特殊土地基
第7章特殊土地基 §7-1 概述 我国地域辽阔，从沿海到内陆，从山区到平原，广泛分布着各种各样的土类。某些土类，由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质成因、历史过程和次生变化等原因，使它们具有一些特殊的成分、结构和性质。当用作为建筑物的地基时，如果不注意这些特殊性就可能引起事故。通常把这些具有特殊工程地质的土类称为特殊土。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，故又有区域性特殊土之称。 我国主要的区域性特殊土有湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、软土以及盐渍土和多年冻土地基等。此外，我国山区广大，广泛分布在我国西南地区的山区地基与平原相比，其主要表现为地基的不均匀性和场地的不稳定性两方面，工程地质条件更为复杂，如岩溶、土洞及土岩组合地基等，对构筑物更具有直接和潜在的危险，为保证各类构筑物的安全和正常使用，应根据其工程特点和要求，因地制宜、综合治理。尤其是我国西部工程建设的高速发展，对该类地基的处治提出了更高的要求。 限于篇幅，本章主要介绍上述特殊土地基的工程特征和评估指标，以及在这些地区从事工程建设时应采取的措施。
§7-2 软土地基 7-2-1 软土及其分布 软土系指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，压缩系数宜大于0.5 MPa－1，不排水抗剪强度宜小于30 kPa，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、湖泊环境沉积和和沼泽环境沉积等。我国软土分布很广，如长江、珠江地区的三角洲沉积；上海、天津塘沽、浙江温州、宁波、江苏连云港等地的滨海相沉积；闽江口平原的溺谷相沉积；洞庭湖、洪泽湖、太湖以及昆明滇池等地区的内陆湖泊相沉积；河滩沉积位于各大、中河流的中、下游地区；沼泽沉积的有内蒙、东北大、小兴安岭、南方及西南森林地区等。 此外广西、贵州、云南等省的某些地区还存在山地型的软土，是泥灰岩、
炭质页岩、泥质砂页岩等风化产物和地表的有机物质经水流搬运，沉积于低洼处，长期饱水软化或间有微生物作用而形成。沉积的类型属于坡洪积、湖沉积和冲沉积为主。其特点是分布面积不大，但厚度变化很大，有时相距2～3 m内，厚度变化可达7～8 m。 我国厚度较大的软土，一般表层约有0～3m厚的中或低压缩性粘性土（俗称硬壳层或表土层），其层理上大致可分为以下几种类型。 ① 表层为1～3 m褐黄色粉质粘土，第二、三层为淤泥质粘土，一般厚约20 m，属高压缩性土，第四层为较密实的粘土层或砂层。 ② 表层由人工填土及较薄的粉质粘土组成，厚3～5 m，第二层为5～8 m的高压缩性淤泥层，基岩离地表较近，起伏变化较大。 ③ 表层为1 m余厚的粘性土，其下为30 m以上的高压缩性淤泥层。 ④ 表层为3～5 m厚褐黄色粉质粘土，以下为淤泥及粉砂夹层交错形成。 ⑤ 表层同④，第二层为厚度变化很大、呈喇叭口状的高压缩性淤泥，第三层为较薄残积层，其下为基岩，多分布在山前沉积平原或河流两岸靠山地区。 ⑥ 表层为浅黄色粘性土，其下为饱和软土或淤泥及泥炭，成因复杂，极大部分为坡洪积、湖沼沉积、冲积以及参积，分布面积不大，厚度变化悬殊的山地型软土。
7-2-2 软土的工程特性及其评价 软土的主要特征是含水量高（w=35％～80％）、孔隙比大（e ≥1）、压缩性高、强度低、渗透性差，并含有机质，一般具有如下工程特性。 ⑴ 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。触变性的大小，常用灵敏度St来表示，一般St在3～4之间，个别可达8～9。故软土地基在振动荷载下，易产生侧向滑动、沉降及基底向两侧挤出等现象。 ⑵ 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。 ⑶ 高压缩性 软土的压缩系数大，一般a1－2=0.5～1.5MPa－1，最大可达4.5MPa－1；压缩指数Cc约为0.35～0.75，软土地基的变形特性与其天然固结状态相关，欠固结软土在荷载作用下沉降较大，天然状态下的软土层大多属于正常固结状态。 ⑷ 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，有效内摩擦角j′约为12º～35º，固结不排水剪内摩擦角jc
u＝12º～17º，软土地基的承载力常为50～80kPa。
⑸ 低透水性 软土的渗透系数一般约为i×10-6～i×10-8cm/s，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。 ⑹ 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。 软土地基的岩土工程分析和评价应根据其工程特性，结合不同工程要求进行，通常应包括以下内容： ⑴ 判定地基产生滑移和不均匀变形的可能性。当建筑物位于池塘、河岸、边坡附近时，应验算其稳定性。 ⑵ 选择适宜的持力层和基础型式，当有地表硬壳层时，基础宜浅埋。 ⑶ 当建筑物相邻高低层荷载相差很大时，应分别计算各自的沉降，并分析其相互影响。当地面有较大面积堆载时，应分析对相邻建筑物的不利影响。 ⑷ 软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因素综合确定： ① 软土成分条件、应力历史、力学特性及排水条件。 ② 上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的敏感性。 ③ 基础的类型、尺寸、埋深、刚度等。 ④ 施工方法和程序。 ⑤ 采用预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度的增长。 ⑸ 地基的沉降量可采用分层总和法计算，并乘以经验系数；也可采用土的应力历史的沉降计算方法。 ⑹ 在软土开挖、打桩、降水时, 应按《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)有关规定执行。 此外，还须特别强调软土地基承载力综合评定的原则，不能单靠理论计算，要以地区经验为主。软土地基承载力的评定，变形控制原则比按强度控制原则更为重要。 软土地基主要受力层中的倾斜基岩或其他倾斜坚硬地层，是软土地基的一大隐患。其可能导致不均匀沉降，以及蠕变滑移而产生剪切破坏，因此对这类地基不但要考虑变形，而且要考虑稳定性。若主要受力层中存在有砂层，砂层将起排水通道作用，加速软土固结，有利于地基承载力的提高。 水文地质条件对软土地基影响较大，如抽降地下水形成降落漏斗将导致附近建筑物产生沉降或不均匀沉降；基坑迅速抽水则会使基坑周围水力坡度增大而产生较大的附加应力，致使坑壁坍塌；承压水头改变将引起明显的地面浮沉等。在岩土工程评价中应引起重视。此外，沼气逸出等对地基稳定和变形也有影响，通常应查明沼气带的埋藏深度、含气量和压力的大小，以此评价对地基影响的程度。 建筑施工加荷速率的适当控制或改善土的排水固结条件可提高软土地基的承载力及其稳定性。即随着荷载的施加地基土强度逐渐增大，承载力得以提高；反之，若荷载过大，加荷速率过快，将出现局部塑性变形，甚至产生整体剪切破坏。
7-2-3 软土地基的工程措施 在软土地基上修建各种构筑物时，要特别重视地基的变形和稳定问题，并考虑上部结构与地基的共同作用、采用必要的建筑及结构措施，确定合理的施工顺序和地基处理方法，并应采取下列措施： ⑴ 充分利用表层密实的粘性土(一般厚约1～2 m)作为持力层，基底尽可能浅埋(埋深d＝300～800 mm)，但应验算下卧层软土的强度。 ⑵ 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、设置地下室或半地下室等。 ⑶ 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。 ⑷ 采用砂井预压，加速土层排水固结。 ⑸ 采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等处理方法。 ⑹ 使用期间，对大面积地面堆载划分范围，避免荷载局部集中、直接压在基础上。 当遇到暗塘、暗沟、杂填土及冲填土时，须查明范围、深度及填土成分。较密实均匀的建筑垃圾及性能稳定的工业废料可作为持力层，而有机质含量大的生活垃圾和对地基有侵害作用的工业废料，未经处理不宜作为持力层。并应根据具体情况，选用如下处理方法： ⑴ 不挖土，直接打入短桩。如上海地区通常采用长约7m、断面200200 mm2的钢筋混凝土桩，每桩承载力30～70 kN。并认为承台底土与桩共同承载，土承受该桩所受荷载的70％左右，但不超过30 kPa，对暗塘、暗沟下有强度较高的土层效果更佳。 ⑵ 填土不深时，可挖去填土，将基础落深，或用毛石混凝土、混凝土等加厚垫层，或用砂石垫层处理。若暗塘、暗沟不宽，也可设置基础梁直接跨越。 ⑶ 对于低层民用建筑可适当降低地基承载力，直接利用填土作为持力层。 ⑷ 冲填土一般可直接作为地基。若土质不良时，可选用上述方法加以处理。 §7-3 湿陷性黄土地基
7-3-1 黄土的特征和分布 黄土是一种产生于第四纪地质历史时期干旱条件下的沉积物，其外观颜色较杂乱，主要呈黄色或褐黄色，颗粒组成以粉粒 (0.075～0.005 mm)为主，同时含有砂粒和粘粒。它的内部物质成分和外部形态特征与同时期其它沉积物不同。一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土，原生黄土经流水冲刷、搬运和重新沉积形成的黄土称次生黄土，常具层理和砾石夹层。 具有天然含水量的黄土，如未受水浸湿，一般强度较高，压缩性较小，某些黄土在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，产生显著附加下沉，强度也迅速降低，其称为湿陷性黄土，主要属于晚更新世（Q3）的马兰黄土以及全新世（Q4）的次生黄土。该类黄土形成年代较晚，土质均匀或较为均匀，结构疏松，大孔发育，有较强烈的湿陷性。在一定压力下受水浸湿，土结构不破坏，并无显著附加下沉的黄土称为非湿陷性黄土，一般属于中更新世（Q1）的午城黄土，其形成年代久远，土质密实，颗粒均匀，无大孔或略具大孔结构，一般不具有湿陷性或仅具轻微湿陷性。非湿陷性黄土地基的设计和施工与一般粘性土地基无甚差异，故下面仅讨论与工程建设关系密切的湿陷性黄土。 我国的湿陷性黄土，一般呈黄或褐黄色，粉土粒含量常占土重的60％以上，含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类，天然孔隙比约为1.0，一般具有肉眼可见的大孔隙，竖直节理发育，能保持直立的天然边坡。湿陷性黄土又分为非自重湿陷性和自重湿陷性黄土两种。在土自重应力作用下受水浸湿后不发生湿陷者称为非湿陷性黄土；而在自重应力作用下受水浸湿后发生湿陷者称为自重湿陷性黄土。 黄土在在世界各地分布甚广，其面积达1300万km2，约占陆地总面积的9.3％，主要分布于中纬度干旱、半干旱地区。如法国的中部和北部，东欧的罗马尼亚、保加利亚、俄罗斯、乌克兰等，美国沿密西西比河流域及
特殊土的概念特性及其路基施工
▪ 在软土地基上修筑路堤有两大特点:
➢ (1)易于形成基底两侧凸起或路堤坡脚向外凸 起而引起的坍滑,经验证明坍滑往往成圆弧形;
➢ (2)较大的沉降,对路基工程来说,大部分沉降量 可以控制在施工中完成,后期少量沉降可以起 道调整,对正常运营影响不 沉 降
软土路基危害
软土地基上路堤的加固方法 (一)反压护道
▪ 在路堤两侧(或一侧)填筑适当高度与适当 宽度的护道,使路堤两侧地基被挤出隆起的 趋势得以平衡,而保证路堤的稳定,因护道起 反压作用,故称反压护道。
➢ 它用于非耕作区和土源丰富的地区较为合适， 在耕作区则不宜使用。
图5 —1 反压护道加固软土路堤
1.挤密砂桩； 2.碎石桩； 3.生石灰桩； 4.粉喷桩； 5.水泥搅拌桩； 6.CFG桩。
软土地基上路堤的加固方法 (七)复合地基—1.挤密砂桩
▪ 挤密砂桩是将砂桩打入软土地基，使密实 的砂柱体挤密软弱土层，形成复合地基。 在外荷载作用时，应力向砂桩集中，使桩 周围土层承受的压力减小，沉降也相应减 小。
(七)复合地基—6. CFG桩
▪ CFG桩：桩体中
加入水泥、粉煤灰 和碎石形成了高黏 结强度的桩，改善 了碎石桩的刚性， CFG桩和桩间土、 垫层一起形成复合 地基。
CFG桩
CFG桩
二、 膨胀土地区
▪ 膨胀土：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。
排水砂井
软土地基上路堤的加固方法 (六)排水固结—2.袋装砂井
▪ 袋装砂井是在合成材料编织袋内冲填中粗 砂构成的砂袋，装入地基孔内，以加速地 基排水固结。
▪ 袋装砂井的编织袋应具有良好的透水性， 袋内的砂不易漏失，袋子的材料应具有足 够的强度，有一定的抗老化及耐地下水腐 蚀的性能。
几种特殊土地基的探讨
特殊 土地基 是工程中常常见 到的地 基形 式 。 它包括软土 、 湿 陷性 黄 土、 膨胀土 、 盐渍土及冻土等多种土质。 本文中主要介绍几种特殊土 的成 因 、 工程性 质等内容 ， 并对他们进行 了地基 评价 ． 此外 ． 对地震 区 的基础工程 的工程设计也提出了相应的抗震措施 特殊土没有统一的定 义， 只是其在生成的时候 由于环境 、 气候 、 地 质等 因素 ． 使得 土具有 了一定 的特殊成分 和结构 ． 通常把这类具有 特 殊工程性质 的土称为特殊土
ａ ｌ ｓ ｏ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｓ ａ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ．
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ０ ｉ ｌ ； Ｆ ０ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ０ ｎ ； Ｅ ｎ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ
２ ０ １ ３ 年２ Ｏ 期
科技 向导
◇ 高 教论述◇
几种特殊土地基的探讨
雷 晓 鸣 （ 长安大学公路学院 陕西 西安
７ １ ０ ０ ６ ４ ）
【 摘 要】 本文主要介绍了多种特殊土的成 因、 工程性质及地基评价等 内容， 针对抗震 区还提 出抗震措施 。 【 关键词 】 特殊土 ； 地基 ； 工程性质
Ｄｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｓ ｏ ｍｅ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｏｉ ｌ
Ｌｅ ｉ Ｘｉ ａ ｏ － ｍｉ ｎｇ
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｍ ａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｓ ｏ ｍ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｌ ’ Ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ｉ ｓ ， ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃ ｚ ｏ ｎ ｅ ． ｉ ｔ
几种特殊土地基的工程特性及地基处理
围内地 基 湿陷 性 的消 除具 有较 好 优 势 。
２ ． 回填法
四、 岩溶 地基 地工 程特 性与 地基 处理 方法
（ 一） 岩 溶地 基 地工 程特 性
溶洞是岩溶地基的主要工程特性， 形成溶洞的主要原因在于地层结构中
存 在着 可 溶性 泥 灰 岩或 石 灰岩 ， 在 地 下水 长 期 侵蚀 作 用 下 ， 形成 规 模 不 一 的
回填法 是 处理 湿 陷性 黄 土地 基 的常 见方 法 ， 主要 是 将地 基 底 部 中湿 陷性 溶 洞 。 在 岩溶 地基 施 工 中 ， 其施 工会 对 岩溶 地 基的 稳定 结构 造 成破 坏 ， 并 出 现 土层全部挖出， 选择灰土与素土进行回填 ， 在 回填过程逐层夯实 。 一般在 回填 溶洞坍塌等安全事故。 且在岩溶地基上施工 ， 一旦出现荷载较大， 超过溶洞荷 会造成塌陷等事故 ， 不利于建筑施工的安全性与稳定性 。 时， 其垫层厚度多设计为 １ － ３ ｍ。垫层厚度设计的合理性与否 ， 直接影响着湿 载承受极限， 陷性 消除 效果 。回填法 在 处理 湿 陷性 黄 土地 基 时 ， 十分 简 单 ， 效 果 明显 。为保 证 地 基湿 陷 性 处理 效 果 ， 还 需 要 控制 回填 土 质量 ， 严 格 控 制 灰 土 与素 土 最 大 干 容量 及 其最 佳 含水 率 等 。
（ 二） 湿 陷性 黄土 地基 处理 方法
同内的膨胀土全部挖出， 选择灰土回填 ， 并使用砂石作为垫层 。 垫层厚度应控 制在３ ０ ０ ａｍ以上 ， ｒ 宽度应超过地基底部宽度 。
基础工程第9章特殊土地基
• 分布：红粘土主要分布在我国长江以南的 地区。西起云贵高原，经四川盆地南缘， 鄂西、湘西、广西向东延伸到粤北、湘南、 皖南、浙西等丘陵山地。
• 特点：红黏土的一般特点是天然含水量和 孔隙比大，但其强度高，压缩性低，工程 性能良好。
红黏土地区的岩溶和土洞产生的不良影响：
1.溶洞顶板塌落造成地基失稳； 2.土洞塌落形成场地塌陷； 3.溶沟、溶槽等低洼岩面处易积水，使土呈软塑至流塑 状态； 4.基岩岩面起伏大，导致红黏土地基的不稳定性； 5.岩溶水的动态变化给施工和建筑物造成不良影响
• 矿物成分、微观结构特性、粘粒含量、土 的密度和含水量、土的结构强度。
• 外在因素：
• 气候条件、地形地貌、炎热和干旱地区建 筑周围的阔叶树以及日照时间和强度
• 膨胀土分布：
• 广西、云南、湖 北、河南、安徽、 四川、山东、陕 西、江苏、贵州、 广东
• “逢堑必滑，有 堤必塌”，素有 “工程中的癌症” 之称
在膨胀土地基上的建筑物，随季节性气候的变化会反复不 断地产生不均匀的升降，而使房屋破坏。
• 影响膨胀土胀缩变形的主要因素 • 膨胀土的胀缩变形特性由土的内在因素所决定，同时受到
外部因素的制约。胀缩变形的产生是膨胀土的内在因素在 外部适当的环境条件下综合作用的结果
影响膨胀土胀缩变形的主要因素
• 内在因素：
• 膨胀土地基评价 • 1胀缩性指标：自由膨胀率、膨胀率、线缩
率、收缩系数、原状土的缩限
• 膨胀土地基的工程措施： • 1.设计措施 • 建筑场地的选择、建筑措施、结构措施、
地基处理
• 2.施工措施
9.5红粘土地基
• 炎热湿润气候条件下的石 灰岩、白云岩等碳酸盐岩 系出露区的岩石在长期的 成土化学风化作用（红土 化作用）下形成的高塑性 粘土物质，其液限一般大 于50%，一般呈褐红、棕红、 紫红和黄褐色等色，称为 红粘土。它常堆积于山麓 坡地、丘陵、谷地等处。
浅谈天津地区的特殊土
浅谈天津地区的特殊土摘要：简单介绍了天津地区分布的特殊土及其工程性质，便于我们采取相应措施来防止其灾害。
关键词：特殊土；软土；人工填土；盐渍土特殊土是在特定地理环境或人为条件下形成的具有特殊性质的土。
它的分布一般具有明显的区域性。
下面浅谈一下天津地区几种常见的特殊土1软土天津地区的软土主要是淤泥类土——淤泥质土、淤泥，主要分布于滨海新区，属滨海相沉积。
河道、沟渠等底部亦有揭示但厚度皆不大。
淤泥类土，是在静水或缓慢流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的黏性土，天然含水量大于液限、1.0≤天然孔隙比<1.5为淤泥质土，天然孔隙比≥1.5为淤泥。
其主要特征是含水量高（w=35％～80％）、孔隙比大（e≥1）、压缩性高（一般大于0.5MPa－1）、渗透性差、强度低。
据统计：软土的天然含水量一般为50％-70％，最大甚至超过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％，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。
软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。
一般具有如下工程特性。
⑴触变性由于软土的结构性在其强度的形成中占据相当重要的地位，则触变性也是它的一个突出的性质。
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。
触变性的大小，常用灵敏度St来表示，一般St在3～4之间，个别可达8～9。
故软土地基在振动荷载下，易产生侧向滑动、沉降及基底向两侧挤出等现象。
⑵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。
⑶高压缩性软土的压缩系数大，一般a1－2=0.5～1.5MPa－1，最大可达4.5MPa－1；压缩指数Cc约为0.35～0.75，软土地基的变形特性与其天然固结状态相关，欠固结软土在荷载作用下沉降较大，天然状态下的软土层大多属于正常固结状态。
第七章特殊土地基
zd=hz，h 为冻层深度
16
7.3 冻土地基
三、冻土地基评价
季节性冻土（含多年冻土季节融化层土）
冻胀 类别
冻胀土分类
平均冻胀率
工程危害性
Ⅰ类 不冻胀土
≤1% 冻胀量小，对基础无危害
Ⅱ类 弱冻胀土
1%＜≤3.5%
地表无明显冻胀隆起，对一般浅基础无 危害
Ⅲ类 冻胀土
形成冰夹层，若建筑物轻、基础埋深浅，
大小兴安岭一带，内蒙古大纬度区，青藏高原和甘肃、新疆的高山
区。
多 年 冻 土 剖 面 图
14
7.3 冻土地基
二、主要工程特性指标
冻土的融沉性
冻土在无外荷条件下融化过程中所产生的沉降称为融陷。
冻土的平均融沉系数 0 是评价冻土工程性质的重要指标，可由
试验确定：
冻土试样融化后的厚度
冻土试验融化后的孔隙比
黄土地基的湿陷等级
12
7.2 湿陷性黄土地基
四、湿陷性黄土地基防治措施
地基处理：
常用换填、夯实、挤密、桩基础、预浸水、单液硅化或碱液加固等方 法
防水措施：
做好防水、排水系统，防止地基受水浸湿。
结构措施：
选取合适结构和基础形式，加强上部结构整体刚度，预留沉降净空等
施工及维护措施：
xs
h0 h0
hi
100%
,
hi―土样含水量降至wi 时的高度
根据不同时刻的xs 及相应的含水量wi可绘制出收缩曲线图。
收缩系数s
指原状土样在直线收缩阶段内，
含水量每减少 1% 时所对应的
线缩率改变量：
s
xs
w
25
几种常见特殊地基土及处理方法
水 平膨 胀 、 位移。
物裂缝 、 倾斜 甚 至倒 塌 。
（ ４ ） 采 取换 土处 理 ， 将 膨 胀土 层部 分 或全 部 挖去 ， 用灰土、 土石 混合 物 或 砂 ２ ） 、 原 因分析 ： 湿陷性黄土又称大孔土， 与其他黄土同属于粘性土 ， 但性 或用 人 工垫 层 如砂 、 砂 砾作 缓 冲层 ， 厚度 不 小于 ９ ０ ｅ ｍ。 质 有所 不 同 ， 它 在天 然状 态 下 ， 具有 很 多 肉眼 可见 的 大孔 隙 ， 并常 夹 有 由于 生 砾 回填 夯实 ； （ ５ ）在建筑物周围做好地表渗 、排水沟等 ，散水坡适 当加宽 （ 可做成宽 物 作 用所 形 成 的管 状孔 隙 ， 天 然剖 面 呈 竖 直节 理 ， 具 有一 定 抵抗 移动 和 压 密
匀沉 陷 ， 因此 使建 筑 物也 随之 产 生变形 甚 至破 坏 。
３ １ 、 预防 措施
使地 基土 尽 量保 持原 有 天然 湿度 和 天然 结构 。 ４ ） 、 治理 方法
（ １ ） 换 土法 ： 将 湿 陷性 黄 土挖 去 一层 （ 厚约１ ． ０ — ３ ． Ｏ ｍ） ， 用 原土 或 灰土 再 分层
载力 ， 适于 消 除５ — ８ ｍ 厚 的 土层 湿陷 性 。
软 土 为一 种 天然 含水 量 大 、 压缩性高、 承 载 力 低 的从 软 塑 到 流动 状 态 的 饱 和 粘性 土 ， 包 括淤 泥 、 淤 泥质 土 、 泥 炭质 土 等 。 它具有 沉 降量 大 而不 均 匀 ， 沉 降速 廖 陕 ， 沉 降 稳定 时 间长 等特 性 ， 易 造 成建 筑物 不 均 匀沉 降 ， 使 房 屋 墙身 开
区域性特殊土的分类及主要分布
第二节软土地基
条形基础：
pu 5.14c d
(10-1)
方形基础：
pu 5.71c d
(10-2)
矩式形中基c当 --础土ba：的当0钻.5ba聚3时力0, .p，5u3一时 (般,5p.1u由4不(50排..1447水ba剪)0c.6切6试bad)验c 求d得((kPa)((;1100--34))
流动特性是土的变形速率随应力变化的特性;应力松弛特性是 在恒定的变形条件下应力随时间减小的特性;长期强度特性是 指土体在长期荷载作用下土的强度随时间变化的特性。考虑 到软土的流变特性，用一般剪切试验方法求得的软土的抗剪 强度值，不宜全部用足。 二、软土地基设计采取的措施 (1)当表层有密实土层(软土硬壳层)时，应充分利用作为天 然地基的持力层，“轻基浅埋”是我国软土地区总结出来的 好经验。
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第二节软土地基
软土孔隙比大，具有高压缩性的特点。又因为软土中存在大 量微生物，由于厌气菌活动，在土内蓄积了可燃气体(沼气)， 致使土的压缩性增高，并使土层在自重和外荷作用下，长期 得最不大到可固达结4. 5。M软P土a-的1。压如缩其系他数条a件1-2相一同般，在则0. 软5~土2. 的0 M液P限a-愈1之大间，， 压缩性也愈大。
在地球上，大多数地区儿乎都存在湿陷性土，主要有风积 的砂和黄土(含次生的黄土状土)、疏松的填土和冲积土以及 由黄岗岩和其他酸性岩浆岩风化而成的残积土，此外，还有 来源于火山灰沉积物、石膏质土、由可溶盐胶结的松砂、分 散性钻土、钠蒙脱石钻土以及某些盐渍土等，其中又以湿陷 性黄土为主。世界各大洲的湿陷性黄土主要分布在中纬度干 旱和半干旱地区的大陆内部、温带荒漠和半荒漠地区的外缘， 以及分布于第四纪冰川地区的外缘，在俄罗斯、中国和美国 的分布面积较大。
地基基础工程—特殊地基的处理
四、湿陷性黄土地基的处理 湿陷性黄土的处理方法：
01 重锤表层夯实和强夯 02 土垫层 03 土挤密桩 04 桩基础 05 化学加固法 06 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）
五、湿陷性黄土地基的承载力特征值和沉降计算
《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025 2004）规定，湿陷性黄土地基 承载力特征值，应根据地基载荷试验及当地经验数据确定。
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（7-2）
三、黄土湿陷性的判定和地基的评价 （三）湿陷性黄土地基湿陷等级的判定
02 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
湿陷性黄土地基的湿 陷等级
非自重湿陷性地基
自重湿陷性地基
≤7
7<z s≤35
>35
表 7-1
Ⅰ(轻微) Ⅱ(中等) Ⅱ(中等)
Ⅱ(中等) *Ⅱ(中等)或Ⅲ( 严重)
Ⅲ(严重)
—— Ⅲ(严重) Ⅳ(很严重)
*注：当湿陷量的计算值 s>60cm，自重湿陷量的计算值 zs>30cm 时，可判为Ⅲ级，其他情况可判为Ⅱ级。
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 ， 北美 ，南美10%，亚洲 ，此 外，在澳大利亚、北非也有零星 分布。
我国黄土分布面积635280平方公 里，占世界黄土分布总面积的4.9%左右， 主要分布在北纬 度，以 度之间 最为发育，属于干旱、半干旱气候类型。
一、膨胀土地基 （一）影响膨胀土胀缩特性的主要因素
浅谈几种特殊土地基的工程特性及地基处理
２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ８ ・
工 程 科 技
浅 谈 几种 特 殊 土地 基 的工程 特 性 及 地 基 处理
孔 令 文
（ 新疆电力设计 院， 新疆 乌鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 随着科 学技术的进步和发展 ， 建筑行 业进入 了一个新的时代。建筑工程施工过程 中， 首先要考虑的就是地基 问题 ， 只有确定 地 基 土壤 的种 类 ， 才 能制 定 正 确 的 施 工 方 法 ， 从 而 保证 工程 能够 顺 利 进 行 。 但 对 于 比较 特 殊 的地 基 土壤 ， 就要 使 用特 殊 的 方 法 。 例如 ： 湿 陷 性黄土、 膨胀土 、 粘性 红 土 等 都 是 一 些 比较 特 殊 的 土壤 ， 只 有 了解 土壤 的特 性 才 能 制 定 出相 应 的 处理 办法 。 关键词 ： 特 殊 土壤 ； 工程特性 ； 地 基 处 理 生 矿物质－ ￣ Ｊ Ｌ Ｓ ｔ ， 并且具有显 在现代 化的城市 当中 ， 人 们需 要各种各 样的建 筑 ， 例如： 居 民楼 、 力 公 高液限粘土。 膨胀土粘粒成份主要 由强亲水ｌ 生 的粘 性土 。该土 具有吸水膨胀 、 ￣ ｔ ． ｘ ｋ 收缩并往 复变形 的 ｌ 生质 ， 对 楼、 标志『 生 建筑等等。每—种建筑所需要的地基都是不—样的， 这就需要 著 胀缩 Ｉ 并且构成的破坏是不易修复的。 为了 特殊地 基特殊处理 。要想建 筑工程 ， 必 须先打地基 ， 要打 地基 ， 必须 先了解 建构筑 物基础的破坏作用不可低估， 必须解决因膨胀 地基的特陛。 地基的特ｌ 生 对于整个工程来说是非常关键的， 只有地尉 Ｔ 得 保证建构 珀撤 长时间内基础的稳定和安全的 目的， ｉ ２ ％Ｉ Ｌ 的一 系列工程 问题 。含水量 。膨胀 土之所 以具有 很高 的膨 胀潜 牢固， 才自 ： Ⅱ呈 的质 量。本文就 八 种 特殊 也基土 嚷的特 陛及处 理办法 ￣￣ 力， 与它 的含水 量有密不 可分 的关 系 。当膨胀 土的含水 量不变 的时候 ， 就 进行ｔ 论。 不会有体积 的变化 。 建筑 施工的时候 ， 建造在含水量不变 的粘土上的建 筑 １ 湿陷性黄土 物不会受 到由膨胀引起 的破 坏。一旦粘土 的含水 量改变 ， 立刻就会产生 垂 １ ． １ 工程特 Ｉ 生 湿陷性黄土是一种特殊 ｌ 生 质的土， 在一定的压力下 ， 下沉稳定后 ， 受 直和水平两个方向的体积膨胀，含水量只需要百分之一到百分之二的变 水浸 湿 ， 土 绔 陶迅速破 坏 ， 并产 生显 著 附加下沉 ， 故在 湿陷性 黄土 场地 上 化 ， 就足够引起有害的膨胀。在许多地区， 嘭胀±对于人们的危害是 比较 进行建设， 应根据建筑物的重要陛、 地基受水浸湿可能ｌ 生的大小和在使用 巨大的， 建造在膨胀土 Ｅ 的地板 ， 在雨季到来的时候， 土壤 中的含水量增 翘起 现象屡 见不鲜 ， 由此 可见 ， 膨胀 土不但 特殊 ， 而 期间对不均匀沉降限制的严格程度 ， 采取以地基处理为主的综合性措施 ， 加所引起 的地板开 裂 、 防止 地 基湿陷对建 筑物产生危害 。 １ ． １ ． １ 湿 陷性黄 土 的颗 粒组成。 我国湿陷 且还具有较强 的危 害 ｌ 生。 性 黄土 的颗粒 主要为粉 土颗粒 ， 占总重 量约 ５ ０ ～ ７ ０ ％， 而粉 土颗粒 中又 以 ２ ２处理办法 ２ ２１ 换土 回填 。 因矧 彭 胀土具有含水 量变化 的特 ｌ 生， 所以， 施 Ｌ人 员 可 ０ ． ０ ５ — ０ ． ０ １ ｍ ｍ的粗粉 土颗 粒为多 ， 占总重约 ４ ０ ． ６ ０ ％， 小于 Ｏ ． Ｏ ０ ５ ｍｍ的粘土 颗粒 较少 ， 占总 重约 １ ４ ． ２ ８ ％， 大于 Ｏ ． １ ｍ ｍ 的细砂颗 粒 占总重在 ５ ％以内 ， 以采用换 土 回填的力砝 进 行处 理 。 主要是采 用灰土 逆 主 彳 亍 置换 ， 施 工人 员要 施 基本 Ｅ 无大于 ０ ２ ５ ａ ｒ ｍ的中砂颗粒。 黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉 根据施 工区域的地 质清况 来确定置换 的参数 。除 了采用灰 土置换 以外 ， 积物 ， 在生成初期 ， 土中水分不断蒸发， 土孑 Ｌ 隙中的毛细作用 ， 使水分逐渐 工 人员还可 以采用砂 石垫层 的处理 方法 ， 要注 意的是 ， 砂石 的厚度应 该大 集聚到较粗颗粒的接触 处。同时， 细粉粒、 粘粒和—些水溶盐类也不同 于 ３ ０ ０ ａ ｒ ｍ， 而目宽度直该大于地基底部的宽度。 ２ ２ ２利用化学方法。 施工 程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。 １ ． １ ． ２湿陷ｌ 生黄土的湿度和密度。 人员可以利用化学的方法改良土壤 ，也就是说利用拌合实惠的方法改良 或 者是用石 灰砂桩和石 灰浆压 注 寸 膨胀土 进行 干预 ， 消除膨胀 湿陷ｌ 生 黄土之所 以在一 定压力下受 水时产生 显著附 加下 沉 ，除 Ｅ 述ｊ 生 ｊ 邑 膨胀土层 ， 水时颗粒 接触 处 胶结物 的软 化作用外 ， 还在 于土 的欠压 密状态 ， 干旱气 土形变 。２ ０ － ３ 挖除法 。这种方法 比饺简单 ， 就是对 厚度 较小的膨胀 ±尉 挂 候条 件下 ， 无 论是风积 或是坡积 和洪积 的黄土层 ， 其蒸发 影响深 度大于大 行挖 除， 从而消 除膨张 土的影 响。 气降水的影响深度， 在其形成过程中， 充分的压力和适宜的湿度往往不能 ３ 粘性红 土 ３ ． １ 工程 特 ｌ 生 同时具备， 导致土层的压密欠佳。接近地表 ２ ～ ３ 米的土层， 受大气降水的 影响， 一般具有适宜压密的湿度 ， 但此时上覆土重很小， 土层得不到充分 红粘 土主要是呈现棕 红色 、 褐黄 色 ， 覆 盖于碳酸盆岩 系的岩层上 ， 液限 的压密 ， 便形成 了低 湿度 、 高孑 Ｌ 隙率的湿 陷性 黄土 。湿 陷性黄 土在天然 状 较 高的塑 Ｉ 生 粘ｌ 生 土， 此类粘 土为原生红粘土 。而液限较 低的则 可称之为次 态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。我国湿陷性黄土分 生红粘土。 红粘土的产生和分布主要是因为地质历史气候 素的影响， 在 布地区大部分年平均降雨量约在 ２ ５ ０ — ５ ０ ０ ｍ ｍ， 而蒸发量却远远超过降雨 气候影响下碳 酸盆母 岩的上层产 牛Ｊ 而形成 。 红 粘土的丁程 特彳 是： 塑 量， 因而湿陷 陆黄土 的天然湿度一般在 塑限含水量左右 ， 或更低 一些。 性高、 空隙比大、 天然饱和度为 ９ ０ ％以上， 使得红粘土构成一相体系； 土质 １ ２处理办法 指标 变化 幅度大 。 １ ２ｌ 利用灰土 、 素土 回填 。这是 一种 比较 常用的方法 ， 利 用灰土和素 ３ ２处理 方法 土 回填就 是把 地基底 部的湿陷性土层 全部挖 出 ， 或 者挖到设 计的深度 ， 之 在天 然地基 【 ： 施 工的时 候 ， 应 将地 基做浅埋处理 。目的是 考虑到利用 生士贡作为持 力层 。基底 以下保持 后利用灰土 、 素土在开挖的地方回填 ， 并且逐步的夯实基础 ， 同时， 施工人 具 备较高承 载力的表面 坚硬或者硬 塑 『 员要 根据 不 同的 回填土采 用不 同的处 理参数 ，这样 的处理 办法得到 了广 原 有较厚 的硬 质土层 ， 使 其附 加的应 力相对 较小 ， 以此 信 椰 卧 层满 足设 泛 的使 用 ， 并 且已经取 得了较好自 勺 效果 。 通常 垫层的厚度是 １ ～ ３ 米 。这种 计 变形要求 ； 基 础底部土 层厚度变化 较大 的时候 ， 应保持相 对较厚 的可压 减， ｊ 舛目 邻点之间的沉降差异。 方法最大的好处就是可以消除垫层范围内的湿陷性 ， 在施工的时候也比 缩层， 结束语 较 方便 。但 施工 人员 应注意 的是 ： 一定要严 格控制 回填 土 的质量 ， 对 于灰 土、 素土层 的最优 含水 量与最 大干 密度进 行掌 控 ， 否 则的话 ， 就没有 办法 地基 的好 坏决定着 —个 工程 的好坏 ， Ｌ 大 ｊ 此， 对 于地基 一定要严 谨 的对 陧 比较特殊 的土壤 ， 在施 工的时 候 ， 尤 其要注意 处 达到预期 的处 理效果 了。１ ． ２ ２ 预湿 ｌ 生方法。 在湿 陷 ｌ 生 黄土 当中 ， 有—种 叫 待 。上 述 的几种 土壤 者 做自 重 湿陪 注黄土 的地基 土。当建筑 ］ 苗 邑 到 自重湿陷 ｌ 生黄土的时候 ， 就 理 办法 。虽然上述 的处 理办法得到 了广泛 的使 用， 但 是具 体的措施 还是要 二 程的影响是比 可以采用预湿幽拘方法解决。所谓的预湿 ， 就是在建筑施工以前， 在实际晴况中才能确定。上述三种特殊的土壤对于建筑］ 对自 重 湿陪 ｌ 生黄土进 行先 行的浸湿 处理 ，使 自重湿陷性 黄土因为 自 重 的 较大的， 所以， 还是应该多探索—些更加实用并且简单的处理力、 ｝ 去。 作 用发生 人 为 的湿 陷 ， 之后 施工人员 就可 以等 湿陷充分 以后 ， 再进行基 础 参考文献 的施工。在现实的应用当中， 这种方法可以｝ 肖 除地下数米以外黄土的自重 『 １ ］ 王银梅 ． 湿 陷性 黄 土地基 处理 新途 径 的探讨 Ｉ Ｊ ｌ 中国地质 灾害与 防 治学 湿 陷性 ， 但是 表面数米 以 内的湿 陷性 黄土 因为压力不够 ， 仍 然具