特殊土的工程地质性质-软土
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。
土的工程分类和特殊性土(工程地质课件)
结构性差， 用手扰动原 状土时极易 变软，塑性 较低的土还 有振动水析 现象
在完整的剖面中无粒状结 核体，但可能含有圆形及 亚圆形钙质结核体（如礓 结石）或贝壳等，在城镇 附近可能含有少量碎砖、 瓦片、陶瓷、铜币或朽木 等人类活动遗物
二、土的野外鉴别
细粒土的简易鉴别
土在可塑时
半 固 态 时 的 硬 塑 ~可塑态时的后捻 土 条 可 搓 成
二、盐渍土类型
按地理分布看：滨海型、冲积平原型、内陆型 按所含盐类分： 1. 氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有很大的塑性和压缩性。
常称为湿盐土。 2. 硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水干燥时体积缩小，周期
性松胀变化使土的结构破坏。常称为松胀盐土。 3. 碳酸盐型：具明显碱性反应。潮湿时具很大的亲水性、塑
干强度
感和光滑度
的最小直径 （mm）
韧性
低-中 中-高 中-高 高-很高
粉粒为主，有砂感，稍 有黏性，捻面较粗糙， >3或3-2 无光泽
含砂砾，有黏性，稍有 滑腻感，捻面较光滑， 2-1 稍有光泽
粉粒较多，有黏性，稍 有 滑 腻 感 ， 捻 面 较 光 滑 ，2-1 稍有光泽
无砂感，黏性大，滑腻 感强，捻面光滑，有光 <1 泽
湿土搓条情况
土条（长度不短于手 掌），手持一端不易
能搓成0.5~2mm的土条
能搓成2~3mm的土条
断裂
坚硬，类似陶器碎片，
干土的性质
用锤击方可打碎，不 用锤易击碎，用手难捏碎 用手很易捏碎
易击成粉末
二、土的野外鉴别
沉积环境
新近沉积土野外鉴别
颜色
结构性
含有物
河冲表已沟滥区漫填积层、滩塞扇、谷、的和（古山湖河河锥前、道道）洪塘泛的，、、较呈或有时带深褐灰机灰、而色质黑暗，暗较色，黄含多
特殊岩土的工程性质
特殊岩土的工程性质湿陷性岩土、红粘土、软土、混合土、填土、多年冻土、膨胀土、盐渍岩土、风化岩及残积土、污染土的工程性质入：誓死保卫熊猫村有送幸运草运气好可以开出钱和装备合成石（游戏开始60秒内）输入： 赠送全部人员3000qw。
(一)混合土的定义混合土主要由级配不连续的黏粒，粉粒和碎石粒(砾粒)组成的土。
(二)混合土的成因混合土的成因一般有冲积、洪积、坡积、冰碛，崩塌堆积、残积等等。
前几种成因形成混合土的重要条件是要有提供粗大颗粒(如碎石、卵石)的条件。
残积混合土的形成条件是在原岩中含有不易风化的粗颗粒，例如花岗岩中的石英颗粒。
(三)混合土的特点1．混合土中常因含有大量的粗颗粒，如碎(卵)石颗粒甚至漂砾，因此，取不干扰动土试样十分困难，甚至也很难取到有代表性的扰动土样。
用一般室内试验方法，几乎不能取得其正确的物理力学性质指标，甚至不能掌握其级配情况。
2．混合土中的粗颗粒可能互相接触，可能为细粒局部包围，也可能呈斑状“浮”在细粒之中，因而使混合土极不均匀。
要正确的评价混合土的工程性能，必须查明这些情况。
3．混合土常具有地区土所具有的特殊性质，如膨胀性、湿陷性等。
(四)混合土的性质混合土因其成分复杂多变，各种成分粒径相差悬殊，故其性质变化很大。
总的来说，混合土的性质主要决定于土中的粗、细粒含量的比例，粗粒的大小及其相互接触关系以及细粒土的状态。
已有的试验资料表明，粗粒土的性质将随其中细粒的含量增多而变差，细粒土的性质常因粗粒含量增多而改善。
但是，在上述两种情况下，都存在一个粗、细粒含量的特征点，超过此特征点后，土的性质会发生突然的改变。
例如：按粒径组成可定名为粗、中砂的砂质混合土中，当细粒(粒径<0．1mm)时含量超过25％—30％时，标准贯人击数N 和静力触探比贯入阻力F真值都将呈现明显的下降趋势，内摩擦角声也将减小；而c值增大。
碎石质混合土中随着细粒含量的增加，内摩擦角声和载荷试验比例界限卢。
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，。
特殊土的定义、土质特征及土质的钻探要求
特殊土的定义、土质特征及土质的钻探要求&特殊土：湿陷土、红粘土、软土、混合土、填土、多年冻土、膨胀岩土、盐渍岩土、风化岩和残积土、污染土一、软土：包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土对以上土除一般描述外尚需进行嗅味、动植物腐化程度等的描述1、淤泥或淤泥质土，肉眼鉴别特征：深灰色、灰色，有光泽，味臭，除腐植质外尚含少量未完全分解的动植物体，浸水后水面出现气泡，干燥后体积收缩。
2、泥炭质土：深灰或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的植物结构，浸水体胀，易崩解，有植物残渣浮于水中，干缩现象明显。
3、泥炭：除有泥炭质土的特征外，结构松散，土质很轻，暗无光泽，干缩现象极为明显。
二、填土，除一般描述外尚应描述物质成分，堆积年代、密实度和厚度的均匀程度等。
三、岩石，岩石应描述颜色，主要矿物、结构、构造和风化程度，对沉积岩尚应描述矿物结晶大小形状、胶结物和胶结程度，对岩浆岩和变质岩尚应描述矿物结晶大小和结晶程度，对岩体的描述尚应包括结构面、结构体特征和岩层厚度。
⑵因无法取得Ⅰ级土试样而必须使用Ⅱ级土试样进行强度、变形、固结压密参数试验时，应结合地区经验慎重使用试验成果。
&土质的钻探要求一、钻孔规格：1、钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定。
采取原状土样的钻孔，口径不得小于91mm，仅需鉴别地层的钻孔，口径不宜小于36mm；在湿陷性黄土中，钻孔口径不宜小于150mm。
MCKN.f%lP2、深度超过100mm的钻孔以及有特殊要求的钻孔包括定向钻进、跨孔法测量波速，应测斜、防斜，保持钻孔的垂直度或预计的倾斜度与倾斜方向。
对垂直孔，每50m测量一次垂直度，每深100m允许偏差为±2°。
对斜孔，每25m测量一次倾斜角和方位角，允许偏差应根据勘探设计要求确定。
钻孔斜度及方位偏差超过规定时，应及时采取纠斜措施。
二、钻进与护壁1、钻进方法应符合下列要求：①对要求鉴别地层和取样的钻孔，均应用回转方式钻进，取得岩土样品。
特殊条件下的路基施工-泥沼及软土地基
抛石挤淤法
将大块石料抛入泥沼中，将淤泥挤出，形成 硬壳层。
土工合成材料法
利用土工合成材料（如土工格栅、土工布等） 对泥沼地基进行加固处理。
软土地基的施工方法
置换法
将软土地基中的软土部分挖除 ，换填其他材料（如砂、石、
灰土等）以提高承载能力。
排水固结法
通过排水系统排出软土地基中 的水分，使地基固结，提高承 载能力。
02 特殊条件下路基施工的挑 战与应对策略
施工环境复杂多变
01
泥沼及软土地基地形多样，施工 环境复杂，需要充分了解地形地 貌、水文地质等条件。
02
应对策略：进行详细的地质勘探 和环境评估，制定针对性的施工 方案，加强施工现场的监测和管 理。
施工材料的选择与处理
泥沼及软土地基施工需要选择合适的 填料和排水材料，对材料的质量和性 能要求较高。
泥沼及软土地基对路基施工的影响
地基稳定性差
泥沼和软土地基因其低承载能力 和高变形性，容易导致路基失稳，
影响道路的安全性和使用寿命。
施工难度大
在泥沼和软土地基上进行路基施工， 需要采取特殊的施工技术和措施， 如地基加固、排水处理等，增加了 施工难度和成本。
环境影响大
泥沼和软土地基通常与生态环境紧 密相关，施工过程可能对当地的生 态环境造成一定的影响，需要进行 环境保护措施。
泥沼特性
泥沼通常具有较高的含水量和较 低的承载能力，土壤颗粒细小， 孔隙比大，容易发生流动和变形 。
软土地基的定义与特性
软土地基定义
软土地基是指地基土壤软弱，承载能 力较低，容易发生变形和沉陷的一类 地基。
软土地基特性
软土地基的土壤含水量较高，孔隙比 大，压缩性高，强度低，容易受到外 力作用而发生形变。
特殊土路基
换填、碾压片石法：主要将一定厚度 的软土挖除，换填以砾砂、砾石等透 水材料。
反压护道：目的主要防止路基土不被 挤出和隆起。
砂桩：起到横向挤压，竖向排水通道。
一、软土地区路基
软土地区路基的加固及处理措施
排水固结法
加压系统
s
d
排水系统 排水预压
加压系统
排水系统
预压排水法系统组成 （a）排水系统（b）加压系统分类
➢减小工后沉降需要增加投资与减小的养护维修费用总和为最小； 实践表明，工后沉降量控制过严，会使地基处理费用大幅度上升， 在某些地质条件下，即使采用处理措施，绝对消除工后沉降也是非 常困难的，因此，比较现实的办法是将工后沉降控制在允许范围内， 一方面保证高速、安全、舒适运行，另一方面最大限度的节省投资。
➢较显著的触变性和蠕变性，软土的灵敏度一般在3~4，甚至能达 到7~8。
一、软土地区路基
软土地区路基设计
软土路基中，路基宜为路堤形式，其高度不小于基床厚度。在 深厚层软土地区，应根据软土类型及厚度，地基加固工程难易程度 及路基工后沉降控制等因素，严格控制路堤高度。
填筑临界高度：按路基土仅承受快速施工中形成 的路堤荷载得到；
4
3
3
N1F1(2m) N1F2(4m) N1F3(6m) N1F4(8m) N1F5(10m) N1F6(12m) N1F7(14m) N1F8(16m) N1F9(18m) N1F10(20m) N1F11(22m) N1F12(24m)
先导段一区的最大累计分层沉降值发生在地表下第一个磁环处(N1F1)， 沉降量为1412.0mm.；最小累计分层沉降值发生在地表下第十二个磁环 处(N1F12)，沉降了为482.3mm。珠海西站先导工程一区固结沉降主要发 生在地表面以下10m以上淤泥层深度范围内。
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
土的分类与特殊土
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，孔隙多而细小。其状态因含水量 的变化而呈固态、流态和可塑态等不同的稠度 状态，压缩量大且固结速度慢，抗剪强度主要 取决于黏聚力，其内摩擦角较小。
三、特殊土的工程地质性质
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。 （一）黄土 （二）膨胀土 （三）软土 （四）冻土
（一）黄土
黄土是在干旱、半干旱气候条件下形成的 第四纪的一种松散的特殊土。
1.黄土的特征
I. 颜色为淡黄、褐色或灰黄色；
II. 粒度成分以粉土为主，约占有60%~70%，一 般不含＞0.25mm的颗粒；
III. 含各种可溶盐，富含碳酸盐（CaCO3），可 形成钙质结核（姜结石）； IV. 孔隙多且大，结构疏松； V. 无层理，但有垂直节理和柱状节理。天然条 件下能保持近于垂直的边坡； VI. 具有湿陷性。
粒径d＞2mm的颗粒质量 超过总质量50％
2.砂土：指粒径大于2mm的颗粒质量不超过 总质量50％的土，且粒径大于0.075mm的颗粒 质量超过总质量50％的土；根据土的颗粒级配 中各粒组的含量进一步分类，
土的名称 颗粒级配 砾砂 粒径d＞2mm颗粒质量占总质量25～50％ 粗砂 粒径d＞0.5mm颗粒质量超过总质量50％ 粒径d＞0.25mm颗粒质量超过总质量50 中砂 ％ 粒径d＞0.075mm颗粒质量超过总质量85 细砂 ％ 粒径d＞0.075mm颗粒质量超过总质量50 粉砂
பைடு நூலகம்
有数层至十 余层，上部 间距3～4米， 下部为Q1黄土 每层厚约1 米 下与第三纪红黏 土或砂砾层接触
用镐锹开挖 较费力
淤泥质软土的工程特性
浅谈淤泥质软土的工程特性摘要：淤泥质软土在我国沿海及沿河流域分布广泛，对工程建设危害极大。
通过对其工程特性的介绍和分析，能更清楚地认识到淤泥质软土地基处理的重要性，以及在地基处理工程中应该把握的关键点。
关键词：淤泥质软土，固结时间，承载力1．引言淤泥质软土是淤泥和淤泥质土的统称。
它是一种分布广泛的特殊岩土，对工程建设有很大的危害。
为减少或消除淤泥质软土对工程建设的影响，就必须对其工程性质有全面的认识和了解，从而采取行之有效的治理方法。
2．定义淤泥质软土是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理、化学和生物化学作用形成的，未固结的软弱细粒或极细粒土。
属现代新近沉积物。
淤泥质软土按孔隙比可分为淤泥（e≥1.5，il＞1.0）和淤泥质土（1.0≤e＜1.5，il＞1.0）。
3．工程特性淤泥质软土物理力学性质的最大特点是含水量高、孔隙比大、渗透性差、强度低、变形大、固结时间长、压缩性高,并有触变性、流变性和很强的不均匀性。
淤泥质软土主要的工程特性表现为三高两低：①高含水量：天然含水量w=40~90%，甚至w>100%；②高压缩性：a>0.5~3.0mpa-1；③高流变性或蠕变：次固结随时间增加；④低强度：不排水强度，cu＝10~20kpa；⑤低渗透性：渗透系数为10-6~10-8cm/s，固结过程很慢；⑥不均匀性：由于沉积环境的变化，土质均匀性差。
因此在淤泥质软土发育地区进行工程活动时，常发生严重的工程地质灾害。
主要表现是建筑物容易发生强烈的不均匀下沉，有时还因滑动变形造成地基或边坡失稳。
4．工程特性分析在工程实际中对淤泥质软土经常是能弃则弃，能避则避，然而在部分地区淤泥质软土沉积厚度较大，不可能弃用或避开。
其实淤泥作为一种天然沉积成的土有其相应的工程性质，可以直接作为建筑物的地基，直接利用无法满足要求时也可经处理后作为建筑物的基础。
（1）淤泥质软土的极限承载力指标可以用太沙基公式的形式来表示，即式中：nr，nq，nc——为承载力系数，它们都是无量纲系数，仅与土的内摩擦角φ有关，可由太沙基公式承载力系数表查得。