软土

一软土的定义二软土的物理力学特性三软土地基四公路工程中软土地基处理软土的定义——软土泛指淤泥及软泥质土，是第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲相和溺谷相；内陆平原或山区的湖相和冲击洪击沼泽相等静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。它富含有机质，天然含水量w大于液限wL,天然孔隙比e大于或等于1.0。其中：当e≥1.5时，称淤泥；当1.5＞e≥1.0时，称淤泥质土；当5%≤土中有机质含量≤10%，称有机质土；当10%＜土中有机质含量≤60%，称泥炭质土；当土中有机质含量60%，称泥炭。泥炭土软土的物理力学特性1、高含水量和高孔隙性（决定其压缩性和抗剪强度的重要因素）软土的天然含水量总是大于液限，一般为50%~70%，山区软土有时高达200%。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%。2、渗透性低（对地基强度有显著影响）软土的恨透系数一般在i*10-4~i*10-8cm/s之间，而大部分滨海相和相软土地区由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细沙、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、含水量大且呈饱和状态，这不但延缓土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的空隙水压力，对地基强度有显著影响。3、压缩性高软土均属高压缩性土，其压缩系数a0.1~0.2一般为0.7~0.5Mpa-1，最大还4.5pa-1，他随着土的液限和天然含水量的增大而增高。2、渗透性低（对地基强度有显著影响）软土的恨透系数一般在i*10-4~i*10-8cm/s之间，而大部分滨海相和相软土地区由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细沙、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、含水量大且呈饱和状态，这不但延缓土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的空隙水压力，对地基强度有显著影响。3、压缩性高软土均属高压缩性土，其压缩系数a0.1~0.2一般为0.7~0.5Mpa-1，最大还4.5pa-1，他随着土的液限和天然含水量的增大而增高。4、抗剪强度低软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关。因此要提高软土地基的强度，必须控制施工和使用时的加荷速度，特别是在开始阶段加速不能过大，以便每增加一级荷重与土体在新的受荷条件下强度的提高相适应。如果相反，则土中的水分将来不及排出，土体强度不但来不及得到提高，反而会由于土中空隙水压力的急剧增大，有效应力降低，而产生土体的挤出破坏。5、较显著地触变性和蠕变性一般用灵敏度St指标定量评价软土的触变性（详见课本p74）。软土的蠕变性是比较明显的。表现在长期恒定应力作用下，软土将产生缓慢剪切变形，并导致抗剪强度的衰减；在固结沉降完成之后，软土还可能继续产生可观的此固结沉降。许多工程现实表明：当土中孔隙水压力完全消散后，建筑物还会继续沉降。③当场地位于强震区，应分析场地和地基的地震效应、饱和砂土、粉土液化判别、场地稳定性和震陷的可能性评定。④水文地质条件变化较大时，分析其对地基和稳定性的影响。⑤浅层含沼气的地基，分析沼气逸出时对地基稳定性和变形的影响。软土地基1、定义明确定义软土地基是困难的。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容易液化的地基称为软土地基。2、软土地基的稳定性评价遇下列情况时应评价地基的稳定性。①当“建物”离河岸、池塘、海岸等边坡较近时，应评价软土侧向挤出或滑移的可能性。②当地基受力范围内有顶面倾斜的基岩或硬土层，应评价软土沿该面产生滑移的可能性3、基坑开挖的变形问题①基坑隆起：图2，3对比可以得到，随着开挖的进行，土体中的应力重新分布，最大应力方向发生旋转，土体部分区域应力水平超过强度极限而向压力较小的基坑内侧发生塑性流动，导致基坑隆起。②支挡结构的变形B1/2BH危险区中等危险区稳定区③坑外地表沉降（a）小变形（≤50mm）－属于正常变形，一般“建物”可能有裂缝，但对主体结构无影响；（b）中等变形（50~100mm）－一般“建物”有裂缝，地下管线要维修；（c）大变形（100mm）（见图）5、软土的地震特性①深厚软土场地在远震作用下的地面运动比坚硬地基要强烈好几倍，震害大。②上海地区上部的土层主要起放大作用，而夹在两个砂层间的深层粘性土有“隔震”作用。③深厚软土有低通滤波作用（高频滤，低频通过）。公路工程中软土地基的处理（1）堆载预压法该法是在工程建设之前用大于或等于设计荷载的填土荷载，促使地基提前固结沉降以提高地基的强度，减少工后沉降。当强度指标达到设计要求数值后，卸去荷载，修筑道路路面。经过堆压预处理后，地基一般不会再产生大的固结沉降。利用路堤填土作为堆载，成本较低。施工填筑时宜采用分层分级施加荷载，以控制加荷速率，避免地基发生剪切破坏，达到地基强度慢慢提高的效果。该法原理较成熟，施工简单，不需要特殊的施工机械和材料。由于该地区软土固结系数小，故软土的排水固结时间较长，因此工期较长。如施工时间允许，可单独使用；如工期紧，可结合其它方法一起使用。（2）真空预压法真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生气压差，气压差即转变成作用于地基上的荷载，地基不会产生剪切破坏，这对软土地基是有利的。该方法不需要堆载，省去了加载和卸荷工序，缩短了预压时间，省去了大。量堆载材料，所使用的设备及施工工艺均比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积施工（3）反压护道法该法是指在道路主路堤两侧，填筑一定宽度和高度的护道，以期达到路堤稳定的一种方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑力矩能克服滑动力矩。其高度一般为路堤填土高度的1/3～1/2。这种方法处理软土地基，对解决路基稳定是有效的。该法不需控制填土速率，可以机械化快速完成路基填筑，但利用该法处理地基，土方量大、占用土地多。（4）水泥土搅拌桩法水泥土搅拌桩是胶结法处理软土地基的一种，它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。其地基应视为复合地基，桩土共同承担荷载。它具有施工速度快，设备轻便，便于移动，方法容易掌握，处理深度较大等优点。（5）换填垫层法当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的砾料)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度一般为2～3m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。（6）强夯法对于孔隙较大的地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基，可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是：土层在巨大的冲击能作用下，土中产生很大的压力和冲击波，致使土体孔隙压缩，夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水(气)顺利排出，土体迅速固结。强夯后地基承载力可得到一定的提高，压缩性可降低200%～1000%。（7）加筋路基法对于沉降量不大的路堤，高路堤填土适当采用土工布垫隔，限制了软基和路基的侧向位移，增加了侧向约束，从而降低应力水平，加强了路基刚度与稳定性，提高了路基的水平横向排水，使荷载均布。采用土工布覆盖摊铺，既提高路基刚度，也使边坡受到维护，有利于排水，增加地基稳定性。此外，在确定地基处理方法时，还要注意节约能源。注意环境保护，避免因为地基处理对地面水和地下水产生污染，避免振动噪音对周围环境产生不良影响等。