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1、第四章特殊土地基第四章特殊主地基第一节湿陷土黄土的性质及其地基处理» 4 1我01黃土和黄土状土的分布分布区域黄土分帘面积 (km2>裁土状土分布面秋(km2)分布区城简述4必辽平惊3180081000长白1U以西，小兴安龄以南大兴安岭以东鸽松辽平睥 以&其周圈山界的内倩黄阿下S?Z6OD0$880三门共氐东，包帮丈行山东廉、中条他南曲、冀北曲地 南储衣及河北北薛山和Lb京丘.梭区!黄河中齢2756002400乌廂烯以东M门峡以两，FZ南.秦岭以北ITWAJK160008800刘家帔、享竜峡以色地区】包衽黄河上"牌*谎域料肯 悔朗附近Fulfil走處12002
2、帕常以西，玉门以朋.北山叹南，祁j£山口东的走慮 地带新推鵰尔笛地1584091840犬山以北定区塔里木盆胞3440051000天山以南地.8k计33084012S1440第四章特殊土地基第一节湿陷土黄土的性质及其地基处理二，黄土的基本性质和湿陷机理(_)黄土的物理性质黄土也是一种三相体。黄土颗粒中”粉粒占一半以上，干容重:11.416.9kN/m3,大于 15.0kN/m3B?湿陷性较小；天然含水率:33%40% ,当含水率超 过25%时不具有湿陷性。黄土的液限是反映黄土力学性质的一个重要指标当液限超过30%时,黄土的湿陷性较弱且为非自重湿陷性,而液限小于30%时,则湿陷性较强。二
3、. 黄土的基本性质和湿陷机理（二）湿陷性黄土的力学性质湿陷性黄土的力学性质主要包括压缩性.湿陷性. 抗剪强度和透水性 > 其中湿陷性最为重要。黄土一般 具有中等偏低压缩性，但新近堆积的黄土压缩性较高。 抗剪强度主要取决于土的含水量和密室程度,含水率 越低,密室程度越高，抗剪强度越大。此外土的颗粒 组成.矿物成分.粘粒和可溶盐的含量对抗剪强度也 有影响。目前对黄土的透水性研究不多 >其渗透系数 在 106cm/so（三）黄土的湿陷性黄土是由于土中的水分较少，颗粒间的 相互粘结力较大，而上覆土层压力的增加 不足以克服增加的粘结力，因而处于疏松 状态，一旦水浸入较深，颗粒间的粘结力 减少
4、甚至消失，就产生了湿陷性。第四章特殊土地基第一节湿陷土黄土的性质及其地基处理第f芜湿陥地雕的性质及其地基处理第四章特殊土地基第一节湿陷土黄土的性质及其地基处理第四章特殊土地基第一节湿陷土黄土的性质及其地基处理式中2湿陷系数(Il 上述加压稳定后的土样在浸水作用下，下沉稳定后的高度；S土样的初始高度；第四章特殊土地基第一节湿陷土黄土的性质及其地基处理I . 一一土样在压力p作用下，下沉稳定后的空隙比; f : 一一上述加压稳定后的土样浸水作用，下沉 稳定后的空隙比；(II土样的初始空隙比；1（三）黄土的湿陷性:湿陷暑頰判越型舗陷性翡O 弱湿陷s中等湿陷性黄土QCB?3O7Q >0.07强湿
5、陷性黄土第四章特殊土地基第一节湿陷土黄土的性质及其地基处理(1) 重锤表层夯实法和强夯发(2) 土夯法、灰土垫层(3) 土桩挤密法(4) 桩基础(6) 化学加固法，主要用硅化加固法和氢氧化钠溶 液加固法。(7) 预浸水法热加固法第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理-、膨胀土的成因和分布膨胀土是指粘粒成分主要由强亲水性矿 物组成，液限大于40%,且涨缩性能 较大的粘性土。膨胀土在自然条件多呈 硬塑或坚硬状态，颜色为黄、红、灰白 色，裂隙发育，常见光滑面和擦痕。聲脈土成闵类型田岩城樹韻来询跑质时代窗肚土分布地®1箪元云両務击沖积，湖報諮三纪泥岩.晁菽岩Ns-Qj二级阶地校.履丘
6、云南皑端迪駭积、期枳第三紀泡君-泥庶岩Ng-Qj山剛盆地及:丘责州艷旧石灰岩凤优残积物Q低丘煖坡西川喊禅、購充冲租.拱枳；冰水沉刼祐土杵、泥庶岩风化物QrQi二.三绘阶地四川四吕找积粘土岩Q低丘援坡广西南宁冲积.洪枳泥荻岩、粘壬岩凤化樹Qi-Qi二甑阶地广西宇明泥岩、泥荻岩风化樹N-Qi笛地于波状残丘厂商贵具石尿岩域化厠Q岩醉平瞬与酚地广东琼北残堆:积第四纪玄武岩见化悔Qj Qi孜丘.垒岗陕两父仅屮冲积、拱积各类变J®第种火成岩城化物Q.Q盆地 fuifrje-tert勢北«PM.枝汀冲洪积、耕积变质岩.火戍岩城化樹Q註地与阶地姜岗閘北刑门贱坡积牯土希冈化樹Q低丘、孩岗河南
7、雨阳冲枳、洪馭Qj盘:堆内垄岗河崩平圧山期积£武岩、泥肤岩城化韧Q.山舸辔歿安妙合既阳积.議积祐上岩、烦岩.玄贰岩冈.化期Q二堵阶地磴岗宾量淮审试积粘土岩风化樹Q山前洪枳朗山东临訴陳枳.湖积-冲洪积玄武岩*聪联岩、SKI#岩凤化樹Q一圾航地山就事安冲积、湖秫、沖洪积混灰岩.玄武岩.淀岩Qi-Qx阿卷平顷盼地.山前缓坡山代主香湖駅冲积泥茨看.砂页崔N.-Q,盆地内辔就河北邯种湖积玄武岩、泥荻岩Qi山前平原、丘陵岗地我国膨胀土主要成因类型第二节膨胀土的性质及其地基处理膨胀土的主要物理力学特征：粒度组成中，通常黏粒含量大于30%0粘土矿物成分中，伊利石和蒙脱石等强 亲水性肝物丘主导地位。具
8、有多裂隙性。膨胀，收缩变形可随环境变化往复发生, 导致土的强度衰减。多数属于液限大于50%的高液限土。表现出较强的超固结特性。第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理1、膨胀土的性质及膨胀原理(-)土的膨胀性指标(1)膨胀含水率以=式中一一试样的干土质量；m 1一一膨胀稳定后土中水分的质量;也W H第二节膨胀土的性质及其地基处理(一)土的膨胀性指标(2)自由膨胀量第四章特殊土地基第四章特殊土地基式屮试样的初始体积;f i 一一膨胀稳定后土的体积;第四章特殊土地基第四章特殊土地基(3)膨胀压力第四章特殊土地基式中G 施加的总平衡力;试样面积;第二节膨胀土的性质及其辱处理1、膨胀土的性质及膨
9、胀原理（二）膨胀土的判别建筑、机械、水电等系统根据膨胀土地区 建筑物的变形危害调查，提出膨胀土的临界判 别值为：自由膨胀率Fs>40%；液限他 >40%o第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理八膨胀土的性质及膨胀原理（三）膨胀土的膨胀机理由于粘土矿物颗粒的表面特性和水分子的极 性，膨胀土与水分子相互作用时，在颗粒周围形 成水膜将颗粒推开，扩大粒间距离使土的体积膨 胀。（一）工程建设中的膨胀土问题1）在天然状态下，膨胀土通常强度高，压缩性较低，在地面以下 一定深度取样时难以发现宏观裂纹。但一旦在大气中暴露，含水率 发生变化时，很快出现裂纹，土体结构迅速崩解，透水性不断增加,
10、强度迅速减小直至为零。2）作为堤坝回填土时，因其干密度与含水率关系非常密切，很难 压实，压实质量难以控制。3）当建筑物基础直接与膨胀土层接触时，即使基础建基面位于地 下水位以下，由于建筑物荷载变化，土体体积和强度仍然会不断发 生变化，给工程带来负面影响。第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理三、膨胀土地基的处理（二）高速公路建设中的膨胀土问题由于膨胀土分布的广泛性，在膨胀土地 区修筑高速公路这样巨型带状工程时，不可避 免地会穿越膨胀土地区，尤其在南方降雨充沛 的地区，存在明显的干湿循环，因此在路面结 构层中通常会出现裂缝，这些裂缝又随之反映 到路面上。反复的干湿循环效应还使得土体发 生
11、崩解，加之路基内部的含水率分布不均，使 得路基内部产生不均匀的胀缩变形，在路面表 现出来的就是波浪式的变形特征，影响公路的 安全使用。(1) 防水措施(2) 换土与改土(3) 支挡措施1 改良膨胀土确定膨胀土的胀缩等级，确定合理的 灰剂量，对合理灰剂量的改良土的一系列性 质进行室内试验验证。第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理改良的几种思路：成结构较为牢固的团粒结构，增加土团间的连接力，提高土 体水稳定性。2）通过反离子层的阳离子置换，用高价阳离子替代原来的低价 阳离子，从而使反离子层厚度即结合水膜厚度降低，减少其 吸湿能力和膨胀能力。3）通过化学反应，用键能较大的离子替代键能较小的
12、离子，在 土体中形成连接力较大的网状空间结构化学生成物，使土体 的结构强度和水稳定性得到显著的提高。第二节膨胀土的性质及其地基处理膨胀土的化学改良法机理其主要矿物成分为蒙脱石和伊利石，土壤矿物 表面带有大量负电荷，当土壤改良剂和它相遇 后，改良剂带正电荷的亲水基和膨胀土就会紧 密结合，疏水基一致向外，置换出膨胀土颗粒 表面的亲水金属阳离子，降低了膨胀土颗粒表 面的吸附水膜厚度，使土壤颗粒进一步靠近， 封闭各土团之间的孔隙，减少了吸水性和胀缩 性，使膨胀土的水稳定性得到提高。膨胀土化学改良剂有：（一）无机类改良剂1）石灰类改良剂2）水泥类改良剂3）工业废渣类改良剂4）水玻璃类改良剂（二）有机类改
13、良剂1）丙烯酸盐系列 2）聚液态于三烯和馁类第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理C扰动土改良一一掺石灰、水泥等进行化学改良 膨胀土改良、原状土改良一掺中性无毒液性有机化学改良剂第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理石灰改良膨胀土机理分析1）离子交换 2）凝硬反应 3）碳化作用 4）胶结作用第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理合理掺灰量研究改覆土的强度性状 改覆土的变形性状 改良土的水理特性改良土的渗透性第二节膨胀土的性质及其地基处理2.1.1合理掺灰量研究1）击实曲线第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理2-1-
14、1不同灰剂量改良土的击实曲线第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理OOOOOOOO7 6 5 4 3 2 12)盼关絶医敢-液塑（生） 亠塑限（生）T-塑性指数（生）Y液限（消）-O-塑限（消） 亠塑性指数（消）56灰剂量(%)&第二节膨胀土的性质及其地基处理3）自由膨胀率第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理2“灰剂量（）掺生石灰与消石灰的改良土自由膨胀率与灰剂量的关系曲线第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理胀悄3()&l
15、t;当遂(净)01a10.O-'o O6 5 o O a a0. 0300. 0200.0100. 00002004006008001000时间(min)第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理2-1-4素土的线膨胀率与时间图2-1-5改良土的膨胀率与时间第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理的关系（初始含水率为22.6% ）的关系（初始含水率为23% ）第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理2.1.2 石灰改良膨胀土施工工艺在实际施工中必须保证掺灰均匀和有效压实， 需根据膨胀土特点结合现场施工条件选择合适 的石灰掺入
16、方法、掺入时机和碾压机械组合工 艺。一般膨胀土天然含水率高，透水性差，原 状土一般以较大的团块存在，黏性较大，不宜 粉碎。能否将石灰和土料拌和均匀是影响改良 效果的主要因素之一，因此石灰改良膨胀土施 工工艺中最重要的一环就是掺灰工艺。石z影响石灰改良土压实效果和强度的因素:(1) 土的种类第am徵其地基处理(2) 土颗粒的大小 (3)石灰的掺入量 (4)掺入石灰的类型 (5)掺入石灰与压实成型之间的等待时间 (6)石灰与土拌和的均匀程度(7)碾压前填土含水率(8)碾压工艺(9)养护条件(10)龄期第四章特殊土地基第四章特殊土地基2.2 CTMAB改良天然膨胀土让CTMAB溶于水，使溶 液从土体
17、表面自由入渗。试 验装置见右图所示,入渗完 成后,取不同深度的土进行 系列试验，对试验结果进 行分析总结,判断改良效果让CTMAB溶于水,使溶液从土体表面自由入渗。试验装置见右图所示,入渗完成后,取不同深度的土进行系列试验，对试验结果进行分析总结,判断改良效果图5-10渗透改良膨胀土试验装置第四章特殊土地基2-3水泥石灰复合改良膨胀土技术水泥石灰复合改良的机理:水泥土的强度主要来源于水泥本身的水化产物的胶 结作用和水泥水化时产生的Ca(OH)2与土中活性物质之 间的硬凝反应所产生的水化物的胶结作用。用水泥加固 软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水 解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅
18、酸钙、含水铝酸 钙及含水铁酸钙等化合物第四章特殊土地基第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理第四章特殊土地基第四章特殊土地基四、一种特殊的膨胀土一红粘土（一）红粘土的分布和组成红粘土是石灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候下经风化作用而形成的褐红色粘 土。它主要分布在北纬33。以南地区，在我国贵 州、云南、广西最为典型，且分布较广。红粘土 的化学成分以SiO2, Fe2O3, AI2O3为主，矿物 成分以石英、高岭石为主。由于石英组成的骨架 和铁质胶结物的影响，红粘土具有较好的水稳定 性。第二节膨胀土的性质及其地基处理四、一种特殊的膨胀土一红粘土(二)红粘土的物理力学性质(1)
19、天然含水率较高，以结合水为主，自由水 较少。(2) 天然容重介于16.518.5kN/m彳之间， 天然空隙比大于1.0。(3) 由于粒间胶结作用，土体仍处于硬塑或坚 硬状态，其压缩系数在O.l-OMPa1之间，属 于中等偏低压缩性。第二节膨胀土的性质及其地基处理红粘土是较好的地基土，但需要注意以下问题：(1) 红粘土具有膨胀土的性质。(2) 红粘土厚度分布不均匀，容易产生不均匀沉降。(3) 沿深度从上向下含水量增加，土质有由硬到软 的明显变化。由于地表水和地下水运动引起的冲蚀和潜蚀作 用，在潜伏岩溶上的红粘土层常有土洞存在，这 对建筑物的稳定不利。第四章特殊土地基第二节膨胀土的性质及其地基处理
20、(三)红粘土地基的处理(1)对土与基岩石芽交错的地基，可去掉石芽作垫层，以减小差异沉降。(2) 当土质不均匀或厚度变化时，可采用换土垫 层地基加固措施。当地基土中的裂隙比较发育时，注意采取防 渗措施。第四章特殊土地基第三节冻土的特性及其地基处理、冻土的一般概念冻土是由冰与胶结着的土颗粒组成的。根据冻土存在的时间将冻土分成：多年冻土季节 性冻土瞬时冻土。冬季气温下降，土体空隙中 的水和外界补给水汽水冻结而形成晶体、透镜体、 冰夹层等形式的冰浸入体，引起土体体积增大, 导致地表不均匀上升，这就是冻胀现象。夏季, 冻结的土体消融，出现沉陷，使土体处于饱和或 过饱和状态，导致地基承载力的降低。二、土体
21、冻月彌判F-xlOO%第三节冻土的特性及其地基处理也無胀率爲 的麻系痛ApZj冻结土体的厚度；一一该冻结土体的冻胀增量。冻胀系数是反映土体冻胀变形强弱程度的指标，考虑到这种变形 对建筑物稳定性的影响，可以对土体进行冻胀分级："5 1%非冻胀性土冻胀性土巧弱冻胀性土 7； <6%强冻胀性土第四章特殊土地基* *3土的球脱性分类±名天燃含*量3】陈站地下木炖与冻绪 據面圜的暈小更离DCni>濟胀类型粉詁祖（UO 05mm粒屈）含»<12的昭石土、粹酹 石粗、冲砂碑不考虑（凍結期何地下水可排出善）不冻张（尸门轴或 弼味胀电1端V帀V3喏）粉枯軌（VO.
22、 05mm粒径含ft >12的碎右土.砂麻 石，梢叩砂的矽性土Sr<0- 5 或 w«12>1. 5<b 5羁陈墜（1VFW3%）0. 5V3S 8 戒 12<w<21“iM “>.5】5阵.<3<rC-S54)5r>0- 8 或to>21>1.5<.5秸性土Tt/WrO1-呂诫字仞戶>2. QC2. Q弼痂.雀（VyW3洱）0- w/><fw=C礼 5>2. 0Wn o冻戡（3 V严勇）9 厂 + 7 5 Vs«Cw/> +17>2, 00強滦.聲（/A 6開wL>wf 卜 17不考虔第三节冻土的特性及其地基处理三、冻胀土地基处理（二）物理化学法（1）人工盐渍化改良地基土。（2）用憎水性物质改良地基土。（3）使土颗粒聚集或分散的方法。（三）保温法