基础工程-赵明华-第七章

图7.2 双线法压缩试验曲线 1－不浸水试样php曲线; 2－浸水试样ph′p曲线;
3－pds曲线
7.3.3 湿陷性黄土地基的勘察与评价
湿陷性评价：
✓ 湿陷起始压力：
根据现场载荷试验p-s曲线(压力与浸水下沉量曲
线)，取其转折点所对应的压力作为湿陷起始压力。
✓ 湿陷性判别
当黄土所受压力低于这个数值，即使浸了水也只 产生压缩变形，而不会出现湿陷现象。
✓ 多位于粘性土层中。 ✓ 凡颗粒细、粘结大、胶结好、
水理性稳定的土层，不易形成 土洞；反之，则易形成。
7.5.3 土洞地基
处理措施
✓ 桩基或沉井 ✓ 处理地表水和地下水 ✓ 挖填夯实 ✓ 灌填处理 ✓ 梁板跨越 ✓ 深基础
红7.粘5.土4的红形粘成土地基
碳酸盐系出露区的岩石在气候变化大和潮湿的环境下经红土 化作用，形成棕红、褐黄等色的高塑性粘土称红粘土。
施工措施
✓ 在施工中应尽量减少地基中含水量的变化 ✓ 首先应采取排水措施，整治环境
7.5.1 土岩组合地基
定义：
✓ 下卧基岩表面坡度较大的地 基。
✓ 石芽密布并有出露的地基。
✓ 大块孤石地基。
石芽密布地基
7.5.1 土岩组合地基
处理措施
✓ 结构措施 沉降缝 加密隔墙 增设圈梁
✓ 地基处理 换填 梁、板、拱跨越 褥垫
7.2.1 软土及其分布
分布 ✓ 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 ✓ 山地型的软土，软岩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。
7.2.2 软土的工程特性及其评价
工程特性： ✓ 触变性 ✓ 流变性 ✓ 高压缩性 ✓ 低强度 ✓ 低透水性 ✓ 不均匀性 评价： ✓ 判定地基产生滑移和不均匀变形的可能性 ✓ 选择适宜的持力层和基础型式 ✓ 分析对相邻建筑物的不利影响。
7.6 冻土地区及盐渍土地基
冻土地基概述 冻土物理和力学性能 冻土地基基础设计与处理 盐渍土地基概述 盐渍土的分类 盐渍土地基的评价 盐渍土地区施工及防腐措施
• 湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据基底下各土层
累计的总湿陷量和计算自重湿陷量的大小按下表确
定。
n
zs 0 zsihi i 1
n
s si hi i 1
湿陷类型
zs(cm) s(cm)
非自重湿陷性地 基
zs ≤7
自重湿陷性地基
7<zs≤35
zs >35
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s ≤30
Ⅰ(轻微)
Ⅱ(中等)
——
30<s≤60
分布
7.4.2 影响膨胀土胀缩变形的主要因素
内在机制
✓ 矿物成分。膨胀土含大量的蒙脱石、伊利石等亲水性粘
土矿物，它们比表面积大，有强烈的活动性，既易吸水又 易失水。
✓ 微观结构。矿物成分在空间的联结状态也影响膨胀土的
胀缩性质。扫描电镜分析表明，面-面连接的分散结构是膨 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。
破坏程度 轻微 中等 严重
7.4.4 膨胀土地基计算和工程措施
地基变形量计算 ✓ 胀缩变形量
膨胀土地基的胀缩变形量可按下式计算 。
n
S epi siwi hi i 1
7.4.4 膨胀土地基计算和工程措施
设计措施
✓ 选择场地时应避开地质条件不良地段 ✓ 建筑上力求体型简单 ✓ 结构上应加强建筑物的整体刚度 ✓ 加大基础埋深
图7-3 褥垫构造图
7.5.2 岩 溶
定义
是指：可溶性岩层，如石 灰岩、白云岩、石膏、 岩盐等受水的长期溶蚀 作用，在岩层中形成沟 槽、裂隙、石芽、石林 和空洞，以及由于空洞 顶板塌落使地表产生陷 穴、洼地等现象和作用 的总称。
发育条件和规律
✓ 具有可溶性岩层； ✓ 具有足够溶解能力和
足够流量的水； ✓ 地表水有下渗、地下
• 建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
7.✓4.膨3 胀膨土胀的土膨地胀潜基势勘察和评价
膨胀率ef /（％）
膨胀潜势
40≤ ef ＜65
弱
65≤ ef ＜90
中
ef ≥90
强
✓ 膨胀土地基的胀缩等级
地基分级变形量 se/mm
15≤se＜35 35≤se＜70
se≥70
级别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
破坏程度 轻微 中等 严重
值ef称为自由膨胀率 。
ef
Vw Vo Vo
7✓.4.膨3胀膨率胀土地基勘察和评价
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。
✓ 线缩率
ep
hw ho ho
指土的竖向收缩变形与原状土样高度之比，表示
为
s
ho ho
hi
100%
7.4.3 膨胀土地基勘察和评价
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。
• 裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、 灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；
• 多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带， 地形平缓，无明显自然陡坎；
• 常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌 等；
7. 特殊土地基
概念 7.1 概 述
✓ 区域性地基
特殊土地基、山区地基以及地震区地基等。
✓ 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，使一些土类具有特殊的 成分、结构和工程性质。
通常把这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 有区域性特殊土之称 。
✓ 黄土的物质成分
✓水的浸湿
• 黄土中胶结物的多 寡和成分，以及颗 粒的组成和分布， 对于黄土的结构特 点和湿陷性的强弱 有着重要的影响。
• 胶结物含量 • 黄土中的盐类
• 黄土受水浸湿时，结合水 膜增厚楔入颗粒之间。于 是，结合水联结消失，盐 类溶于水中，骨架强度随 着降低，土体在上覆土层 的自重应力或在附加应力 与自重应力综合作用下， 其结构迅速破坏，土粒滑 向大孔，粒间孔隙减少。 这就是黄土湿陷现象的内 在过程。
湿陷系数的测定压力
✓ 试验时测定湿陷系数的压力p应采用黄土地基的实
际压力。
初勘阶段，建筑物的平面位置、基础尺寸和埋深等 尚未确定，即实际压力大小难以预估。 《黄土规范》 规定：自基础底面（初勘时，自地面下1.5 m）算起， 10 m以上的土层应用200 kPa；10 m以下至非湿陷性土 层顶面，应用其上覆土的饱和自重应力（当大于 300 kPa时，仍应用300 kPa）；基底压力大于300kPa 时，宜用实际压力判别黄土的湿陷性
7.2.3 软土地基的工程措施
利用表层密实的粘性土(“硬壳层”)作为持力层 减小基底附加应力 地基处理
✓ 采用换土垫层或桩基础等 ✓ 采用砂井预压，加速土层排水固结 ✓ 采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等处理方法 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
7.3.1 黄土的特征和分布
✓ 收缩系数
利用收缩曲线直线收缩段可求得收缩系数s，其定
义为：原状土样在直线收缩阶段内，含水量每减 少1%时所对应的线缩率的改变值。
s
s
w
✓ 膨胀力
原状土样在体积不变时，由于浸水膨胀产生的最大
内应力，称为膨胀力pe。
7.膨4.胀3 土膨地胀基土的地评价基勘察和评价
✓ 膨胀土的判别
• 《膨胀土地区建筑技术规范》中规定，凡具有下列
湿陷起始压力确定
✓ 双线法
2个试样。一个在天然湿度下分级加
荷，另一个在天然湿度下加第一级荷
重，下沉稳定后浸水，至湿陷稳定后
再分级加荷。
绘制pds曲线上取ds＝0.015所对应 的压力作为湿陷起始压力psh
✓ 单线法
5个试样，各试样均分别在天然湿度
下分级加荷至不同的规定压力。 绘制pds曲线。 psh的确定方法与双线法相同。
7.1 概 述
主要内容
✓ 软土 ✓ 湿陷性黄土 ✓ 膨胀土地基 ✓ 土岩组合地基 ✓ 冻土、盐渍土
7.2.1 软土及其分布
软土
✓ 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。
外部因素
✓ 水的作用。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 。
白色蒙脱石
高岭石
蒙脱石
蒙脱石
伊利石
伊利石
高岭石
高岭石
7.4.膨3 胀膨土胀的土工程地特基性勘指察标和：评价
✓ 自由膨胀率 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
分布
我国黄土面积64 万km2，其中湿陷性黄土约占3/4。
7.3.2 影响黄土地基湿陷性的主要因素
黄土的湿陷机理
✓ 黄土的结构特征
• 黄土的结构是由集粒和 碎屑组成的骨架颗粒相互 连接形成的一种粒状架空 结构体系，它含有大量的 架空孔隙。
图7.1 黄土结构示意图 1砂粒; 2粗粉粒; 3胶
结物; 4大孔隙
✓7.3湿.陷3 类湿型陷的性划黄分土地基的勘察与评价
• 划分：《湿陷性黄土地区建筑规范》用计算自重湿陷量
zs来划分这两种湿陷类型的地基，zs(cm)按下式计算：
n
h • 当 zs >7cm时为自zs重湿陷0性i黄1 土z地si 基i ， zs ≤7cm时为非 自重湿陷性黄土地基。
✓ 黄7土.3地.3区的湿湿陷陷性等黄级土地基的勘察与评价
✓ 地基处理措施
破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地 基的湿陷性。
✓ 防水措施
消除黄土发生湿陷变形的外在条件。
✓ 结构措施
补充手段。
7.4定.义1膨：胀土的特性
✓ 膨胀土是土中粘粒成分主 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。
特征： ✓ 裂隙发育。
7.3.2 影响黄土地基湿陷性的主要因素
影响因素：
✓ 粘粒含量 ✓ 孔隙比大小 ✓ 含水量大小 ✓ 外加压力
7.3.3 湿陷性黄土地基的勘察与评价
湿陷性评价的意义和标准
✓ 意义： • 查明黄土在一定压力下浸水后是否具有湿陷性 • 判别场地的湿陷类型 • 判定黄土地基的湿陷等级
✓ 标准： • 我国《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）
7.3.3 湿陷性黄土地基的勘察与评价
黄土湿陷性的判别
✓
湿陷系数：单位厚度的土层，由于
浸水在规定压力下产生的湿陷量，它 表示了土样所代表黄土层的湿陷程度。
s
hp hp' h0
✓ 湿陷性判别：我国《湿陷性黄土地
区建筑规范》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。
水有流动的途径。
地下暗河
落水洞
入口
7.5.2 岩 溶
处理措施 ✓ 清爆换填 ✓ 梁板跨越 ✓ 洞底支撑 ✓ 水流排导
岩溶地面塌陷
岩溶的防治方法
回填溶洞
浆砌片石 或混凝土
钢筋混凝 土跨越
7.5.3 土洞地基
定义
✓ 土洞是岩溶地区可溶性岩层的 上覆土层在地下水冲蚀或地下 水潜蚀作用下形成的洞穴。
定义：
✓ 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，主要呈黄色或褐黄色（包括原生黄 土及次生黄土）。
✓ 凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土 的结构迅速破坏，发生显著附加下沉，强度也随 之降低的，称为湿陷性黄土。
✓ 黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发 生湿陷的称自重湿陷性黄土；不发生湿陷，而需 在自重和外荷共同作用下才发生湿陷的称为非自 重湿陷性黄土。
工程地质特征
✓ 矿物化学成分：主要为高岭石、伊利石和绿泥石等粘土
矿物。
✓ 结构:粘土矿物具有稳定的结晶格架、细粒组结成稳固的团
粒结构，土体近于两相体且土中又多为结合水。
✓ 物理力学性质：天然含水量、孔隙比、饱和度、液性指
数以及塑性指数高；各种指标变化幅度大。上硬下软现象
7.5.4 红粘土地基
处理措施 ✓ 基础尽量浅埋 ✓ 地基处理 ✓ 基坑开挖时采取保温保湿措施 ✓ 采用大直径嵌岩桩或墩基
Ⅱ(中等)
Ⅱ或Ⅲ
Ⅲ(严重)
s >60
——
Ⅲ(严重)
Ⅳ(很严重)
7.3.3 湿陷性黄土地基的勘察与评价
勘察要求：
对湿陷性黄土地区进行地基勘察时，依照 《湿陷性黄土地区建筑规范》和《岩土工 程勘察规范》进行。
7.3.4 湿陷性黄土地基的工程措施
目的：改善土的性质和结构，减少土的渗水性、压 缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的 湿陷性，满足地基在承载力、变形及稳定性方面的 要求。