软土地基-----毕业论文

1摘要所谓软土,是指强度低，压缩性较高的软弱土层。多数含有一定的有机物质。由于软土强度低，沉隐量大，往往给道路工程带来很大的危害，如处理不当，会给公路的施工和使用造成很大影响。软土根据特征，可划分为：软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。路基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提采取出切实可行的技术措施。这种土质如果在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中，最佳含水量不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，在通车后，往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，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，导致公路破坏或不能正常使用。软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后沉降——路面设计使用年限内的剩余沉降来控制(其值见有关设计标准)。一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上时，才容许铺路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。根据路基土的工程特性，选用适当的处理措施。2关键字：软土定义，软土下沉，软土危害，软土勘察3目录第1章引言...............................................4第2章软土地基的成因.....................................42.1软土沉积的地质环境…………………………………………………4第3章软土地基的特性.....................................6第4章软土地基的勘察....................................84.1软基工程勘察………………………………………………………84.2勘察的方法与要求…………………………………………………8第5章软土地基的危害....................................10第6章软土地基的处理....................................106.1反压法……………………………………………………………106.2换土垫层法…………………………………………………………136.3粉体搅拌法…………………………………………………………146.4软土地基处理的其他措施…………………………………………15第7章结论..............................................17毕业论文声明.............................................19致谢.....................................................20参考文献................................................214第1章引言软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基。其承载能力很低，一般不超过50KN/m2。在软土地基修筑堤防工程，必须解决好四个方面的问题：①地基的强度和稳定性问题。②地基的变形问题。③地基的渗漏和溶蚀问题。④地基的振动液化与振沉问题。因此，研究堤防工程软土地基的特征，提出相应的处理措施就十分重要了。第二章软土地基的成因软土是第四纪全新世形成的近代沉积物，其地质年龄一般为10000-15000年，按其中有机质含量，可分为两大类：第一类是不含或很少含有机质的软粘土和粉质软粘土；第二类是含大量有机质的泥炭土。所有的软土都是在淡水或盐水中沉积的，由于沉积的地质环境(如海滩、三角洲、河口湾、泻湖、湖泊、沼泽等)的不同，其空间范围和天然性状也因其沉积环境及其水动力条件的变化而异。我国工程界有的把松软的吹填土和杂填土等也列入软土，谓之广义软土软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而软土的沉积类型，以及它们沉积后的物理化学演化，则与下述的沉积环境有着密切的关系。2.1软土沉积的地质环境第四纪全新世是以北半球大陆的冰川融化和由此导致的全球普遍性的海浸为特征的。由于海平面的大幅度上升，致使原来陆地上的大量细粒物质或者在海中和沿海沉积，或者在内陆湖泊、河谷及海水漫及的盆地中发生沉积。这个时期沉积的大部分软土厚度不超过20m，且通常位于透水性较好的粗粒沉积物之上，但在局部地区，软土厚度很大，例如在突尼斯，有的软土厚度达120m。软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而软土的5沉积类型，以及它们沉积后的物理化学演化，则与下述的沉积环境有着密切的关系。1．河流相沉积环境通过河流的搬运作用和沉积作用形成的沉积物称为冲积物。Kukal(1971年)将河流沉积环境分为：(1)河床，它包括邻近流线的区域、河床边缘的浅滩和沙嘴。(2)天然冲积堤(河岸沉积物)，它由河床侧向泛滥形成的全部沉积物组成。(3)泛滥平原(漫滩沉积物)，它包括溢出河床的泛滥期沉积物和河岸沉积物。在河流下游靠近河口处，冲积物可具有很大的厚度和范围，因而常被称为冲积平原。这类冲积平原的大部分沉积物由高洪水位期间的泛滥平原堆积物组成，并逐渐过渡到河流三角洲，往往不容易分辨出陆上的和水下的环境。大部分河流沉积物由粗粒土所构成，但在泛滥平原巾则有细颗粒沉积物堆积，已报道过的其典型的粒径分布为：砂粒5％—10％，粉粒20％-40％，粘粒35％～60％。泛滥平原沉积物的中间粒径材d在0．005—0．06mm之间，有机质含量为1％-10％。它们多为含粘粒的悬液搬运，在适宜条件下凝聚沉积。泛滥平原沉积物都具有层理和纹理特性，有时夹细砂层，因此不会遇到很厚的均匀粘土沉积。例如在密西西比河冲积平原上就有大范围的泛滥平原沉积物。这类粘土一般经受过干湿周期变化，这种干湿变化引起了诸如干燥、风化、收缩裂缝等沉积后的变化。因此，当泛滥平原沉积物在每一薄层形成后的几个月内遇到连续于燥时，它们就并不保持“软”的特性。与泛滥平原粘土不一样，在牛轭湖中沉积的粘土则是一种河道淤塞沉积物，通常处于正常固结状态，液性指数接近1，0。牛轭湖沉积物只是在表面变干，硬壳下的粘土依然很软。以后，硬壳又可被泛滥平原沉积物所覆盖，软土层仅在重力作用下固结。因此，牛轭湖沉积物是埋在硬粘土和粉土下的高压缩性土。2．湖相和冰湖相环境湖相沉积物不仅含有碎屑物质，而且在很多情况中还含有大量的化学成因物质(碳酸盐、蒸发盐)和生物成因物质(淤泥、腐殂泥等)。湖通常按照其中存在的6氧气和养料的数量分为三类：(1)微营养的湖；(2)营养丰富的湖；(3)缺乏营养的湖。在微营养的湖(即含氧很多但含养料很少的湖)中碎屑物质占绝大多数，其粒径分布很大程度上由湖水动力条件、湖底的形状和深度，以及外界地形的起伏和支流对沉积物质的输送等决定。在湖相沉积物中通常含有相当多的粘土，不过湖边缘处的沉积物质——般是较粗的粒料。冰湖相沉积物常常主要由含粉粒的浅色土层和含粘土的深色土层交替组成，具有这种层理的粘土沉积物称为纹泥。一层纹泥相当于一年的沉积，即由夏季沉积的粉土和冬季沉积的粘土组成。夏季沉积的上层平均约有80％的粒径大于2um，而冬季沉积的含粘土很多的土层平均有80％左右的粒径／JxT2gm。在不再与冰川沿接触的冰后期冰湖中，悬浮的沉积物质大大减少(一般少于o．1g／L)。Quigley(1979年)指出在这种情况下，水流作为溢流和混合流进入冰湖，而高密度的底流仅作为水下崩塌的产物或在洪水冲刷期间发生。这种沉积物的沉积作用是全年发生的，粉土和细砂在夏季沉积，粘土则在冬季沉积。第三章软土地基的特性一、软弱土包括淤泥、淤泥质土、杂填土及饱和松散粉细砂与粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于1．5的亚粘土、粘土组成的淤泥和天然孔隙比大于1．0小于1．5的粘土组成的淤泥质粘土。其主要特征如下：1．孔隙比和天然含水量大我国软土的天然孔隙比e一般在1～2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量W＝50～70%，高的可达200%，普遍大于液限。2.压缩性高我国淤泥和淤泥质土的压缩系数一般a1～2都大于0．5MPa-1,建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均匀性，会造成建筑物的开裂和损坏。73.透水性弱软弱土尽管其含水量大，透水性却很小，渗透系数K≤1（mm/d）。因此，土体受到荷载作用后，呈现很高的孔隙水压，影响地基的压密固结。4.抗剪强度低软土通常呈软塑～流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2（相当于0．3KN/m2）。不排水剪时，其内摩擦角几乎为零，抗剪强度仅取决于凝聚力C，一般C＜30KN/m2；固结快剪时，内摩擦角＝5°～15°。5.灵敏度高软粘土上尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。其灵敏度（含水量不变时原状土与重塑土无侧限抗压强度之比）一般在3～4之间，有的甚至更高。二、软土地基失稳的机理:起软土地基上堤防滑动破坏的原因，在于软弱地基中某一面上的剪应力大于等于它的极限抗剪强度。究其原因主要有两个方面：一是由于剪应力的增加。例如：堤防加高加宽引起堤身重量加大、降雨使土体容重增加、水位降落产生渗透压力，地震和打桩引发动荷载等。二是由于软土地基本身抗剪强度的减小。例如：孔隙水压力的升高、气候变化旌干裂和冻融、粘土夹层因浸水而软化以及粘性土的蠕变等。根据《堤防工程设计规范》GB50286—98规定，假定滑动面以上土体为刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上的全部作用力，并以整个滑动面上的平均滑动力与平均阻滑力之比来定义它的安全系数，即：K＝Fz/Fh式中：K—堤防稳定安全系数；K＞1时土体处于稳定状态，K＜1时土体处于滑动状态或有滑动的趋势，K＝1时土体处于临界状态。K值一般取1﹒05～1﹒30；Fz—作用于滑动面处的平均阻滑力，KN；Fh—滑动面处土体的平均滑动力，KN。8第四章软土地基的勘察4.1软基工程勘察一、勘察的目的与步骤软土地基工程地质勘察是针对不同环境所沉积的软土地基，通过多种勘察手段，如地表地质调查、物探、钻探、现场原位测试、室内试验、开挖试坑等，得到能反映所研究的软土地基最基本的物理及力学特性的各种参数，为工程建设项目的可行性研究、规划选址、地基处理方案设计以及施工监测等服务。从工程地质角度看，地基是建筑场地的一部分，而建筑场地又属于某一个工程地质单元。因此，软土工程地基勘察的目的有二：一是要查明公路路堤下面的地层情况，提供地基基础设计所需要的数据资料；二是要对整体工程的地质条件作出评价，以便在确保建筑场地地质稳定的前提下，促使地基基础设计达到安全、经济、合理。软土工程地质勘察按设计阶段划分为初步勘察和详细勘察两个阶段。初步勘察工作为工程初步设计服务，是在可行性勘察的基础上进行的，为工程的规模、造价提供依据。本阶段应初步查明场地的地层、软土成因、层理特征及其物理力学性质，地表硬壳层的分布及下卧层和基岩的埋藏条件与起伏；初步查明场地微地貌的形态、堆填土的分布和埋深；初步查明场地水文