基础工程-第5章-特殊土地基演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,SOIL MECHANICS,第,5,章特殊土地基,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 特殊土地基,5.1,概述,2.2,湿陷性黄土地基,5.3,膨胀土地基,5.4,红黏土地基,5.5,冻土地基,5.6,岩溶和土洞地基,5.7,盐渍土地基,5.8,污染土,1,1.1,概述,由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质条件、次生变化或人为条件等原因，使一些土类具有特殊的成分、结构和工程性质，这些土类被称为特殊土。,特殊土主要包括,软土、湿陷性黄土、膨胀土、多年冻土、红黏土、盐渍土以及污染土,等。,2,特征：,颜色以黄色、褐色为主；,主要为粉土颗粒,(0.005,0.05mm),，占总重量约,50,70%,；,土质较均匀、结构疏松、孔隙发育；,在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。,5.2,湿陷性黄土地基,概念：,湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土。,3,黄土高原图片,4,窑洞,5,黄土的分区,黄土在我国分布很广，面积约,60,万,km,2,，其中湿陷性黄土约占,3,4,。按工程地质特征和湿险性强弱程度，把湿陷性黄土分为七个分区：,(1),陇西地区：黄土厚度,h,10m,，湿陷性强烈；,(2),陇东陕北地区：黄土,h,10m,，湿陷性大；,(3),关中地区：具有中等湿陷性；,(4),山西地区：土层,h,5,10m,，中等湿陷性；,(5),河南地区：非自重湿陷性，湿陷性较弱；,(6),冀鲁地区：一般为非自重湿陷性，湿陷性弱或无。,(7),北部边缘地区：黄土,h,5m,，非自重湿陷性，湿陷性中等或弱。,6,湿陷性黄土的判定,（,1,）湿陷系数：,自重湿陷系数：,非湿陷性黄土：,s,0.015,湿陷性黄土：,s,0.015,轻微湿陷性黄土：,0.015,s,0.03,中等湿陷性黄土：,0.030.07,7,湿陷性黄土的判定,（,2,）湿陷起始压力：,湿陷与非湿陷性黄土的界限湿陷系数为,s,=0.015,。,当,s,=0.015,时对应的试样所受压力即为,湿陷起始压力,。,（可见例题,5.1,）,8,湿陷性黄土的判定,（,3,）自重湿陷量：,9,湿陷性黄土地基的工程措施,地基处理,10,湿陷性黄土地基的工程措施,场地防水措施,单体建筑物防水措施,施工阶段防水措施,防水处理,加强整体性和空间刚度,选择适宜的结构和基础形式,预留沉降净空,结构措施,11,一、膨胀土概念及分布,膨胀土,是由亲水性强的粘土矿物成分组成的,具有吸水膨胀，失水收缩的性能,主要分布在我国中南、西南地区。,我国膨胀土多属第四纪晚更新世（,Q3,）或更早一些。膨胀土分布的相对来说是范围比较小，在西北、西南地区都有分布，但是总体上范围是比较小的，应该是属于一种局部性的，不像整个华南地区、东南沿海这样的大面积沉降。,5.3,膨胀土地基,12,二、膨胀土的矿物成分,:,主要为蒙脱土、伊利石、高岭石等。液限,40%,，塑限均为,17%,33%,。,Ip,在,22-35,之间，,I,L,0,。,呈硬塑或坚硬状态，颜色多呈黄、红、灰、白色及斑状。,裂隙较为发育，有光滑面及擦痕。,天然含水量接近或略小于塑限，一般强度高，压缩性低，易误认为是工程性能较高的地基土,13,四、膨胀土的胀缩性指标及评价,三、膨胀土的工程特性指标,（,1,）自由膨胀率,ef,(1),自由膨胀率,(2),膨胀率（侧限条件下）,14,(3),膨胀力,15,（,3,）膨胀力,Pe,(4),线缩率与收缩系数,16,四,.,膨胀土地基的等级,17,五,.,膨胀土地基上建筑物的变形特征,18,六、影响膨胀土胀缩变形的主要因素,1,、影响膨胀土胀缩变形的内在因素,（,1,）,矿物及化学成分,（,2,）微观结构,（,3,）黏粒的含量,（,4,）土的密度,（,5,）含水量,（,6,）土的结构强度,2,、影响膨胀土胀缩变形的外在因素,(1),气候条件,(2),地形地貌,(3),日照环境,19,七、膨胀土地基的工程措施,(1),设计措施,场地选择应避开地质条件不良地段。,基础埋置深度：,不小于,1m,。当坡角为,514,时，基础外边缘至坡肩的水平距离为,510,时，埋深按下式确定：,d,l,p,20,(3),地面设计,室内地面可采取地面配筋或地面架空等措施；建筑物四周应设宽散水，散水最小宽度、构造要求以及材料要求。,(4),建筑体型,力求简单，设置沉降缝,(5),结构措施,(6),施工措施,21,1,、红黏土的分布及特征,红黏土一般为褐红、棕红、黄褐等颜色，多分布在我国云南、贵州、广西等地，以山区或丘陵较多，为石灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石的风化产物，也可由玄武岩、页岩风化而成。红粘土矿物成分以石英、伊利石（或高岭土）为主，颗粒细而均匀。,黏粒含量很高，一般为,50,70,，天然含水率很大，渗透性较低，上硬下软，具有明显收缩性，并具有网状裂隙等特征。,5.4,红黏土地基,22,东川七彩云南红绿蓝,东川七彩云南红绿蓝,23,红土荒丘,24,2.,工程地质特性及工程问题,由于黏粒含量大，而且含有较多的高岭石等亲水矿物成份，因而极易吸水膨胀失水收缩，,具有胀缩性,。土体中网状裂隙发育一般可延伸至地下,3-4m,。,厚度不均匀,，其厚度与下卧基岩有关，由于石芽、溶沟的存在，上覆红粘土的厚度在短距离内相差悬殊珠，有时两三米范围内竞相关,8m,之多，致使地基很不均匀。,红黏土地基上硬下软，红粘土一般处于坚硬或硬塑状态，而接近基岸面处常呈现软塑或流逆状态，其强度低压缩性大。,红黏土地区一般存伏岩溶上的红粘土层常有土洞存在，影响地基的稳定性。,25,3.,红粘土的工程措施,一般情况下宜采用浅埋基础，以充分利用红黏土地基上部承载高的,“,硬壳层,”。,注意岩溶土洞的预防和处理。,基坑开挖后应立即建造基础，或留有一定的厚度（一般,20-30cm,）待施工基础时再挖除并立即做基础。切忌基坑遭暴晒或水泡，以免基底土层干缩或湿化破坏原有状态。,做好场地的排水措施，防止地表水从发育的裂隙中不渗入土层，造成地基的工程性质恶化。,施工时对局部软弱土，应进行清除，对孔洞预以充填，并作好相应的防渗排水措施。,26,1,、冻土的分布及特征,温度摄氏零度以下且含有冰的土叫,冻土,。冻土可分为多年冻土和季节性冻土（冬季冻结，夏季融化）。,我国冻土分布极为广泛，若包括冻结深度大于,0.5m,的季节冻土在内，其面积约占国土面积的,68.6%,。,多年冻土,主要分布在东北大、小兴安岭，青藏高原以及西部高山区（天山、阿乐泰山、祁连山等），占国土面积的,22.3%,，冻深在,2m,以上，有的可达几十米。,季节冻土,主要分布于东北、华北和西北地区，其冻结深度随气候条件而不同，一般为,0.5,2.0m,。,5.5,冻土地基,27,28,2,、冻土的工程性质,土的冻胀：,由于土温度降至冰点以下，土体原孔隙中的部分水结冰体积膨胀，在水势梯度作用下未冻区的水分向冻结区迁移、聚集，并冻结膨胀。由于冰的存在，东土地基的瞬时承载力特别大，长期荷载下冰的塑性、冻土的流变性较为突出。,土的融沉：,当温度上升时，冻土融化，孔隙水排出，土颗粒间黏聚力完全丧失，土体产生下沉，会形成突然性融陷。,29,最小埋深,d,min,的计算：,式中,z,0,标准冻深,z,d,设计冻深，有实测资料时,zs,、,zs,、,zs,土的类别、冻胀性、环境对冻结深度的影响,h,max,基底下允许残留冻土层的最大厚度,冻土对基础埋深的影响,30,3,、冻土的特性指标,平均融化下沉系数,0,其中：,h,1,，,e,1,融化前时的高度和孔隙比；,h,2,，,e,2,融化后的高度和孔隙比。,平均冻胀率,其中：,z,地表冻胀量（,mm,）,h,冻层厚度（,mm,）,31,4,、冻土的分类,根据平均冻胀率,指标，可将冻土分为五类。,32,4,、冻土的分类,根据平均融化下沉系数,0,指标，可将多年冻土分为五类。,33,1,、冻胀防治措施,（,1,）基础四周换填较纯净的砂或砂夹卵石等粗颗粒土，夯实。,（,2,）应尽量减少墩台和基础受冻拔作用范围的粗糙率，提高建筑物表面的光滑度，可大大降低切向冻胀力。,（,3,）选用抗冻胀性基础、改变基础断面性状。由于切向冻胀力是在地面处较大，往下迅速减小，故基础顶截面小于基底截面，以减小切向冻胀力。,5,、防止冻害的措施,34,2,融沉防治措施,（,1,）换填基底土。对采用融化原则的基底土可换填碎、卵、砾石或粗砂换填，换填深度可达季节融化深度。,（,2,）选择施工季节。采用冻结原则施工的基础宜于冬季施工，采用融化原则的基础宜夏季施工。,（,3,）选择基础形式。对融沉、强融沉土基，宜采用轻型桥台，适当增大基底面积，减少压应力，或结合具体情况，加大基础埋置深度。,（,4,）采取隔热措施。采用冻结原则施工中应保护地面上的覆盖植被，或以保温性能好的材料铺盖地表，减少热渗入量。,2,、融沉防治措施,35,概念：,在,碳酸盐、硫酸盐以及卤化物等类可溶性岩石,分布的地区，由于长期遭受水的化学溶蚀、冲刷和构造作用，形成了的溶沟、溶洞、漏斗、落水洞、暗河、石芽、石笋及石钟乳等地表和地下的奇特形态，总称为,岩溶,或喀斯特（,Karst,）。,岩溶发育地区上覆土层在地下水或地表水的作用下形成的洞穴称为,土洞,。土洞是岩溶在上覆土层中的表现形象，往往上有土洞，下有岸溶。,5.6,岩溶和土洞,36,37,岩溶和土洞的工程问题,岩溶地基由于岩体内或上覆土层中存在各种洞穴、基岩表面起伏不平以及地下岩溶水的活动，在土自重和上部荷载作用下，常会形成,地面变形、地基塌陷,而危有建筑物的安全。,因此在岩溶地面进行工程建设，首先要认真做好,地质勘察工作,，查明岩溶、土洞的分布和规模分析它的形成条件及稳定性，然后根据岩溶规模、特征及建筑物的类型，,对不稳定洞隙采取适当的预防办法和工程处理措施,。,38,39,岩溶地基的处理,较小的竖向洞穴，可彩用补、嵌、填或跨盖等措施。,对顶板不稳定的浅层溶液洞或风化岸石，应采取清爆挖填（灌的办法即清除表土，爆开顶板，挖去洞内充填物，分层回填上细下粗的碎水滤水层，再盖以填土，对风化破碎岩石，可灌浆加固。,对洞口较大竖洞或顶板风化严重的洞穴，宜用梁、拱跨越。,对规模较大而顶板厚度不够的洞体，可采用洞内支撑或调整柱（墙）距将基础轩于稳定的围岩之上。,对岩深水宜疏不宜堵。,40,土洞地基的处理,设置地表排水系统，减小大气降水和人共用水的下渗。,合理开彩地下水使地下水位稳定在土层中或岩面以下。,将建筑物置于降水漏斗造成塌陷的范围之外。,对浅层土洞，可挖除松土，下部设反滤层，上部填土夯实。,对于深而大的土洞，采用,“,清、灌、填,”,的办法，即清除洞内散土，灌注混凝土再分层回填素土致基底。若洞旁土体旁土体稳定且承载力高，也可用梁、板跨越。,对重要建筑物，可采用桩其或沉井基础，穿越土洞直达岩层。,41,自学,5.7,盐渍土地基,42,5.8,污染土地基,自学,43,1,、简述湿陷性黄土的定义，根据湿陷系数可将黄土分为哪几类？湿陷性黄土地基的工程措施有哪些？,2,、简述膨胀土的定义及其工程特性指标，膨胀土地基的工程措施有哪些？,作业,提交要求：,WORD,文件,12,月,4,日之前提交,BB,平台,文件名“学号,姓名,日期”,44,