特殊性岩土的分类与性质解析PPT课件.ppt

8.5 特殊性岩土一、土的分类二、特殊土的工程性质土是第四纪纪以来地壳表层层的最新沉积积物，未经经胶结结成岩，常称为为松散土一、土的分类一、土的分类土的颗颗粒分组组：铁铁路工程岩石分类标类标 准碎石类类土砂类类土粉土粘性土按颗颗粒级级配，土分为为残积积土坡积积土冲积积土淤积积土风积风积 土崩积积土等按土的成因，土分为为 特殊土是具有特殊的成分、状态、结构特征，而且具有特殊工程性质的土黄土膨胀胀土软软土冻冻土红红粘土盐渍盐渍 土填土等特殊土二、特殊土的工程性质（一）湿陷性土（二）红粘土（三）软土（四）混合土（五）填土（六）膨胀岩土（一）湿陷性黄土 湿陷性土指非饱和和结构不稳定的土，在一定压力作用下受水浸湿后，其结构迅速破坏，并产生显著下沉黄土是在干旱、半干旱气候条件下形成的第四纪纪的一种松散的特殊土296-6黄土的分布296-7黄土在世界上的分布面积积达1300万km2，我国的黄土面积积是世界上最大的，达64万km2，比法国和瑞士的面积总积总 和还还要大黄土最厚处约处约410m左右，在兰兰州市七里河区西津村在我国，西北、中原、华华北、华东华东 、东东北等地均有分布，但主要集中在黄河的中游陕陕、甘、宁、青及山西、河南一带带，其厚度各不相同。

陕陕甘地区多厚100200m，薄处仅处仅 几公分296-8黄土高原的自然景象黄土的分类按生成年代分类296-9下更新世 Q1 （午城黄土）中更新世 Q2 （离石黄土）上更新世 Q3 （马兰马兰 黄土）全 新 世 Q41 老黄土新黄土新近堆积的黄土：全新世 Q42296-10黄土的分类按湿陷性分类类湿陷性非湿陷性自重湿陷性非自重湿陷性黄土的特征1.颜颜色为为淡黄、褐色或灰黄色；2.粒度成分以粉土为为主，约占有60%70%，一般不含0.25mm的颗粒，土质均匀；3.含各种可溶盐盐，富含碳酸盐（CaCO3），可形成钙质结核（姜结石）；4.孔隙多且大，结结构疏松；5.无层层理，但有垂直节节理和柱状节节理天然条件下能保持近于垂直的边坡；6.具有湿陷性296-12具有()项项特征的为为标标准黄土，只有其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质质土具有湿陷性的黄土为为湿陷性黄土296-13296-14296-151.黄土的湿陷性和黄土陷穴1)湿陷系数判别黄土是否具有湿陷性，可根据室内无侧限压缩试验，在一定压力下测定的湿陷系数来判定 h2保持天然湿度和结构的土样，加压至一定压力时，下沉稳定后的高度 h2上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉稳定后的高度(cm)。

h1土样的原始高度(cm)黄土的工程性质2）自重湿陷系数计算黄土的湿陷量，以判定黄土场地的类型 h2天然湿度下，逐级加压至试样上覆土的饱和自重压力时变形稳定后的试样高度 h2浸水饱和条件下变形稳定后的试样高度； h0土样的原始高度(cm)黄土湿陷性的判定方法黄土的湿陷系数ds=（h2h2）/h1dsh0.015，非湿陷性黄土0.015dsh 湿陷性黄土自重湿陷性黄土的判定方法室内试验试验 法：室内普通固结仪结仪 中进进行现现场场法：挖平底方形坑或圆圆坑，边长边长 或直径大于等于黄土层层的厚度且不应应小于10m深度一般为为50cm，坑底铺铺厚510cm的砂或砾砾，坑内灌水，保持水深30cm浸水至黄土全部饱饱和，湿陷达到稳稳定时为时为 止其稳稳定标标准为为最后5天的平均湿陷量小于1mm测测出自重湿陷量Dzs当Dzs7cm时时非自重湿陷性黄土场场地；当Dzs7cm时时自重湿陷性黄土场场地根据野外无载载荷试试坑浸水试验试验 ，得出兰州地区黄土明显或强烈的自重湿陷性；西安、太原黄土绝大多数为非自重湿陷性黄土的湿陷起始压力湿陷起始压力对对非自重湿陷性黄土，其湿陷性需在一定的荷载压载压 力作用下才会表现现出来，这这一使得黄土开始表现现出湿陷性所需的压压力即为为黄土的湿陷起始压压力。

密度越大粘粒含量越高土层的埋深越大湿陷起始压力愈大296-22湿陷起始压力的确定室内压缩试验压缩试验野外载载荷试验试验 （单单双线线法）现场现场 常用野外简简化方法湿陷性黄土地基处理的根本原则是：破坏土的大孔结构，改善土的工程性质，消除或减少地基的湿陷变形，防止水浸入建筑物地基1、强夯法又叫动力固结法是利用起重设备将80400 kg的重锤起吊到1040m高处，然后使重锤自由落下，对黄土地基进行强力夯击，以消除其湿陷性，降低压缩变形，提高地基强度，但强夯法适用对地下水位以上饱和度Sr60%的湿陷性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的深度在312m土的天然含水率对强夯法处理至关重要，天然含水量低于10%的土，颗粒间摩擦力大，细土颗粒很难被填充，且表层坚硬，夯击时表层土容易松动，夯击能量消耗在表层土上，深部土层不易夯实，消除湿陷性黄土的有效深度小，夯填质量达不到设计效果 黄土的处理方法2、换填垫层法 当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实质要求的密度为止，这种地基处理方法称为换填垫层法，简称换填法。

换填垫层法适用于地下水位以上，对湿陷性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的湿陷性黄土层厚度在13m 3.土桩挤密法按预定平面位置，采用沉管、冲击或爆破等方法成孔，然后在孔中填以素土（粘性土）或灰土，分层捣实，形成土桩土桩与挤密后的桩间土组成复合地基，共同承受基础所传递的荷载此法常用于处理湿陷性黄土地基、 杂填土地基和填土地基，处理深度一般为510米，自50年代开始，最大处理深度可达15米以上处理后的地基承载力一般提高5100土桩（包括灰土桩）挤密地基的桩径、桩距和孔深通过试验求得桩孔直径一般为3050厘米，桩距（桩孔的中心距离S）约为桩孔直径的23倍自50年代开始，中国应用土桩挤密法对西北地区某些建筑物的湿陷性黄土地基进行处理，获得了良好的技术经济效果自70年代起，这种方法已用于民用建筑物的地基处理 4.预浸水法湿陷性黄土地基预浸水法是利用黄土浸水后产生自重湿陷的特性，在施工前进行大面积浸水使土体预先产生自重湿陷，以消除黄土土层的自重湿陷性，它只适用于处理土层厚度大于10m，自重湿陷量计算值不大于500mm的黄土地基预浸水法用水量大、工期长，一般应比正式工程至少提前半年到一年进行，浸水前沿场地四周修土埂或向下挖深50cm，并设置标点以观测地面及深层土的湿陷变形，浸水期间要加强观测，浸水初期水位不易过高，待周围地表出现环形裂缝后再提高水位，湿陷性变形的观测应到沉陷基本稳定为止。

预浸水法用水量大，对于缺水少雨、水资源贫乏地区，不易采用，当土层下部存在隔水层时，预浸时间加大，工期延长，都将是影响工程的因素 5.硅化加固法打入带孔的金属灌注管，在一定的压力下，将硅酸钠（俗称水玻璃）溶液注入土中；或将硅酸钠及氯化钙两种溶液先后分别注入土中前者称为单液硅化；后者称为双液硅化 单液硅化适用于加固渗透系数为 0.12.0米/日的湿陷性黄土 加固湿陷性黄土时，溶液由浓度为1015的硅酸钠溶液掺入2.5氯化钠组成溶液入土后,钠离子与土中水溶性盐类中的钙离子（主要为硫酸钙）产生离子交换的化学反应,在土粒间及其表面形成硅酸凝胶,可以使黄土的无侧限极限抗压强度达到0.60.8兆帕 此法需耗用硅酸钠或氯化钙等工业原料，成本较高其优点是能很快地抑制地基的变形，土的强度也有很大提高，对现有建筑物地基的加固特别适用但是，对已渗有石油产品、树胶和油类及地下水pH值大于9的地基土，不宜采用硅化法加固 6.碱液加固法碱液对土的加固作用不同于其他的化学加固方法，它不是从溶液本身析出胶凝物质，而是碱液与土发生化学反应后，使土颗粒表面活化，自行胶结，从而增强土的力学强度及其水稳定性为了促进反应过程,可将溶液温度升高至80100C再注入土中。

加固湿陷性黄土地基时，一般使溶液通过灌注孔自行渗入土中黄土中的钙、镁离子含量较高，采用单液即能获得较好的加固效果 红粘土是指在湿热气候条件下碳酸盐系岩石经过第四系以来的红土化作用形成并覆盖于基岩上，呈棕红、褐黄等色的高塑性土1.红粘土的工程性质液限（wL）大于50%、孔隙比（e）大于1.0；沿埋藏深度从上到下含水量增加；土质由硬到软明显变化；表面收缩，裂隙发育天然条件含水量一般较高，结构疏松，但强度较高；收缩性红粘土2.红粘土的分类状态（含水比）结构（裂隙发育）复浸水特征地基均匀性3.红粘土勘察要点4.红粘土的岩土工程评价30软土的分布296-31软软土在我国分布很广，主要是在沿海地带带及平原低地、沼泽泽地区，在高原山区的古代或内湖沼泽泽地区也常遇到软软土软土的分类296-32沿海沉积积型内陆陆湖盆沉积积型河滩滩沉积积型沼泽泽沉积积型滨滨海相;泻湖相;溺谷相;三角洲相软土：天然含水量大、压缩性高、承载力和抗剪强度很低的呈软塑-流塑状态的粘性土软土是一类土的总称 分为：软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土和泥炭等特征： 颜色多为灰绿色、灰黑色，手摸有滑腻感，能染指，有机质含量高时有腥臭味； 颗粒成分主要为粘粒及粉粒，粘粒含量高达60%70%； 具有典型的海绵状或蜂窝状结构，其孔隙比大，含水量高，透水性小，压缩性大，是软土强度低的重要原因；软土的工程性质1.软土的孔隙比和含水率 软土颗粒联结弱，彼此分散，孔隙比大（一般大于1，高者可达5.8），含水量高、沉积年代久的软土，孔隙比（e）和含水量会降低。

2.软土的透水性和压缩性 透水性差，压缩性高3.软土的强度 不排水直接剪切试验：=25，c=10-15KPa 排水直接剪切试验：=1015，c=20KPa4.软土的触变性 软土受到振动，颗粒联结破坏，土体强度降低，呈流动状态，称为触变，也称振动液化 机理：吸附在土颗粒周围的水分子的定向排列被破坏，土粒悬浮在水中，呈流动状态 当振动停止，土颗粒与水分子相互作用的定向排列恢复，土强度可慢慢恢复 触变用灵敏度S表示： 天然结构的抗剪强度结构扰动后的抗剪强度5.软土的流变性 定义:在长期荷载作用下，变形可持续很长时间，最终引起破坏的性质软土的长期强度只有平时强度的40%80%1.软土的变形破坏 原因：承载力低，地基变形大或者发生挤出 破坏的主要形式：不均匀沉降使建筑物产生裂缝 2.软土地基的加固措施降低含水量，加快土体固结 （1）堆载预压法 （2）砂井排水 砂井起排水通道作用，加快软土排水固结过程，使地基土强度提高软土的变形破坏和地基加固 （3）砂垫层 在建筑物底部铺设一层砂垫层，作用在软土顶面增加一个排水面 在路堤填筑过程中，由于荷载逐渐增加，软土地基排水固结，渗出的水可以从砂垫层排走 （4）生石灰桩 原理：生石灰水化过程中强烈吸水，体积膨胀，产生热量，桩周围温度升高，是软土脱水、压密，强度增大。

（5）强夯法 （6）旋喷注浆法 利用钻机把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20MPa左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与从土体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体，形成复合地基，提高地基土强度，加固软土地基 （7）换填土 由细粒土和粗粒土混杂且缺乏中间粒径的土应定名为混合土当碎石土中粒径小于0.075mm的细粒土质量超过总质量的25%时，应定名为粗粒混合土；当粉土或粘性土中粒径大于2mm的粗粒土质量超过总质量的25%时，应定名为细粒混合土1.混合土的性质 颗粒分布不连续 成分粒径相差悬殊 一般来说，混合土的性质主要取决于土中粗、细颗粒含量的比例，粗粒的大小及其相互接触关系以及细粒土的状态2.混合土的勘察要求3.混合土的工程评价39混合土 膨胀土是一种粘性土，含有较较多的亲亲水性粘土矿矿物，吸水膨胀胀，遇水崩解或软软化，失水收缩缩，抗冲刷性能差，这这种具有较较明显显的胀缩胀缩 性的土称为为膨胀。