特殊土地基

第十章特殊土地基特殊土：具有特殊工程地质的土类。各种天然形成的特殊土的地理分布存在着一定的规律，表现出一定的区域性，故又称区域性特殊土。我国主要的区域性特殊土有：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、冻土、盐渍土等。第一节软土地基一、软土及其分布软土：天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，并且具有灵敏结构性的细粒土。其包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。软土多为静水或缓慢流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其成因类型主要有滨海环境沉积、海陆过渡环境沉积（三角洲沉积）、河流环境沉积、湖泊环境沉积和沼泽环境沉积等。二、软土的工程特性1、触变性：尤其是滨海相软土一旦受到扰动（振动、搅拌、挤压或搓揉等），原有结构破坏，土的强度明显降低或很快变成稀释状态。2、流变性：软土除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，对地基沉降有较大影响，对斜坡、堤岸、码头及地基稳定性不利。3、高压缩性：软土的压缩系数大，压缩指数约为0.35－0.75。4、低强度：软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kPa，其变化范围约为5－25kPa。5、低透水性：软土的渗透系数小，在自重或荷载作用下固结速率很慢。同时，在加载初期地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度，延长建筑物沉降时间。6、不均匀性：由于沉降环境的变化，粘性土层中常局部夹有厚薄不等的粉土使水平和垂直分布上有所差异，使建筑物地基易产生差异沉降。三、软土地基的工程措施（1）、充分利用表层密实的粘性土（一般厚约1－2m）作为持力层，基底尽可能浅埋。（2）、尽可能设法减小基底附加应力，如采用轻型结构、轻质墙体、扩大基础底面等。（3）、采用换土垫层或桩基础等，但应考虑欠固结软土产生的桩侧负摩阻力。（4）、采用砂井预压，加速土层排水固结。（5）、采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等处理方法。（6）、避免荷载局部集中、直接压在基础上。第三节湿陷性黄土地基1、黄土的特征和分布黄土是我国地域分布最广的一种特殊性土类。其主要特征有：颜色呈黄色或褐黄色；颗粒以粉粒（0.075－0.005mm）为主（一般为55%以上）；具有肉眼可见的大孔隙，孔隙比在1.0左右；富含碳酸盐类；无层理，垂直节理发育；具有湿陷性和易溶性、易冲刷性。我国黄土分布非常广泛，以黄河中游地区最为发育，多分布于甘肃、陕西、山西地区，青海、宁夏、河南也有部分分布。二、黄土的湿陷性及评价湿陷性：是黄土最主要的工程特性。是指黄土浸水后在外荷载或自重的作用下发生下沉的现象。湿陷性黄土可分为非自重湿陷性和自重湿陷性黄土两种。在外荷载作用下受水浸湿后发生湿陷，但在自重作用下受水浸湿后不发生湿陷的黄土称为非自重湿陷性黄土；在自重应力作用下受水浸湿后也能发生湿陷者称为自重湿陷性黄土。三、湿陷性黄土地基的工程措施以地基处理为主防止地基湿陷。具体有：1、地基处理：破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或者部分消除地基的湿陷性。2、防水措施：消除黄土发生湿陷变形的外因。要求做好建筑物在施工及长期使用期间的防水、排水工作，防止地基土受水浸湿。3、结构措施：在建筑结构设计中采取适当措施，以减小建筑物的不均匀沉降或使结构能适应地基的湿陷变形。4、使用维护：使用期间，对建筑物和管道应经常进行维护和检修，确保防水措施的有效发挥，防止地基浸水湿陷。上述措施中，地基处理是主要的工程措施。防水、结构措施是辅助措施。第四节膨胀土地基膨胀土：指粘粒成分主要由亲水性矿物（粘土矿物）组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。膨胀土的工程特征主要有：（1）、胀缩性：膨胀土吸水后体积膨胀，使建筑物隆起；失水体积收缩，造成土体开裂，建筑物下沉。（2）、崩解性：浸水后体积膨胀，发生崩解。（3）、多裂隙性：裂隙将土层分割成具有一定几何形状的块体，破坏了土体的完整性。（4）、超固结性：膨胀土天然孔隙比小，密实度大，初始结构强度高。（5）、风化特性：膨胀土受气候因素影响敏感，极易产生风化破坏作用。（6）、强度衰减性：强度经过多次干缩循环后，强度会大幅度衰减。膨胀土地基工程措施（一）、设计措施（1）、正确选择场地。避开地质条件不良地段.（2）、采用适当的结构措施提高建筑物适应地基变形的能力。（3）、采用地基处理方法减小或消除地基胀缩对建筑物的危害，常用的方法有换土垫层、土性改良、深基础等。（二）、施工措施在施工中应尽量减少地基中含水量的变化，做好排水措施。雨季施工应采取防水措施。第五节山区地基及红粘土地基（土岩组合地基）当建筑地基的主要受力层范围内存在有：（1）、下卧基岩表面坡度较大的地基；（2）、石牙密布并有出露的地基；（3）、大块孤石地基三种情况之一时，则属于土岩组合地基。土岩组合地基的主要工程特性如下：（1）、基岩表面坡度较大，上覆土层厚薄不均。（2）、石芽密布并有出露的地基，基岩表面凹凸不平，易产生过大的不均匀沉降。（3）、大块孤石或个别石芽出露地基，在软硬交界处极易产生不均匀沉降，造成建筑物开裂。一、土岩组合地基土岩组合地基的处理（1）、结构措施：若建筑物长度较大或造型复杂，为减小不均匀沉降的危害，宜用沉降缝将建筑物分开、缝宽30-50mm。必要时应加强上部结构的刚度，如加密隔墙，增设圈梁等。（2）、地基处理二、岩溶岩溶（喀斯特）是指可溶性岩石（如石灰岩、白云岩、石膏、岩盐）等受水的长期溶蚀作用而形成溶洞、溶沟、裂隙、暗河、石芽、漏斗、钟乳石等奇特的地区及地下形态的总称。我国岩溶分布较广，贵州、云南、广西等省最为发育。岩溶区防护和处理措施：（1）、清爆换填适用于处理顶板不稳定的浅埋溶洞地基。即爆开顶板，挖去松软填充物，回填块石、碎石、粘土或毛石混凝土等，并分层密实。（2）、梁、板跨越对于洞壁完整、强度较高而顶板破碎的岩溶地基，宜采用钢筋混凝土梁、板跨越。（3）、洞底支撑用于跨度较大，顶板具有一定厚度，但稳定条件差时。在洞内用石砌柱、拱或钢筋混凝土柱支撑洞顶。（4）、水流排导采用排水隧洞、排水管道等疏导地下水。三、土洞地基土洞：是岩溶地区上覆土层在地表水冲蚀或地下水潜蚀作用下形成的洞穴。土洞继续发展，逐渐扩大，则引起地表塌陷。土洞多位于粘性土层中．砂土和碎石土中少见。有土洞和地表塌陷时，可采取如下措施：（1）、地表、地下水处理：作好地表水的截流、防渗、堵漏，杜绝地表水渗入；对形成土洞的地下水，可截流、改道，防止土洞和塌陷进一步发展。（2）、挖填夯实：1)浅层土洞，挖除软土后回填块石或毛石混凝土。2)地下水形成的土洞和塌陷，挖填夯实后做反滤层，面层用粘土夯实。3)强夯破坏土洞。（3）、灌填处理：在顶板上钻孔，水冲将砂、砾石灌入洞内，或用压力灌注C15的细石混凝土。（4）、垫层处理：在基底夯填土碎石作垫层，扩散土洞顶板的附加压力，减小沉降;粘性土充填，可避免地表水下渗。（5）、梁板跨越：土洞发育剧烈，可用梁、板跨越土洞。（6）、桩基和沉井：当土洞较深时，可用桩、沉井或其他深基础穿过覆盖土层，将建筑物荷载传至稳定的岩层上。四、红粘土地基石灰岩、白云岩等碳酸盐系出露区的岩石在炎热湿润气候条件下，经长期的成土化学风化作用（红土化作用），形成棕红、褐黄等色的高塑性粘土称红粘土。不良工程特征主要有：①、有时具有胀缩性；②、厚度分布不均；③、上硬下软，从地表向下由硬至软明显变化，接近基岩处，土常呈软塑或流塑状态；④、岩溶现象一般较为发育。在工程建设中，基础尽量浅埋。考虑地基不均匀沉降的影响，采取相应的措施。为了清除红粘土中地基存在的石芽、土洞和土层不均匀等不利因素的影响，应采取换土、填洞、加强基础和上部结构整体刚度，或采用桩基和其他深基础等措施。红粘土裂隙发育，在建筑物施工或使用期间均应做好防水排水措施，避免水分渗入地基。五、冻土地基温度≤0℃，含有冰，且与土颗粒呈胶结状态的各类土称为冻土。分为季节冻土和多年冻土两大类。季节性冻土：是指地壳表层冬季冻结而在夏季又全部融化的土。我国华北、西北和东北广大地区均有分布。周期性的冻结、融化，对地基的稳定性影响较大。多年冻土：是指冻结状态持续2年或2年以上的土。多年冻土常存在地面下的一定深度。对季节性冻土，工程上应尽量减小其冻胀力和改善其周围冻土的冻胀性，可采取如下措施：①、采用较纯净的砂、砂砾石等粗颗粒土换填基础四周冻土并夯实；②、做好排水措施；③、在基础侧涂刷工业凡士林、渣油等改善表面平滑度，减小切向冻结力；④、设置钢筋混凝土圈梁和基础梁，控制建筑物长宽比，增强建筑物整体刚度；⑤、改善基础断面形状，利用冻胀反力的自锚作用增加基础抗冻拔能力。多年冻土地基，选用融化原则或保持冻结原则进行处理。融化原则：即容许基底以下的多年冻土在施工和使用期间处于融化状态，施工前采用人工融化压密或换填碎、卵、砾石等进行处理，换填深度可达季节融化深度或受压层深度。保持冻结原则：即保持多年冻土地基在施工和使用期间处于冻结状态。宜用于冻层较厚，多年地温较低和多年冻土相对稳定的地带或按融化原则处理有困难时。施工时宜选在冬季，并注意保护地表植被，或地表铺盖保温性能较好的材料，减少热渗入等。六、盐渍土地基盐渍土系指含有较多易溶盐（含量0.3％），且具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性的土。盐渍土的不良工程特性主要有：溶陷性、盐胀性、腐蚀性。（1）、防水措施:场地排水、地面防水、地下管道、沟和集水井的敷设，地基隔水层设置等。（2）、防腐措施:砖墙勒脚防腐、混凝土防腐和钢筋阻锈等。（3）、地基处理措施:浸水预溶、强夯、振动水冲、换土及桩基础等。（4）、施工时间和顺序:避免在冬季或雨季施工；合理安排施工顺序。