土木基础工程课件--第十章特殊土基础

黄土的分类
黄土按成因分为原生（或典型）黄土和次生 黄土。一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土。 原生黄土经过流水冲刷、搬运重新沉积而形成的 具有层理含较多砂粒以至细粒的黄土称次生黄土。
2020/7/14
课件
3
❖ 黄土的分布
黄土分布很广，面积达1300万平方公里，约 占陆地总面积的9.3%。世界各大洲黄土覆盖面积占 总面积的比例为：欧洲7%，北美5%，南美10%， 亚洲3%，此外，在澳大利亚、北非也有零星分布。
定，得到浸水后土样高度，由下式求得土的湿陷系
数s：
2020/7/14
s
hp
h
' p
h 课件 0
13
按照国内各地经验采用s=0.015作为湿陷性黄土 的界限值，s≥0.015定为湿陷性黄土，否则为非湿陷
性黄土。湿陷性土层的厚度也是用此界限值确定的。
一般认为0.015≤ s ≤ 0.03为弱湿陷性黄土， 0.03<s≤0.07为中等湿陷性黄土，s>0.07为强湿陷
2020/7/14
课件
19
所采用方法的有：
✓重锤表层夯实和强夯 ✓土垫层 ✓土挤密桩 ✓桩基础 ✓化学加固法 ✓其它加固方法(预浸水法、热加固法、水下爆破 法、电火花加固法）
2020/7/14
课件
20
10.2 膨胀土地基
膨胀土也是一种很重要的地区性特殊土类，按照 我国《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112--87） （以下简称《膨胀土规范》）中的定义，膨胀土应 是土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，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。 众所周知，一般粘性土也都有膨胀、收缩特性，但 其量不大，对工程没有太大的实际意义；而膨胀土 的膨胀—收缩—再膨胀的周期性变形特性非常显著， 并常给工程带来危害，因而工程上将其从一般粘性 土中区别出来，作为特殊土对待。
湿陷性黄土一般都覆盖在下卧的非湿陷性黄土层 上，厚度以六盘山以西地区较大，达30米，六盘山 以东地区稍薄，如汾渭河谷多为几米至十几米，再 向东至河南西部则更少，并且有非湿陷性黄土位于 湿陷性黄土层之间。
2020/7/14
课件
5
二、黄土湿陷发生的原因和影响因素
对黄土湿陷的原因和机理的各种不同论点，可以 归纳为内因和外因两个方面。内因主要是由于土本 身的物质成分（颗粒组成、矿物成分和化学成分） 和其结构，外因则是水和压力的作用。
2020/7/14
课件
9
4.水膜楔入说
低含水量黄土在细颗粒（主要是粘粒）表面上 包裹着的结合水膜一般很薄，溶解在其中的阴、阳 离子的静电引力较强，将表面带负电荷的粘粒连接 起来，形成一定的凝聚强度。当水进入土中时，结 合水膜变厚，象楔子一样将牢固连接的颗粒分开， 使土粒表面产生膨胀，体积增大，引力减弱，凝聚 强度降低，因而产生湿陷。水膜楔入说能较好地解 释黄土在水一进入就会立即发生湿陷这一现象；但 是，还不足以解释各种复杂的湿陷现象的（如湿陷 性的强弱、自重湿陷与非自重湿陷等）产生。
其溶解很缓慢，因此，较多的观点认为易溶盐的溶
解不是产生湿陷的主要原因。
2020/7/14
课件
8
3.胶体不足说 认为黄土的湿陷性是含有小于0.05mm颗粒
含量小于10%的土所固有的性质，这种土缺少胶 体部分；如果有显著数量的胶体，则膨胀可防止 湿陷的发生。朱海之认为当粘粒含量大于1520%时黄土不具有湿陷性，但发现兰州西盆地北 岸二级阶地上的黄土粘粒含量大于30%，却湿陷 性强烈。
积物。
黄土具有以下全部特征：
1. 颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰
黄色；
2. 颗粒组成以粉粒(0.05-0.005mm)为
主，含量一般在60%以上，几乎没有粒径大于
0.25mm的颗粒；
3. 2020/7/14 孔隙比较大，一课般件 在1.0左右；
2
4. 富含碳酸钙盐类； 5. 垂直节理发育；
6. 一般有肉眼可见的大孔隙。 当缺少其中一项或几项特征的称黄土状土。
2020/7/14
课件
7
2.溶盐假说
黄土中存在大量的可溶盐。当黄土的含水量较
少时，易溶盐处于微晶体状态，附着在颗粒表面，
起着一定的胶结作用。这种胶结作用是黄土加固内
聚力的一部分，受水浸湿后，易溶盐溶解，这部分
强度就丧失了，因而产生湿陷。
我国湿陷性黄土中的易溶盐含量都较少，不是
组成加固内聚力的主要部分，难溶盐含量虽高，但
第十章 特殊土地基
在我国不少地区，分布着一些与一般土性质有显
著不同的特殊土。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，使它们具
有一些特殊的成分、结构和性质。当用其作为建筑
物的地基时，如果不注意这些特点就会造成事故。
通常把那些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。
特殊土种类很多，大部分都具有地区特点，故又有
2020/7/14
课件
21
膨胀土在我国分布范围很广，据现有的资料，广 西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山东等20多 个省、自治区、市均有膨胀土。国外也一样，如美 国，50个州中有膨胀土的占40个州，此外在印度、 澳大利亚、南美洲、非洲和中东广大地区，也都有 不同程度的分布。目前膨胀土的工程问题，已成为 世界性的研究课题。
区域性特殊土之称。
我国主要的区域性特殊土包括湿陷性黄土、膨胀
土、软土和冻土等。下面将主要介绍湿陷性黄土、
膨胀土和冻土的一些主要特征，对建筑物可能造成
2的020/危7/14害以及用作地基时所应课件采取的工程措施。
1
10.1 湿陷性黄土地基
一、黄土的特征和分布
黄土是一种第四纪沉积物，具有一系列内
部物质成分和外部特征，不同于同时期的其它沉
因素外，这些矿物成分在空间上的联结状态也影响其
胀缩性质。经对大量不同地点的膨胀土扫描电镜分析
得知，面—面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结
构形式，这种结构比团粒结构具有更大的吸水膨胀和
失水吸缩的能力。
2020/7/14
课件
23
影响膨胀土胀缩性质的最大外界因素是水对膨胀 土的作用，或者更确切地说，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。尽管某一种粘土具 有潜在的较高的膨胀势，但如果它的含水量保持不 变，则不会有体积变化发生；相反，含水量的轻微 变化，哪怕只是1%-2%的量值，实践证明就足以引 起有害的膨胀。因此，判断膨胀土的胀缩性指标都 是反映含水量变化时膨胀土的胀缩量及膨胀力大小 的。
2020/7/14
课件
10
2020/7/14
课件
11
虽然上覆土层压力增大，但不足以克服土中形成 的加固内聚力，因而成为欠压密状态。如此循环往 复，使得堆积的欠压密土层越来越厚，一旦水浸入 较深，加固内聚力消失，就产生湿陷。当降水量少， 干旱期长时，欠压密程度大，而且欠压密土层也较 厚；反之，黄土欠压密程度就弱，形成的欠压密土 层也较薄。欠压密论易于解释我国黄土为什么西北 部湿陷性强，东南部弱这一规律。
2020/7/14
课件
12
三、黄土湿陷性的判定和地基的评价
（一）黄土湿陷性的判定
黄土湿陷性在国内外都采用湿陷系数s值来判定， s可通过室内浸水压缩试验测定。把保持天然含水
量和结构的黄土土样装入侧限压缩仪内，逐级加压，
达到规定试验压力，土样压缩稳定后，进行浸水，
使含水量接近饱和，土样又迅速下沉，再次达到稳
2020/7/14
课件
22
一、膨胀土的判别和膨胀土地基的胀缩等级
（一）影响膨胀土胀缩特性的主要因素
影响膨胀土胀缩性质的内在机制，主要是指矿物
成分及微观结构两方面。实验证明，膨胀土含大量的
活性粘土矿物，如蒙脱石和伊利石，尤其是蒙脱石，
在低含水量时对水有巨大的吸力，土中蒙脱石含量的
多寡直接决定着土的胀缩性质的大小。除了矿物成分
2020/7/14
课件
24
（二）膨胀土的胀缩性指标
1．自由膨胀率ef
将人工制备的磨细烘干土样，经无颈漏斗注入量 杯，量其体积，然后倒入盛水的量筒中，经充分吸 水膨胀稳定后，再测其体积。增加的体积与原体积
的比值ef称为自由膨胀率。
2020/7/14
课件
25
2．膨胀率ep与膨胀力Pe
膨胀率表示原状土在侧限压缩仪中，在一定压力 下，浸水膨胀稳定后，土样增加的高度与原高度之 比。
n
zs 0 zsi hi i 1
当计算自重湿陷量或实测自重湿陷量小于等于 70mm时，应定为非自重湿陷性黄土场地；当其 2020大/7/14于70mm时，应定为自课件重湿陷性黄土场地。 15
2020/7/14
课件
16
（三）湿陷性黄土地基湿陷等级的判定
湿陷性黄土地基的湿陷等级，即地基土受水浸湿， 发生湿陷的程度，可以用地基内各土层湿陷下沉稳 定后所发生湿陷量的总和（总湿陷量）来衡量，总 湿陷量越大，对桥涵等建筑物的危害性越大，其设 计、施工和处理措施要求也应越高。《湿陷性黄土
s
s
w
2020/7/14
课件
28
2020/7/14
课件
29
（三）膨胀土的判别
根据我国十余年来的实践经验，判别膨胀土的主要
依据是工程地质特征与自由膨胀率。因此《膨胀土规
范》中规定，凡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。
采用，仅对自重湿陷性黄土地基的鉴别，有较大参考
价值。 2020/7/14
课件
18
四、湿陷性黄土地基的处理
湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区， 根据不同的地基土质和不同的结构物，地基处理应 选用不同的处理方法。在勘察阶段，经过现场取样， 以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还 是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、 湿陷等级、类别后，通过经济分析比较，综合考虑 工艺环境、工期等诸多方面的因素。最后选择一个 最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满 足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要 求。