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基础工程学淤泥土淤泥土一、软土与淤泥土二、淤泥土的形成与分布三、淤泥土的物理力学特性四、淤泥土的工程特性软土与淤泥土软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积而成的，以粘粒为主并伴有微生物作用的一种结构性土。软土具有天然含水量大、压缩性高、饱和度高、孔隙比大、透水性低、灵敏度高和承载力低等特点，是一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土。主要包括淤泥、淤泥质土、有机沉积物（泥炭土和沼泽土）和其他高压缩性的粘土及粉土。其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。软土的分类淤泥土的定义淤泥及淤泥质土是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并伴有微生物作用的一种结构性土。淤泥质软土按孔隙比可分为淤泥（和淤泥质土。淤泥土的形成与分布淤泥和淤泥质土是第四世纪后期形成的黏性土沉积，这种土大部分是饱和的，且含有机质，它分布在我国沿海地区，内陆平原和山区亦有出露，就其成因看有滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积及沼泽沉积四种。在中国渤海、东海、黄海等沿海地区的天津、上海和广州等城市，长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原，洞庭湖、洪泽湖、太湖和鄱阳湖四周，以及昆明滇池地区，都埋藏有厚度达数米至数十米的淤泥及淤泥质土。我国西北地区一些地槽、盆地中也普遍分布着残积淤泥类土。淤泥土的分布范围及沉积特征近年来，随着水利、交通、工业民用建筑和其它行业进一步开发建设，该类土往往构成各类工程建筑物的地基和边坡，因其特性危害到地基和边坡的稳定性，因而决定着合理的工程设计和地基处理措施。深入研究该类土的工程特性，对工程建设有着重要的意义。淤泥土的物理性质1.含有许多细颗粒及大量有机腐殖质：2.是颜色深灰色或暗绿色，有臭味。3.是一般天然含水量在40％~70％之间，有的大于70％，空隙比＞1.0，天然容量在15~18KN/m3之间。淤泥土的物理力学特性1、天然高含水量高、孔隙比大。淤泥土的天然含水量一般为40%～70%，最大甚至超过200%。液限一般为40%～60%，天然含水量随液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之间，最大达3～4。其饱和度一般大于95%，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。2、渗透性弱淤泥土的渗透系数一般在i×10-4～i×10-8cm/s之间，而大部分滨海相和三角洲相淤泥土地区，由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等，故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多。由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态，这不但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的孔隙水压力，对地基强度有显著影响。3、压缩性高淤泥土均属高压缩性土，其压缩系数一般在0.5～2.0MPa-1之间,最大达4.5MPa-1(例如渤海海淤)，它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土质本身的因素而言，该类土的建筑荷载作用下的变形有如下特征：(1)变形大而不均匀(2)变形稳定历时长4、抗剪强度低淤泥土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关，不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力大小无关。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大。5、具有明显的结构性。淤泥土一般为絮状结构，尤以海相粘土更为明显。这种土一旦受到扰动，土的强度显著降低，甚至呈流动状态。我国沿海淤泥土的灵敏度一般为4~10，属于高灵敏度土。因此，在淤泥土层中进行地基处理和基坑开挖，若不注意避免扰动土的结构，就会加剧土体变形，降低地基土的强度，影响地基处理效果。6、具有明显的流变性。在荷载作用下，淤泥土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。残积淤泥类土的物理力学性质指标见下表：淤泥土的工程特性淤泥土地基承载力低，强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。淤泥土工程特性表现①地基的沉降由固结沉降、侧向挤出和次固结沉降三部分组成。当荷载小于比例界限值（即从荷载试验曲线得到的直线段）时，沉降主要由固结所引起。在相同条件下淤泥及淤泥质土地基沉降量比一般第四纪粘性土天然地基大若干倍。因此，上部荷重的差异、复杂建筑体型、建筑物的毗邻及大面积地面负荷等都可以引起严重的差异沉降或倾斜，造成房屋损坏，上下水管道开裂及雨水倒灌等不良后果。②沉降速率较大且沉降稳定历时较长，沉降速度与施工的快慢和活载堆积的速率有关。缓慢的加荷，如一般民用房屋或工业建筑的活载较小者,竣工时速度大约为0.5～1.5毫米/日，施工期间沉降量约为总量的20%。主固结沉降稳定历时约需数年。加荷速率过快，且荷载较大时，建筑物容易发生倾斜甚至倒塌事故。主要沉降完成后还有相当长时间的次固结沉降。次固结沉降速率较小，但延续时间可达几十年。③淤泥固结后的抗剪强度和压缩模量比固结前有很大的提高，预压加固地基的方法就是根据这个原理提出的。④在地震周期荷载作用下淤泥地基将出现附加下沉，下沉量与周期荷载的大小、循环次数及地基中的静剪应力状态有关。在中国唐山地震期间，渤海沿岸淤泥地区房屋出现了程度不同的下沉；在烈度超过八度地区，下沉量有的超过30厘米，并引起房屋不同程度的倾斜；七度地区下沉现象较轻，一般只有静载引起的沉降的十分之一。近年来，随着水利、交通、工业民用建筑和其它行业进一步开发建设，该类土往往构成各类工程建筑物的地基和边坡，因其特性危害到地基和边坡的稳定性，因而决定着合理的工程设计和地基处理措施。深入研究该类土的工程特性，对工程建设有着重要的意义。在淤泥土地基上修筑建筑物时，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷，将会引发诸多的工程问题。淤泥土地基处理地基(Foundation，Subgrade)是指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。基础(Foundation，Footing)是指建筑物向地基传递荷载的下部结构。它具有承上启下的作用。，它处于上部结构的荷载及地基反力的相互作用下，承受由此而产生的轴力、剪力和弯矩。地基处理的定义我国地域辽阔，土壤多样性显著。地基土的抗剪强度、压缩性等存在着很大的差别；随着科学技术的发展，结构物的荷载量日益增大，对变形的要求也越来越严格。因而，即使是理论上评价为优良的地基土层，在特定的条件下也要进行处理。所以，地基的处理应当针对不同的地质条件、不同的结构物选定合适的基础形式、尺寸、和布置方案，并且选取恰当的地基处理方法。地基处理是指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的设计要求，而地基需经过人工处理后再建造基础者，称为地基处理地基处理的目的是：地基处理的目的地基处理的目的是采取各种地基处理方法以改善地基条件，这些措施包括以下几个方面内容：一、改善剪切特性地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够；由于偏心荷载及侧向土压力的作用，使结构物失稳；由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳；基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基上的抗剪强度不足。因此，为了防止剪切破坏，就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。二、改善压缩特性地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大；由于有填土或建筑物荷载，使邻近地基产生固结沉降；作用于建筑物基础的负摩擦力所引起的建筑物沉降；基坑开挖引起邻近地基沉降；由于降水产生地基固结沉降。地基的压缩性反映在地基上的压缩模量指标的大小。因此，需要采取何种措施以提高地基土的压缩模量，借以减少地基的沉降或不均匀沉降；另外，防止侧向流动(塑性流动)产生的剪切变形，也是地基处理的加固目的。三、改善透水特性地基的透水性表现在堤坝等基础产生的地基渗漏；市政开挖工程中，因土层内常夹有薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在地下水的运动中所出现的问题。为此，必须研究需要采取何种地基处理措施使地基土变成不透水或减少其水压力。四、改善动力特性地基的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将会产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。为此，需要研究采取措施防止地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。阪神大地震中地基液化淤泥土地基特性淤泥土最基本的特性就是其“三低三高”，即高含水量，高空隙比，高压缩性，低强，低渗透性，低固结系数，淤泥的特性决定了它无法作为天然地基，必须采用合理的方法对其进行加固处理。淤泥土地基处理方法换土垫层法排水预压法化学加固法冻结法换土垫层法换土垫层法又称换填土法。当淤土层厚度较簿时，挖除基底下处理范围的软弱土，再分层换填强度大、压缩性小、性能稳定的材料，并压实至要求的密实度，作为地基的持力层。垫层材料一般用强度较高，透水性强的砂、碎石、石渣、矿渣、灰土、粘土和素土等。按垫层在地基中的主要作用又分为换土垫层、排水垫层和加筋土垫层等。垫层剖面示意图垫层的作用可以简单概括为：①提高持力层承载力；②减少沉降量；③加速软弱土层的排水固结；④防止冻胀；⑤消除膨胀土的涨缩作用。优缺点：工期相对较短、工艺简单、造价低等特点，但是施工时要重视碎石土的碾压厚度、碾压密实度，石料抛填和碾压顺序等关键工序。化学加固法化学加固法系指通过高压喷射、机械搅拌等方法，将各种化学浆液注入土中，浆液与土粒胶结硬化后，形成含化学浆液的加固体，从而改善地基土的物理力学性质，达到加固地基的目的。化学浆液一般分化学类和水泥类两大系列。化学类浆液大部分有毒，成本较高，建筑工程中较少采用。因此常用水泥类浆液加固地基。水泥类浆液加固地基常见的方法有：a)深层搅拌法b)高压喷射注浆法•1、深层搅拌法深层搅拌法系利用水泥粉、石灰粉或水泥浆等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制拌和，固化剂和软土产生物理化学反应后，硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土加固体，加固体与原地基组成复合地基，共同承担上部建筑荷载。此法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水率较高且地基承载力≤120KPa的粘性土等地基。当用于处理泥炭土或具有侵蚀性地下水时，宜通过试验确定其适用性，冬季施工时应注意低温影响。•2、高压喷射注浆法高压喷射注浆法是通过高压喷射的水泥浆与土混合搅拌，来加固地基的。首先利用钻机钻至设计深度，插入带特殊喷嘴的注浆管，借助高压设备，使水泥浆或水以20～40Mpa的压力，从喷嘴喷出，冲击破坏土体，然后注浆管边旋转、边上提，浆液与土粒充分搅拌混合并凝固后，土中即形成一固结体，从而使地基加固。施工中可定向喷射成墙或旋转喷射成桩高压喷射注浆法具有施工简便、操作安全、成本低、既加固地基又防水止渗等优点，广泛应用于已有建筑和新建建筑的地基处理。适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。地下水流速过大和已涌水的防水工程，应慎重使用。排水预压法排水预压法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题的有效措施，由排水系统和加压系统两部分组成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。采用砂井堆载预压的方法来加速土中孔隙水的排除，加快土的固结，达到挤紧土颗粒和提高强度的目的。为了缩短预压时间，在砂井上部铺设砂垫层，使砂井与砂垫层构成地基的排水系统，在填土荷载作用下加速排水固结，效果甚好。在施加荷载时，还应注意，加载速率以及分级加载的大小，应与原地基强度及地基固结增长的强度相适应。塑料排水板处理淤泥软基方法：插入软基排水板，当填筑基础及上部建筑物时，荷载作用软基，地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升砂垫层内，由砂层向两侧排出，从而提高地基承载力。塑料排水板要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理范围，标出每根排水板具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头安放好，开动打桩机捶打钻杆，将地面上塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本施工。在预压的技术方面国内外有了长足的发展：①真空预压法代替堆载预压法，可节省大量工程量与造价；②袋装砂井代替砂井，可节省几倍砂料，且可避免砂井成空时颈缩。提高质量，加快进度；③塑料排