵引式滑坡。按滑动体受力状态划分：推动式滑坡；牵引式滑坡。滑坡的成因滑坡的成因v 内因：地形地貌，地质构造，岩土性质，水文条件等；内因：地形地貌，地质构造，岩土性质，水文条件等；v 外因：地下水活动，河流冲刷，人工切坡，坡顶堆载，外因：地下水活动，河流冲刷，人工切坡，坡顶堆载，爆破等。爆破等。滑坡的防治滑坡的防治v 滑坡的预防措
47、施滑坡的预防措施v加强勘察，查明类型及影响因素，分析其稳定程度和预加强勘察，查明类型及影响因素，分析其稳定程度和预测发展趋势；测发展趋势；v选择建筑场地时，应尽量选择在山坡稳定的地段；选择建筑场地时，应尽量选择在山坡稳定的地段；v尽量利用原有地形条件，避免大挖大填，不破坏场地及尽量利用原有地形条件，避免大挖大填，不破坏场地及边坡的稳定性；边坡的稳定性；x做好场地的排水工作，尽量保留场地的自然排水系统，做好场地的排水工作，尽量保留场地的自然排水系统，并注意维修与加固，防止地表水下渗，山坡植被应尽量保并注意维修与加固，防止地表水下渗，山坡植被应尽量保护和培养。护和培养。滑坡的整治滑坡的整治u排水：排除地表水，降低地下水位；排水：排除地表水，降低地下水位；v支挡：改善滑坡体的力学条件，可以采取结构支挡，减支挡：改善滑坡体的力学条件，可以采取结构支挡，减重，反压，护坡等措施；重，反压，护坡等措施；w卸载与反压：卸载减小下滑力，反压增加阻滑力；卸载与反压：卸载减小下滑力，反压增加阻滑力；x护坡：防止渗水，坡面冲刷。护坡：防止渗水，坡面冲刷。
