地基工程地质问题Word版

地基工程地质问题

本章要点

本章主要讲述了地基工程地质问题的基本概念与相关知识，对工程地质问题的分析和防治是本章重点。

学习目标

通过学习本章内容，了解地质问题的基本概念与相关知识，能对一般性的地基工程地质问题进行分析，并提出处理措施。

8.1 路基工程地质问题

8.1.1 路基基底稳定性问题

路基基底稳定性多发生于填方路堤地段，其主要表现形式为滑移，挤出和塌陷。一般路堤和高填路堤对路基基底的要求是要有足够的承载力，它不仅仅承受列车在运运中产生的动荷载，而且还承受很大的填土压力，因此，基底土的变形性质和变形量的大小主要决定于基底土的力学性质、基底面的倾斜程度，软层或软弱结构面的性质与产状等。此外，水文地质条件也是促进基底不稳定的因素，它往往使基底发生巨大的塑性交形而造成路基的破坏。如路基底下有软弱的泥质夹层，当其倾向与坡向一致时，若在其下方开挖取土或在上方填土加重，都会引起路堤整个滑移；当高填路堤通过河漫滩或阶地时，若基底下分布有饱水厚层淤泥，在高填路堤的压力下，往往使基底产生挤出变形，也有的由于基底下岩镕洞穴的塌陷而引起路堤严重变形，如成昆线南段就有路堤塌陷的实例。

路基基底若为软粘土、淤泥、泥炭、粉砂、风化泥岩或软弱夹层所组成，应结合岩土体的地质特征和水文地质条件进行稳定性分析，若不稳定时．可选用下列措施进行处理：

(1)放缓路堤边坡，扩大基底面积，使基底压力小于岩土体的容许承载力；

(2)在通过淤泥软土地区时路堤两侧修筑反压护道；

(3)把基底软弱土层部份换填或在其上加垫层；

(4)采用砂井(桩)排除软土中的水份，提高其强度；

(5)架桥通过或改线绕避等。

8.1.2道路冻害问题

道路冻害包括冬季路基土体因冻结作用而引起路面冻胀和春季因融化作用而使路基翻浆。结果都会使路基产生变形破坏，甚至形成显著的不均匀冻胀和路基土强度发生极大改变，危害道路的安全和正常使用。

道路冻害具有季节性。冬季，在负气温长期作用下，路基土中水的冻结和水的迁移作用，使土体中水分重新分布，并平行于冻结界面而形成数层冻层，局部地段尚有冰透镜体或冰块，因而使土体体积增大(约9％)而产生路基隆起现象；春季，地表冰层融化较早，而下层尚未解冻，融化层的水分难以下渗，致使上层土的含水量增大而软化，强度显著降低，在外荷作用下，路基出现翻浆现象。翻桨是道路严重冻害的一种特殊现象，它不仅与冻胀有密切关系，而且与运输量的发展有关。在冻胀量相同的条件下，交通频繁的地区，其翻浆现象更为严重。翻桨对铁路影响较小，但对公路的危害比较明显。

影响道路冻胀的主要因素是负气温的高低，冻结期的长短，路基土层性质和含水情况，土体的成因类型及其层状结构，水文地质条件，地形特征和植被情况等。

根据水的外给情况，道路冻胀的类型可分为表面冻胀和深源冻胀两种，前者是在地下水埋深较大地区，由于大气降水和地表水渗入和积聚于路基中而迅速冻结形成的，共主要原因是路基结构不合理，或养护不周，致使道渣排水不良造成的，其冻胀量较小，一般为30一40mm，最大达60mm，但也有不发生地表变形的。深源冻胀多发育在冻结深度大于地下水埋探或毛细管水带接近地表的地区。路堑基底为粉质粘性土，冻结速度缓慢，地下水补给源丰富，水分迁移强烈，极易形成深源冻胀，其冻胀量较大，一殷为200一400 mm，最大达600mm，尤其是不均匀冻胀对于要求较高的铁路来说，危害极大。甚至有的隧道因冻胀而使列车不能通过。

防止道路冻害的措施有：(1)铺设毛细割断层，以断绝补给永源；(2)把粉粘粒含量较高的冻胀性土换为粗分散的砂砾石抗冻胀性土；(3)采用纵横盲构和竖井，排除地表水，降低地下水位，减少路基土的含水情况(4)提高路基标高；(5)修筑隔热层，防止冻结向路基深处发展等。

8.2 桥基工程地质问题

桥墩台地基稳定性主要决定墩台地基中岩土体的允许承载力，它是桥梁设计中最重要的力学数据之一，它对选择桥梁的基础和确定桥梁的结构型式起决定性作用，对造价影响极大，是一项关键性的资料。

虽然桥墩台的基底面积不大，但经常遇到地基强度不一，软弱或软硬不均等现象，严重影响桥基的稳定性。在溪谷沟床，河流阶地，古河湾及古老洪积扇等处修建桥墩台时，往往遇到强度很低的饱水淤泥和淤泥质软土层，也有时遇到较大的断层破碎带．近期活动的断裂，或基岩面高低不平，风化深槽，软弱夹层，囊状风化带，软硬悬殊的界面或深埋的古滑坡等地段。均能使桥墩台基础产生过大沉降或不均匀下沉，甚至造成整体滑动，不可忽视。

桥墩台地基若为土基时，其容许承栽力的计算方法和基本原理与大型工业民用建筑物地基是相同的；而岩质地基容许承载力主要决定于岩体的力学性质，结构特征以及水文地质条件。

8.3 软土地基

软土是指在滨海、湖泊、谷地、河滩上沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性强和承载力低的软塑到流塑状态的细粒土，如淤泥和淤泥质土，以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。淤泥和淤泥质土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积、经生物化学作用形成的黏性土。这种黏性土含有机质，天然含水量大于液限。当天然孔隙比e0≥1.5时，称为淤泥；1.0＜e0＜1.5时，称为淤泥质土。习惯上把工程性质接近淤泥土的黏性土统称为软土。

8.3.1软土的成因类型和结构

由上可以看出，给软土定名、定义常以其物理力学指标为依据，而建筑地基的土体，是多种性质土的集合体，所以软土的性质尤其是成层土的构造与沉积年代、成因类型有密切关系。例如不同年代和成因的软土，其物理力学性质指标尽管可能相近，但作为地基时的工程性质差别却可能较大。故对软土的认识，不但要掌握其物理力学性质指标，还要全面分析生成环境、年代、结构和构造，尤其是地基中上下两相邻土层的强度差别悬殊或下卧硬层倾斜度较大时，在地基处理设计中必须特别注意。软土是在静水或缓慢水流，多有机质的条件下生成的，往往与粉砂和泥炭交错沉积。绝大部分生成于全新世的中晚期，也有软土层埋藏在密实的硬土层之下，生成期较早。但总的来说，在各种土中，软土应是比较年轻的沉积物，有的还是正在继续沉积的欠固结土。

江河湖海都有生成软土的条件，其成因类型可分为海相沉积和陆相沉积。

海相沉积又分为滨海相、三角洲相、泻湖相和溺谷相。陆相沉积分为湖泊相、河漫滩相和丘陵谷地相。

软土在我国沿海、内陆都有广泛分布，在沿海地区如上海，天津塘沽，浙江温州、宁波，江苏连云港等都分布着厚数米至数十米的滨海相沉积；长江、珠江地区分布着三角洲相沉积；洞庭湖、洪泽湖、太湖及昆明滇池等地区分布着内陆湖泊相沉积；位于各大、中河流中、下游地区分布着河漫滩沉积；内蒙古，东北大、小兴安岭，南方及西南森林地区分布着沼泽沉积；贵州六盘水地区分布着丘陵谷地相沉积等。

滨海相沉积分布在沿海岸边，颗粒较不均匀，软土淤泥常与粗中细砂掺杂，较疏松；三角洲相沉积于江河入海口处，软黏土，淤泥与薄砂层交错成不规则透镜体或薄夹层。内陆软土大多属于湖泊沉积或河滩沉积，厚度一般不超过