第7章特殊土地基

7.特殊土地基27.特殊土地基7.1概述特殊土：由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质成因以及次生变化等原因，使一些土类具有特殊的成分、结构和工程性质。37.特殊土地基软土湿陷性黄土膨胀土地基土岩组合地基冻土、盐渍土主要内容47.特殊土地基7.2软土地基软土：天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，压缩系数宜大于0.5MPa－1，不排水抗剪强度宜小于30kPa，并且具有灵敏结构性的细粒土。包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。57.特殊土地基成因滨海环境沉积、海陆过渡环境沉积（三角洲沉积）河流环境沉积、湖泊环境沉积和和沼泽环境沉积山地型的软土：软岩风化产物和地表的有机物质经水流搬运，沉积于低洼处，长期饱水软化或间有微生物作用而形成。67.特殊土地基7.2.2软土的工程特性及其评价工程特性：触变性：一旦受到扰动，原有结构破坏，土的强度明显降低或很快变成稀释状态。流变性：排水固结变形，缓慢而长期的剪切变形高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性评价：判定地基产生失稳和不均匀变形的可能性选择适宜的持力层和基础形式分析对相邻建筑物的不利影响。77.特殊土地基7.2.3软土地基的工程措施利用表层密实的粘性土(“硬壳层”)作为持力层减小基底附加应力地基处理采用换土垫层或桩基础等采用砂井预压，加速土层排水固结采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等处理方法使用期间，对大面积地面堆载划分范围，避免荷载局部集中、直接压在基础上87.特殊土地基7.3.1黄土的特征和分布黄土：产生于第四纪地质历史时期干旱条件下的沉积物，主要呈黄色或褐黄色。湿陷性黄土：凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著附加下沉，强度也随之降低。自重湿陷性黄土：黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷；非自重湿陷性黄土：在自重应力作用下不发生湿陷，需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷。7.3湿陷性黄土地基97.特殊土地基我国黄土面积64万km2，其中湿陷性黄土约占3/4。黄河中游地区最为发育，多分布于甘肃、陕西、山西107.特殊土地基7.3.2影响黄土地基湿陷性的主要因素影响因素粘粒含量：越多，湿陷性降低盐类：难溶盐、易溶盐孔隙比：越大，湿陷性越强含水量：越小，湿陷性越强外加压力：越大，湿陷性显著增加，当压力超过某一数值后，再增加压力，湿陷量反而减少。117.特殊土地基水的浸湿：黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒之间。结合水联结消失，盐类溶于水中，胶结体破坏，骨架强度随着降低，土体在上覆土层的自重应力或在附加应力与自重应力综合作用下，结构迅速破坏，土粒滑向大孔，粒间孔隙减少。黄土的结构特征：由集粒和碎屑组成的骨架颗粒相互连接形成的一种粒状架空结构体系，含有大量的架空孔隙。黄土的湿陷机理127.特殊土地基7.3.3湿陷性黄土地基的勘察与评价评价内容：•查明黄土在一定压力下浸水后是否具有湿陷性•判别场地的湿陷类型•判定黄土地基的湿陷等级标准：•我国《湿陷性黄土地区建筑规范》137.特殊土地基黄土湿陷性的判别湿陷系数：室内压缩试验测定。在压缩仪中将原状试样逐级加压到规定的压力p，当压缩稳定后测得试样高度hp，然后加水浸湿，测得下沉稳定后高度hp’。h0为土样的原始高度'0ppshhh湿陷性起始压力：若黄土所受压力低于一个压力界限值，即使浸了水也只产生压缩变形而无湿陷现象。可由室内压缩试验或野外载荷试验确定。147.特殊土地基黄土地区的湿陷等级：根据基底下各土层累计的总湿陷量s和计算自重湿陷量确定。湿陷类型zs(cm)s(cm)非自重湿陷性地基自重湿陷性地基zs≤77zs≤35zs35s≤30Ⅰ(轻微)Ⅱ(中等)——30s≤60Ⅱ(中等)Ⅱ或ⅢⅢ(严重)s60——Ⅲ(严重)Ⅳ(很严重)场地湿陷类型：自重湿陷量zs7cm时为自重湿陷性黄土地基，zs≤7cm时为非自重湿陷性黄土地基。157.特殊土地基7.3.4湿陷性黄土地基的工程措施地基处理措施破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性。表7-3防水措施消除黄土发生湿陷变形的外在条件。结构措施选取适宜的结构体系和基础形式，加强上部结构整体刚度、预留沉降净空。施工措施和使用维护167.特殊土地基7.4.1膨胀土的特性定义：土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。7.4膨胀土地基特征：结构上多呈坚硬-硬塑状态；裂隙发育；粘粒含量高；易胀缩变形。177.特殊土地基分布：黄河以南地区较多187.特殊土地基7.4.2影响膨胀土胀缩变形的主要因素内在机制矿物成分：膨胀土含大量的蒙脱石、伊利石等亲水性粘土矿物，既易吸水又易失水；微观结构：面-面连接的分散结构，比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力；粘粒含量：黏粒含量越高，失水收缩越大；干密度：密度越大，浸水膨胀愈强烈，失水收缩越小；初始含水量:与胀后含水量相差越大，遇水膨胀越大；土的结构强度：越大，土体限制胀缩变形的能力越大。197.特殊土地基外部因素气候条件地形地貌日照环境水文地质条件水分的迁移是控制土胀缩特性的关键外在因素。因为只有土中存在着可能产生水分迁移的梯度和进行水分迁移的途径，才有可能引起土的膨胀或收缩。207.特殊土地基7.4.3膨胀土地基勘察和评价膨胀土的工程特性指标：自由膨胀率膨胀率线缩率收缩系数膨胀力pe：原状土样在体积不变时，由于浸水产生的最大内应力woefoVVVwoepohhh100%oisohhhssw217.特殊土地基7.4.3膨胀土地基勘察和评价具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率ef≥40%的土应判定为膨胀土。•裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；•多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎；•浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易坍塌等；•建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。227.特殊土地基膨胀土的膨胀潜势自由膨胀率ef/（％）膨胀潜势破坏程度40≤ef＜65弱轻微65≤ef＜90中中等ef≥90强严重膨胀土地基的胀缩等级地基分级变形量se/mm级别破坏程度15≤se＜35Ⅰ轻微35≤se＜70Ⅱ中等se≥70Ⅲ严重237.特殊土地基7.4.4膨胀土地基计算和工程措施设计措施选择场地时应避开地质条件不良地段建筑上力求体型简单结构上应加强建筑物的整体刚度加大基础埋深地基处理：夯实、桩基、化学改性等。施工措施在施工中应尽量减少地基中含水量的变化247.特殊土地基7.5.1土岩组合地基定义：当建筑地基的主要受力层范围内存在以下三种情况之一时：下卧基岩表面坡度较大的地基。石芽密布并有出露的地基。大块孤石地基。石芽密布地基7.5山区地基及红黏土地基257.特殊土地基处理措施结构措施沉降缝加密隔墙增设圈梁地基处理换填梁、板、拱跨越褥垫基岩基础土层沥青褥垫267.特殊土地基7.5.2岩溶定义：可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等受水的长期溶蚀作用，在岩层中形成沟槽、裂隙、石芽、石林和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。277.特殊土地基发育条件和规律具有可溶性岩层；具有足够溶解能力和足够流量的水；地表水有下渗、地下水有流动的途径。地下暗河入口287.特殊土地基处理措施清爆换填梁板跨越洞底支撑水流排导岩溶地面塌陷297.特殊土地基回填溶洞浆砌片石或混凝土钢筋混凝土跨越307.特殊土地基7.5.3土洞地基定义：土洞是岩溶地区可溶性岩层的上覆土层在地下水冲蚀或地下水潜蚀作用下形成的洞穴。317.特殊土地基处理措施地表水和地下水处理挖填夯实灌填处理垫层处理梁板跨越桩基或沉井等深基础327.特殊土地基7.5.4红粘土地基定义：碳酸盐系出露区的岩石在气候变化和潮湿的环境下经红土化作用，形成棕红、褐黄等色的高塑性粘土。工程地质特征矿物化学成分：主要为高岭石、伊利石等。物理力学性质：天然含水量、孔隙比、饱和度、液性指数以及塑性指数高；各种指标变化幅度大。上硬下软现象337.特殊土地基处理措施基础尽量浅埋地基处理采用大直径嵌岩桩或墩基347.特殊土地基冻土：土壤温度低于0℃，含冰，且与土颗粒呈胶结状态的各类土。7.6.1冻土地基7.6冻土地基及盐渍土地基357.特殊土地基中国冻土分布冻土区占国土面积2/3非冻土区季节冻土占国土面积48%多年冻土占国土面积70%多年冻土占国土面积22%367.特殊土地基冻害冻胀融沉道路翻浆377.特殊土地基处理措施季节性冻土：尽量减少冻胀力和改善周围冻土的冻胀性。如换填、排水等多年冻土：融化原则；保持冻结原则387.特殊土地基7.6.2盐渍土地基定义土中含易溶盐量超过0.3％，具有溶陷、盐胀、腐蚀等特性。土中盐的来源岩石在风化过程中分离出少量的盐。海水入侵、倒灌等将盐渗入土中。工业废水或含盐废弃物，使土中含盐量增加。397.特殊土地基盐渍土的工程特征氯盐渍土氯盐含量越高，土的液限、塑限越低、强度越高。对混凝土、钢铁、木材、砖等建筑材料具有不同程度的腐蚀性。硫酸盐渍土随温度升降变化而胀缩。具有较强的腐蚀性对混凝土产生有害影响，对其它建筑材料，也具有不同程度的腐蚀作用。碳酸盐渍土遇水时产生强烈膨胀。对各种建筑材料存在不同程度的腐蚀性。407.特殊土地基（a）楼后角（b）楼正面硫酸盐渍土溶陷使地基产生不均匀沉降、楼体开裂417.特殊土地基a)硫酸盐使石块碎裂b)硫酸盐剥蚀混凝土基础427.特殊土地基处理措施防水防腐地基处理：换填垫层、砂石垫层、灰土垫层。施工时间和顺序437.特殊土地基