特殊土的主要工程地质问题
特殊地质概述
特殊地质概述在隧道施工过程中常遇到一些不利于施工的特殊地质地段，如膨胀土围岩、黄土、溶洞、断层、松散地层、流沙、瓦斯、煤与瓦斯突出、岩爆等。
隧道在开挖、支护和衬砌过程中，由于各种因素的影响可能发生土石坍塌、坑道支撑变形、衬砌结构断裂等情况，严重影响施工进度、安全和质量。
隧道穿越含有瓦斯的地层、具有煤与瓦斯突出危险性的煤系地层和具有岩爆危险性的地层时，可能发生瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出和岩爆等事故，更严重地威胁着施工安全。
隧道通过特殊地质地段施工时应注意以下几点：（1）施工前应对设计所提供的工程地质和水文地质资料进行详细分析了解，深入细致地作施工调查，制订相应的施工方案和措施，配备相应的技术管理人员，备足有关机具及材料，认真编制和实施施工组织设计，使工程达到安全、优质、高效的目的。
反之，即便地质并非不良，也会因准备不足、施工方法不当或措施不力导致施工事故，延误施工进度。
（2）特殊地质地段隧道施工，以“先治水（抽排瓦斯、消除煤与瓦斯突出危险性、消除岩爆危险性）、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”为指导原则。
在选择和确定施工方案时，应以安全为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面形式、尺寸、埋置深度、施工机械装备、工期和经济的可行性等因素而定。
同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加投资。
（3）施工前首先要做好隧道施工过程中的超前地质预测预报工作（物探、钻探及超前炮孔探测），探明有突水（瓦斯、煤与瓦斯突出、岩爆）可能的施工地段，应编制防治水（瓦斯、煤与瓦斯突出、岩爆）专项施工方案，实施超前排放水（超前排放瓦斯、超前防突措施消除突出危险、超前卸压措施消除岩爆危险），严防突水（瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、岩爆）事故发生。
（4）采用新奥法施工。
为了掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，以及确定施工工序，保证施工安全，应实施现场监控量测，充分利用监控量测指导施工。
1.6土的分类及特殊土的工程性质
4. 黏性土是指塑性指数大于10的土； 5. 人工填土是指由于人类活动堆填而形成的各
类土。
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二、按地质成因的分类
残积土 坡积土 洪积土 冲积土 淤积土 冰积土 风积土 海积土等
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三、按堆积年代的分类
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一、黄土
当∆zs≤7cm时 当∆zs＞7cm时
非自重湿陷性黄土场地； 自重湿陷性黄土场地。
根据野外无载荷试坑浸水试验，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。
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一、黄土
黄黄土土的的湿湿陷陷起起始始压压力力
湿陷起始压力——对非自重湿陷性黄土， 其湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现 出来，这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的 压力即为黄土的湿陷起始压力。
②通常，粗、中砂土的上述特性明显，且一般构成良好地 基，为较好的建筑材料，但可能产生涌水或渗漏；
③粉细砂土的工程地质性质相对差，特别是饱和粉细砂土 经受振动后易发生液化。
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1.6.3 一般土的工程地质特征
3.黏性土的工程地质特性
黏性土中黏粒含量较高，常含亲水性较强 的黏土矿物，具有水胶连接和团聚结构，有时有 结晶连接，孔土
黄土的粒度成分
粉粒约占60~70%，其次是砂粒和粘粒。
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一、黄土
黄土高原的自然景象
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一、黄土
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一、黄土
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一、黄土
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一、黄土
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一、黄土
大连地区红粘土的分布、分类及其工程地质特征-2019年文档
大连地区红粘土的分布、分类及其工程地质特征红粘土作为一种特殊土已被国内外广大地质和岩土工作者所认识，并且作了大量的研究工作。
本文把大连地区红粘土和工程地质特征进行介绍，以便在工程实践中加以研究和利用。
一、红粘土形成的特定地质环境和成土因素1．成土母岩对红粘土形成的影响，红粘土作为一种土，除了具备其他土的成土因素外，还应具有自己的成土规律。
岩石和岩石中矿物的耐风化能力是成土作用的内在因素，在一般的情况下矿物形成愈接近地表条件时，抵抗风化的能力愈强，总的来说稳定性从大到小的顺序为：氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐和硫化物，因此岩石遭受风化作用的速度和程度，成土作用的类型等往往取决于岩石的类型和矿物成分。
2．气候条件是成土和形成红粘土作用的另一个主要的外在因素（温度、雨量），温度影响化学反应（分解）的速度控制水的效能。
3．地形、地貌和水文条件，成土作用的主要风化是化学风化，化学反应包括：水解、氧化、离子交换、水合、碳酸盐化、络离子形成、简单的化学溶解等。
造岩矿物（硅酸盐）主要通过水解而分解，由此可见除了气候条件而外，水在化学风化过程中起到主导作用，而水文条件和地貌、地形条件紧紧相关。
二、大连地区红粘土的分布和分类如前所述红粘土在我国南方广大地区的形成和分布受到多种因素的影响，近年来由于地区开发和研究的不断深入，在我国北方如大连地区也有所发现，北方地区红粘土和南方红粘土既有共同特征又有区别。
1．大连地区红粘土的形成。
大连位于我国东北地区南部，属温带季风型气候，在东北地区相对温和多雨，有利于岩石的化学风化和红土化的形成，又由于处在沿海丘陵，地形、地貌条件复杂，河流阶地也较为发育，这就初步具有了地形、地貌和水文条件有利于红粘土的形成。
区内成土母岩具备了红粘土的形成条件，本区主要分布震旦系地层：由下而上分别为：石英岩、板岩、互层带和石灰岩，其中石英岩和硅质岩往往构成低山和丘陵为剥蚀区，而泥质灰岩、板岩和广泛分布的辉绿岩墙地区，则地势低平，或形成负地形。
特殊土的工程性质
特殊土的工程性质土是地球表面尚未固结成岩的松散堆积物。
是自然历史时期经过各种地质作用形成的地质体。
土位于地壳的表层，主要是第四纪的产物，是人类工程经济活动的主要地质环境。
土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。
我国幅员广大，地质条件复杂，分布土类繁多，工程性质各异。
不同类别的工程，对土的物理和力学性质的研究重点和深度都各自不同。
土的形成年代和成因对土的工程性质有很大影响，不同成因类型的土，其力学性质会有很大差别，特殊土是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态或结构特征的土。
我国的特殊土不仅类型多，而且分布广，各种天然或人为形成的特殊土的分布，都有其一定的规律，表现一定的区域性。
在我国，具有一定分布区域和特殊工程意义的特殊土包括：沿海及内陆地区各种成因的软土：主要分布于西北、华北等干旱、半干旱气候区的黄土；西南亚热带湿热气候区的红粘土；主要分布于南方和中南地区的膨胀土；高纬度、高海拔地区的多年冻土；以及盐渍土、人工填土和污染土等。
一、软土软土一般指压缩性大和强度低的饱和粘性土，多分布在江、河、海洋沿岸、内陆湖、塘、盆地和多雨的山间洼地。
软土一般为外观以灰色为主的细粒土，天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
软土在我国沿海地区分布广泛，内陆平原和山区亦有分布。
我国东海、黄海、渤海、南海等沿海地区，例如滨海相沉积的天津塘沽，浙江温州、宁波等地，以及溺谷相沉积的闽江口平原河滩相沉积的长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区。
内陆（山区）软土主要位于湖相沉积的洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周和古云梦泽地区边缘地带，以及昆明的滇池地区，贵州六盘水地区的洪积扇等。
工程性质：1、高含水量和高孔隙性、软土的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；2.、渗透性弱、软土渗透系数小、含水量大且呈饱和状态，这不但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的孔隙水压力，对地基强度有显著影响；3、压缩性高，。
特殊土
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新近堆积黄土有坡积、洪积、风积、冲积和重力堆积等成 因，但混合沉积较多，主要分布在黄土塬、梁、峁的坡脚和斜 坡后缘，冲沟两侧及沟口处的洪积扇和山前坡积地带，河道拐 弯处的内侧，河漫滩及低阶地，山间或黄土梁、峁之间凹地的 表部，平原上被淹没的沼洼地。 新近堆积黄土以几十年到百余年内形成的土质最差，结构 疏松，极易锹挖，颜色杂乱，大孔排列紊乱，常混有颜色不一 的土块，多虫孔和植物根孔，在裂隙和孔壁上常有钙质粉末或 菌丝状白色条纹存在，常含有机质、斑状或条纹状氧化铁，有 的混砂、砾或延时碎屑，有的混碎砖、陶瓷碎片或朽木等人类 活动的遗物。 新近堆积黄土的厚度由1~2m到7~10m，厚度变化大，虽 地形起伏而异。水平和垂直方向上的岩性变化大，土质非常不 均匀。其主要工程地质性质如下： ① 具有略高于一般湿陷性黄土的含水量； ② 多具有高压缩性； ③ 液限多在30%以下； ④ 在同一场地新近堆积黄土的湿陷性与承载力有差别。
• 黄土的野外性状（见下表）
⑴ 孔隙比大 孔隙比是影响黄土湿陷性的主要指标之一，一般变化在0.85~1.24， 大多数在1.0~1.1。 ⑵ 天然含水量低 当wL＞30%时，黄土的湿陷性一般较弱。 ⑶ 结构性 由于黄土在沉积过程中的物理化学因素促使颗粒相 互接触处产生了固化联结键，这种联结键构成土骨架具有一定的 结构强度，使得湿陷性黄土的应力应变关系和强度特性表现出与 其它土类明显不同的特点，因此，湿陷性黄土在一定条件下具有 保持土的原始基本单元结构形式不被破坏的能力。但当结构性一 旦遭受破坏时，其力学性质将呈现屈服、软化、湿陷等性状。 ⑷ 欠压密性 由于湿陷性黄土在漫长的沉积过程中，其上覆压力增长速率始 终比颗粒间固化键强度的增长速率要缓慢的多，使得黄土颗粒间 保持着比较疏松的高孔隙度结构，因而在上覆荷重作用下未被固 结压密，处于欠压密状态。 ⑸ 湿陷性: 黄土在一定压力下受水浸湿后结构迅速破坏而发生附加 下沉的现象称为湿陷。浸水后发生湿陷的黄土称为湿陷性黄土。 湿陷变形是在充分浸水饱和情况下产生的，其大小与土本身密度、 结构性、土的初始含水量和浸水饱和时的作用压力有关。
土的分类与特殊土
1.膨胀土的特征
（1）颜色有灰白、棕、红、黄、褐、及黑色； （2）粒度成分中粘土颗粒为主，一般在50%以上， 最低也要大于30%，粉粒次之，砂粒最少； （3）矿物成分中粘土矿物占优势，多为伊利石、 蒙脱石，高岭石含量很少； （4）胀缩强烈，膨胀时产生膨胀压力，收缩时形 成收缩裂隙。长期反复胀缩使土体强度产生衰减； （5）各种成因的大小裂隙发育； （6）早期生成的膨胀土具有超固结性。
当Dzś≤7cm时 当Dzś＞7cm时
非自重湿陷性黄土场地； 自重湿陷性黄土场地。
根据野外无载荷试坑浸水试验，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——对非自重湿陷性黄土，其 湿陷性需在一定的荷载压力作用下才会表现出来， 这一使得黄土开始表现出湿陷性所需的压力即为 黄土的湿陷起始压力。 密度越大 粘粒含量越高 土层的埋深越大
局部分类：常根据一个或几个工程指标，仅 对部分岩土进行分类。 如按粒度成分、塑性指数、膨胀性、压缩性 或砂土的相对密度进行分类等。这样的单一分 类应用范围较窄，但划分具体明确，常作为一 般分类的补充。 专门分类：是根据某些工程部门的具体要求 而进行的分类。它密切结合工程类型，直接为 工程的设计、施工服务。 如水工建筑、工业与民用建筑、铁路建筑等 部门都有相应的岩土分类，并以规范形式确定 颁布，在本部门统一推行。
（一）.规范分类
根 据 《 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 》 （ GBJ 50007-2002 ） 和 《 岩 土 工 程 勘 察 规 范 》 （GB50021-2001），作为建筑地基的土， 可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和 人工填土。 岩石 碎石土 砂土 粉土 黏性土 人工填土
各类土的工程地质特征
基岩风化和山坡堆积的砾类土：分选性较差， 孔隙中充填大量砂粒、粉粒和粘粒等细小颗粒， 其透水性相对较弱，抗剪强度较低，压缩性稍 高。 砾类土是一般建筑物的良好地基，但由于其 透水性强，粒间无连结力，常存在坝基、渠道、 水库等的渗漏、基坑及地下坑道的涌水、边坡 坍塌、失稳等一系列工程地质问题。砾类土是 较好的混凝土粗骨料和铺路材料。
砂类土
砾粒组质量少于或等于总质量的 50%的粗粒土称砂 类土。 砂类土主要由石英、长石及云母等原生矿物构成， 单粒结构，仍具有透水性强、压缩性低、强度较高 等特点，这些性质都与砂粒大小和密度有关。 粗、中砂土一般性质较好，可作为一般建筑物的 良好地基，也是良好的混凝土骨料，但也存在可能 产生涌水或渗漏等工程地质问题。 细砂土、粉砂土则工程地质性质相对较差，尤其是 受振动时易产生液化，开挖基坑时也易产生流沙， 这些都会危及建筑物的安全。细砂土、粉砂土一般 不宜用作混凝土骨料。
细粒土：一般含有较多的粘粒，具有 结合水连结所产生的粘性，故又称粘性土。 其工程地质性质主要取决于粒间连结特性 和密实度，而这些都与土中粘粒含量、矿 物亲水性及水和土粒相互作用有关。
砾类土
我国国家标准《土的分类标准》规定，砾粒 组（ 60mm≥d>2mm ）质量多于总质量 50% 的粗粒 土称为砾类土。 砾类土主要由岩屑、石英、长石等原生矿物 组成，颗粒粗大，呈单粒结构。常具有有孔隙 大、透水性强、压缩性低、内摩擦角大、抗剪 强度高等特点，这些性质又与粗粒含量及孔隙 中充填物的性质和数量有关。 典型流水沉积的砾类土：分选性好，孔隙中 充填物主要为砂粒，且数量较少，故透水性很 强，压缩性很低，强度很高。
土的分类
按地质成因分类
残积、坡积、洪积、冲积、冰积、 风积等类型
第五章特殊土
6. 流变性。
软土的触变性
软土受到振动，海绵状结构破坏，土体强度降低， 甚至呈现流动状态的性质，也称振动液化。 灵敏度：St=qu/q0
软土的流变性
软土在长期荷载作用下，变形可以延续很长时间， 最终引起土体破坏的性质。
软土的工程地质问题和防治措施
软土地基的变形破坏主要是承载力低，地 基变形大或发生挤出，造成建筑物的破坏。且
具有(Ⅰ～Ⅴ)项特征的为标准黄土，只有 其中部分特征的黄土叫黄土状土或黄土质土。
具有湿陷性的黄土为湿陷性黄土。
黄土是第四纪以来，在干旱、半干旱气候 条件下形成的，以粉粒为主，富含CaCO3，固 结程度低，具有大孔隙，有显著垂直节理的黄 色或黄褐色一种特殊的陆相松散堆积物。
黄土高原的自然景象
黄土的分类
第五章 土的分类及特殊土的工程 性质
第一节 岩土分类 第二节 土的工程分类 第三节 一般土的工程地质特征 第四节 特殊土的工程地质性质
第一节 岩土分类 土是第四纪以来地壳表层的最新沉积物， 未经胶结成岩，常称为松散土 一般分类、局部分类、专门分类 土的工程分类体系，《建筑地基基础设计 规范》（ GB50007-2002 ）和《岩土工程 勘察规范》（GB50021-2001）
外界条件的改变
土中水份的变化
地基产生体积变形 基础破坏，建筑物、地坪开裂
膨胀土的特征
（1）颜色有灰白、棕、红、黄、褐、及黑色；
（2）粒度成分中以粘土颗粒为主，一般在50%以上， 最低也要大于30%，粉粒次之，砂粒最少； （3）矿物成分中粘土矿物占优势，多为伊利石、蒙 脱石，高岭石含量很少； （4）胀缩强烈，膨胀时产生膨胀压力，收缩时形成 收缩裂隙。长期反复胀缩使土体强度产生衰减； （5）各种成因的大小裂隙发育；
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特殊土的主要工程地质问题
特殊土的主要工程地质问题
一、特殊土的定义及分类
特殊土是指由于地质、气候、水文等因素的影响，其物理性质、化学
性质或工程性质与普通土壤不同的土壤。
根据其成因和特征，可将特
殊土分为以下几类：沼泽土、盐渍土、膨胀土、滑坡泥石流堆积物等。
二、特殊土的主要工程地质问题
1. 沼泽土区域的基础处理
沼泽是一种典型的软基地基类型，其工程地质问题主要表现为承载力
低和沉降大。
在沼泽区域进行基础处理时，需要对其进行加固处理或
采用浮筑方式。
同时，在设计时需要考虑到沼泽区域的承载能力和变
形特点。
2. 盐渍土区域的防渗措施
盐渍土是含有大量可溶性盐分的土壤，在水分作用下易产生离析现象，
导致渗漏问题。
在盐渍土区域进行工程建设时，需要采取相应措施进
行防渗处理，如加厚防渗层、采用防渗材料等。
3. 膨胀土的基础处理
膨胀土在含水状态下易发生体积膨胀，导致地基沉降不均匀和建筑物
变形等问题。
在设计时需要考虑到膨胀土的工程性质，采取相应的加
固措施，如加厚地基、采用预应力锚杆等。
4. 滑坡泥石流堆积物的稳定性分析
滑坡泥石流堆积物是一种典型的易发生滑坡和泥石流灾害的地质体。
在进行工程建设时，需要对其进行稳定性分析，采取相应的治理措施。
常见的治理方法包括加固、排水、削平等。
三、特殊土地区的工程建设实例
1. 沼泽地区公路建设
在沼泽地区公路建设中，需要对其进行浮筑处理和加固处理。
例如，
在中国西藏自治区林芝市雅鲁藏布江大峡谷公路建设中，采取了浮筑
处理和钢筋混凝土桩加固等措施。
2. 盐渍土地区水利工程建设
在盐渍土地区进行水利工程建设时，需要采取防渗措施。
例如，在新疆伊犁河流域的一些水利工程中，采用了防渗材料和加厚防渗层等措施。
3. 膨胀土地区房屋建设
在膨胀土地区进行房屋建设时，需要考虑到膨胀土的工程性质，采取相应的加固措施。
例如，在中国西安市某小区的房屋建设中，采用了预应力锚杆和加厚地基等措施。
4. 滑坡泥石流堆积物治理工程
在滑坡泥石流堆积物治理工程中，需要对其进行稳定性分析，并采取相应的治理措施。
例如，在中国四川省汶川县震后重建中，对滑坡泥石流堆积物进行了加固、排水和削平等处理。
四、结论
特殊土是一种具有特殊性质的土壤类型，在进行工程建设时会带来不同于普通土壤的工程地质问题。
针对不同类型的特殊土地区，需要采取相应的处理措施，以确保工程建设的安全和可靠。