特殊土的种类及其工程性质

第4章 土的工程性质与分类
软土的分布
软土在我国分布很广，主要是在沿海地 带及平原低地、沼泽地区，在高原山区的古 代或内湖沼泽地区也常遇到软土。
第4章 土的工程性质与分类
软土的分类
滨海相;泻湖相; 沿海沉积型 溺谷相;三角洲相
内陆湖盆沉积型
河滩沉积型
沼泽沉积型
第4章 土的工程性质与分类
软土的工程性质
第4章 土的工程性质与分类
第4章 土的工程性质与分类
影响黄土湿陷性的因素
1.黄土中骨架颗粒的越大越多、胶结物含量 较少，粒间连结脆弱，湿陷性越强； 2. 粘土粒的含量越多，土的湿陷性越弱； 3.易溶盐成分多湿陷性强； 4.天然孔隙比越大，天然含水量越小，则湿 陷性越强；
第4章 土的工程性质与分类
红粘土天然含水量高孔隙比却具 有较高的强度和较低的压缩性
１.红粘土粘粒含量特别多，在地表高温条 件下很快失水而相互凝聚胶结，较好地保 存了絮状结构； ２.呈现高分散性，表面能很大，吸附的大 量水分子，主要是强结合水，虽然很多， 却只接近于塑限，土体仍处于坚硬或硬可 塑状态；
第4章 土的工程性质与分类
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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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黄土的含水量
黄土的天然含水量一般为1~38.6%，有
的干燥地区则为1~12%。
天然含水量低的黄土 湿陷性较强
一般认为：天然含水量>25%时，无湿陷性。
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黄土的透水性
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三、特殊土的工程性质
（一）软土 （二）黄土 （三）红粘土 （四）膨胀土
（一）软土
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软土——在静水或缓慢流水环境中沉积的，天 然含水量大，压缩性高，承载力低，抗剪强度低的 软塑－流塑状态的粘性土，如淤泥等。
淤泥质土
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软土的特征
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红粘土物理力学特征
1 2 3 4 5 6 天然含水量很高，40—60%； 密度小，天然孔隙比很大 1.4—1.7； 高塑性，塑性指数为20—50； 一般处于坚硬或硬可塑状态； 强度高，压缩性低； 不具有湿陷性，原状土浸水后膨胀量 很小，但失水后收缩剧烈。
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次生红粘土:
经流水搬运后仍保留其基本特征,液限大于 45℅的坡积、洪积粘土。 其力学性质低于红粘土
第4章 土的工程性质与分类
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红粘土的分布
分布广泛： 中国南方地区较多:主要分布在云贵高 原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西 等地区，位置一般在低山丘陵顶部和山间 盆地、洼地、缓坡及坡脚处。
黄土的透水性比一般粘性土大。
黄土的压缩性
黄土的压缩性中等。
黄土的抗剪强度
黄土的抗剪强度中等。 一般c=30～40kPa， j =15˚～25˚，我国北部 黄土的j可达 27˚～28˚。
第4章 土的工程性质与分类
第4章 土的工程性质与分类
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黄土的湿陷性
天然黄土在一定压力的作用下，受水浸 湿后土体结构受到破坏而发生的下沉现象， 称为黄土湿陷。
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。
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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。
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2.黄土的分布
黄土在世界上的分布面积达1300万km2，我 国的黄土面积是世界上最大的，达64万km2，比 法国和瑞士的面积总和还要大。黄土最厚处约 410m 左右，在兰州市七里河区西津村。在我国， 西北、中原、华北、华东、东北等地均有分布， 但主要集中在黄河的中游 —— 陕、甘、宁、青 及山西、河南一带，其厚度各不相同。陕甘地 区多厚100～200m，薄处仅几公分。
●红粘土地貌
第4章 土的工程性质与分类
云南东川的红粘土景观
●红粘土地貌
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云南东川的红粘土景观
●红粘土地貌
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灰岩基岩
红粘土
●红粘土地貌—土林
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云南元谋的红粘土土林
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2. 红粘土的成分
红粘土是碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩石 风化后期的产物，多为Al2O3和Fe2O3 矿物成分为石英、多水高岭石、水云母、胶 体二氧化硅及赤铁矿、三水铝土矿，无或 极少有机质。 以上矿物特征：多水高岭石与水结合很弱， 石英、胶体二氧化硅及赤铁矿、三水铝土 矿都不溶于水。性质稳定。
2. 减小建筑物作用于地基的压力；
3. 侧向约束地基土，在四周打板桩基础；
4. 设置反压护道；
5. 若软土层＜2m，可采用换土法； 6. 另外，还有其它的一些方法，如：砂井、 排水砂垫层、爆破排淤、石灰砂桩、柴排、电渗 排水等。
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在软土地区修建铁路，主要存在地基的沉降 和地基的稳定性问题。
粘粒含量越高
土层的埋深越大
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湿陷起始压力的确定
室内压缩试验 野外载荷试验（单双线法） 现场常用野外简化方法。
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防治黄土湿陷的措施
①采用物理、化学等方法，提高黄土强度，降 低孔隙度，加强其内部联结；
Ⅰ 强夯法；
Ⅱ
挤密法
②防排水。包括排除地表水和地下水。 ③换填法。在湿陷性黄土层不厚(1～3m)，下面 又是硬土层或基岩。换填的土是砂夹卵石，回填厚 度每层15cm，填后浇水再夯实。
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确定红粘土地基承载力的原则问题
1 按地区的不同，随埋深变化的湿度 和上部结构情况，分别确定。 2 为了有效利用红粘土作为天然地基， 针对其强度具有随深度递减的特征。 一般情况下，基础宜尽量浅埋。
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确定红粘土地基承载力的原则问题
3 红粘土强度高，压缩性低。对于一般 建筑物，地基承载力往往由地基强度 控制，而不考虑地基变形。 4 计算红粘土地基承载力，必须考虑垂 直向变化，按多层地基处理。
④预浸水法
⑤深层浸水法
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黄土陷穴
天然洞穴
人工洞穴 黄土陷穴的防治措施有： ① 开挖回填、夯实、灌浆； ② 做好地表排水工程。 防止水流渗漏是保证建筑物稳定的措施 之一。 这些洞穴使上覆土层陷落
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（三）红粘土
1.概念：
红粘土:
亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及 其间夹的其他岩石，经红土化作用形成的 高塑性粘土。
⑴ 颜色多为灰绿、灰黑色、有油腻感，能染指，有时有 腐臭味； ⑵ 粒度成分以粘粒为主，约占60～70%，其次为粉粒； ⑶ 矿物成分多为伊利石，高 岭石次之，含有机质，有时可 高达8～9%； ⑷ 具海绵状结构，孔隙比大、 含水量高、透水性小、压缩性 高、强度很低； ⑸ 具层理构造，垂直方向沉 积有明显的分选性。
３.红粘土的Fe、Al、Si氧化物性质稳定、 互相胶结，特别在风化后期，有些变成 结晶的物质，它们是抗水的、不可逆的， 粒间连接强度更大，而颗粒周围吸附Fe3+、 Al3+，结合水膜很薄，加强了粒间连接强 度。 ４.分布地区地表温度高，又处于地壳上升 阶段，水的排泄条件好，所含水量也只 接近于塑限，土体呈坚硬或硬可塑状态。
第4章 土的工程性质与分类
红粘土的物理力学性质变化规律
1. 随深度的加大，天然含水量、孔隙比和压 缩性都有较大的增高，强度大幅度降低； 2. 水平方向上，地势较高的部位，排水条件 好，天然含水量、孔隙比和压缩性均较低， 强度较高； 3. 平面分布上，次生坡积红粘土经过搬运， 结构松散，强度比原生残积红粘土差。 4. 红粘土近地表往往裂隙发育，破坏了土体 的整体性和连续性，土体强度显著降低。
影响黄土湿陷性的因素
5.浸湿程度和压力越大而增大，压力 达到一定值后，湿陷量减少； 6.从根本上与堆积年代和成因有关。
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黄土湿陷性的判定方法
黄土的相对湿陷系数 dsh=（h2－h2’）/h2 dsh ＜ 0.015， 非湿陷性黄土
0.015 ≤ dsh ≤ 0.03，轻微湿陷性黄土 0.03 ＜ dsh ≤ 0.07，中等湿陷性黄土 dsh ＞ 0.07， 强烈湿陷性黄土
风积 坡积 残积 洪积 冲积等
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黄土的分类
——按塑性指数IP分类
黄土质粘土 IP＞17
黄土质砂粘土 7＜IP≤17
黄土质粘砂土 1＜IP≤7
黄土质砂土 IP≤1
第4章 土的工程性质与分类
黄土的分类
——按湿陷性分类 自重湿陷性
湿 陷 性
非自重湿陷性
非湿陷性
第4章 土的工程性质与分类
1.高含水量和高孔隙性，天然含水量一般在50-70℅； 天然孔隙比在1～2之间，有的可高达5.8（滇池）；
2.透水性低(渗透系数一般在i×10-4—i×10-8cm∕s)； 3.压缩性高:变形大而不均匀；变形稳定历时长 4.抗剪强度低，这与排水固结程度有密切的关系； 5.具有明显的触变性和流变性。
第4章 土的工程性质与分类
第4章 土的工程性质与分类
当Dzś≤7cm时
非自重湿陷性黄土场地；
当Dzś＞7cm时
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。
第4章 土的工程性质与分类
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 湿陷起始压力愈大
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（二）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。
黄土地
第4章 土的工程性质与分类
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；
第4章 土的工程性质与分类
自重湿陷性黄土的判定方法
室内试验法：室内普通固结仪中进行。 现 场 法：挖平底方形坑或圆坑，边长或直径 大于等于黄土层的厚度且不应小于 10m。深度一般为 50cm，坑底铺厚 5 ～ 10cm 的砂或砾，坑内灌水，保 持水深30cm。浸水至黄土全部饱和， 湿陷达到稳定时为止。其稳定标准 为最后 5 天的平均湿陷量小于 1mm 。 测出自重湿陷量Dzś。
第4章 土的工程性质与分类
黄土高原的自然景象
第4章 土的工程性质与分类
黄土的分类
——按生成年代分类
老黄土 下更新世 中更新世 Q1 Q2 Q3 Q 41 （午城黄土） （离石黄土） （马兰黄土）
新黄土
上更新世 全 新 世
新近堆积的黄土：全新世
Q 42
第4章 土的工程性质与分类
黄土的分类
——按Fra Baidu bibliotek成过程分类
第4章 土的工程性质与分类
（四）膨胀土
膨胀土 —— 是一种粘性土，含有较多的 亲水性粘土矿物，吸水膨胀，遇水崩解或软 化，失水收缩，抗冲刷性能差，这种具有较 明显的胀缩性的土称为膨胀土。
第4章 土的工程性质与分类
2）膨胀土的工程地质特性 1）低含水量，呈坚硬－硬塑状态； 2）孔隙比小，密度大； 3）高塑性，含黏粒及粉粒为主； 4）具膨胀力,自由膨胀量>40%； 5）天然状态下压缩性低，承载力高，但由于干缩裂隙发 育,稳定性差。浸水后或被扰动时,强度骤然降低。 3）影响胀缩变形的主要因素
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
易产生不均匀沉降。
第4章 土的工程性质与分类
淤泥土中桩基破坏
第4章 土的工程性质与分类
淤泥土中建筑物不均匀沉降
在软土地基设计中，经常采取以下措施：
1. 轻基浅埋；
第4章 土的工程性质与分类
划分自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土， 对工程建设有明显的现实意义。 在自重湿陷性黄土地区
修筑的渠道
管道漏水后
与渠道平行的裂缝；
管道断裂；
路基受水后
地 基 土
局部严重坍塌；
很大的裂缝或倾斜
第4章 土的工程性质与分类
3.黄土的工程性质
1. 颗粒以粉土粒为主，粘粒较少 2. 含碳酸盐、硫酸盐及少量易溶盐 3. 含水量小，孔隙比大，具肉眼可 见的大孔隙；具垂直节理 4. 有较高的强度或中偏低的压缩性 5. 常具有湿陷性