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岩土工程中常见的“问题土”

Release time:2021-06-02 04:47viewed:times
本文摘要:湿陷性黄土地基一、黄土的特征和漫衍黄土是一种第四纪沉积物,具有一系列内部物质身分和外部特征,差别于同时期的其它沉积物。黄土具有以下全部特征:1. 颜色以黄色、褐黄色为主,有时呈灰黄色;2. 颗粒组成以粉粒(0.05-0.005mm)为主,含量一般在60%以上,险些没有粒径大于0.25mm的颗粒;3. 孔隙比力大,一般在1.0左右;4. 富含碳酸钙盐类;5. 垂直节剃头育;6. 一般有肉眼可见的大孔隙。 当缺少其中一项或几项特征的称黄土状土。

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湿陷性黄土地基一、黄土的特征和漫衍黄土是一种第四纪沉积物,具有一系列内部物质身分和外部特征,差别于同时期的其它沉积物。黄土具有以下全部特征:1. 颜色以黄色、褐黄色为主,有时呈灰黄色;2. 颗粒组成以粉粒(0.05-0.005mm)为主,含量一般在60%以上,险些没有粒径大于0.25mm的颗粒;3. 孔隙比力大,一般在1.0左右;4. 富含碳酸钙盐类;5. 垂直节剃头育;6. 一般有肉眼可见的大孔隙。  当缺少其中一项或几项特征的称黄土状土。黄土的分类黄土按成因分为原生(或典型)黄土和次生黄土。

一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土。原生黄土经由流水冲刷、搬运重新沉积而形成的具有层理含较多砂粒以至细粒的黄土称次生黄土黄土的漫衍黄土漫衍很广,面积达1300万平方公里,约占陆地总面积的9.3%。世界各大洲黄土笼罩面积占总面积的比例为:欧洲7%,北美5%,南美10%,亚洲3%,此外,在澳大利亚、北非也有零星漫衍。

我国黄土漫衍面积635280平方公里,占世界黄土漫衍总面积的4.9%左右,主要漫衍在北纬33-47度,以34-45度之间最为发育,属于干旱、半干旱气候类型。我国湿陷性黄土漫衍面积约占我国黄土漫衍总面积的60%左右,为27万平方公里,大部门在黄土中游地域,北起长城四周,南达秦岭,西自乌鞘岭,东至太行山,即北纬34-41度,东经102-114度之间。

 湿陷性黄土一般都笼罩在下卧的非湿陷性黄土层上,厚度以六盘山以西地域较大,达30米,六盘山以东地域稍薄,如汾渭河谷多为几米至十几米,再向东至河南西部则更少,而且有非湿陷性黄土位于湿陷性黄土层之间。二、黄土湿陷发生的原因和影响因素对黄土湿陷的原因和机理的种种差别论点,可以归纳为内因和外因两个方面。内因主要是由于土自己的物质身分(颗粒组成、矿物身分和化学身分)和其结构,外因则是水和压力的作用。1. 毛管假说Terzaghi指出当湿润砂土内的不一连水分积累在颗粒接触点时,相邻颗粒孔隙中水和空气接壤处的外貌张力,使土粒拉在一起。

水浸入土中后,外貌张力消失,于是砂土溃散。有的学者曾用这种看法来解释黄土的湿陷,以后遭到阻挡。

J.G.Dudley认为毛细压力是黄土中形成细粉粒粘结和絮凝粘粒粘结的重要因素。黄土中的毛细作用是存在的,但将其作为湿陷的主要原因值得商榷。

常宝琦曾用风干的扰动土样制成试件,虽然破坏了毛细管通道,消除了弯液面作用,仍然有很大的的湿陷性。2. 溶盐假说黄土中存在大量的可溶盐。当黄土的含水量较少时,易溶盐处于微晶体状态,附着在颗粒外貌,起着一定的胶结作用。

这种胶结作用是黄土加固内聚力的一部门,受水浸湿后,易溶盐溶解,这部门强度就丧失了,因而发生湿陷。我国湿陷性黄土中的易溶盐含量都较少,不是组成加固内聚力的主要部门,难溶盐含量虽高,但其溶解很缓慢,因此,较多的看法认为易溶盐的溶解不是发生湿陷的主要原因。3. 胶体不足说认为黄土的湿陷性是含有小于0.05mm颗粒含量小于10%的土所固有的性质,这种土缺少胶体部门;如果有显著数量的胶体,则膨胀可防止湿陷的发生。

朱海之认为当粘粒含量大于15-20%时黄土不具有湿陷性,但发现兰州西盆地北岸二级阶地上的黄土粘粒含量大于30%,却湿陷性强烈。4. 水膜楔入说低含水量黄土在细颗粒(主要是粘粒)外貌上包裹着的联合水膜一般很薄,溶解在其中的阴、阳离子的静电引力较强,将外貌带负电荷的粘粒毗连起来,形成一定的凝聚强度。当水进入土中时,联合水膜变厚,象楔子一样将牢靠毗连的颗粒离开,使土粒外貌发生膨胀,体积增大,引力削弱,凝聚强度降低,因而发生湿陷。

水膜楔入说能较好地解释黄土在水一进入就会立刻发生湿陷这一现象;可是,还不足以解释种种庞大的湿陷现象的(如湿陷性的强弱、自重湿陷与非自重湿陷等)发生。5. 欠压密理论黄土是在干旱或半干旱气候条件下形成的。风成黄土在沉积历程中,外貌受大气降水的影响。

在干燥少雨的条件下,大气降水浸湿带的厚度常少于蒸发影响带的厚度,a-a线以上土层在降水期,土中含水量较高,处于最优压密条件,但由于土层薄,自重压力小,未能获得有效压密。随黄土继续聚集,a-a线提高,在新的a-a线与b-b线之间的土层,大气降水影响不到,但蒸发历程继续举行。

由于水分淘汰,盐类析出,胶体凝聚发生了加固内聚力。虽然上覆土层压力增大,但不足以克服土中形成的加固内聚力,因而成为欠压密状态。

如此循环往复,使得聚集的欠压密土层越来越厚,一旦水浸入较深,加固内聚力消失,就发生湿陷。当降水量少,干旱期长时,欠压密水平大,而且欠压密土层也较厚;反之,黄土欠压密水平就弱,形成的欠压密土层也较薄。欠压密论易于解释我国黄土为什么西北部湿陷性强,东南部弱这一纪律。三、湿陷性黄土地基的处置惩罚湿陷性黄土地基处置惩罚的方法许多,在差别的地域,凭据差别的地基土质和差别的结构物,地基处置惩罚应选用差别的处置惩罚方法。

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在勘探阶段,经由现场取样,以试验数据举行分析,判断属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土,以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷品级、种别后,通过经济分析比力,综合思量工艺情况、工期等诸多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处置惩罚方法,经由优化设计后,确保满足处置惩罚后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。所接纳方法的有:* 重锤表层夯实和强夯* 土垫层* 土挤密桩* 桩基础* 化学加固法* 其它加固方法(预浸水法、热加固法、水下爆破法、电火花加固法)膨胀土地基膨胀土也是一种很重要的地域性特殊土类,根据我国《膨胀土地域修建技术规范》(GBJ112--87)(以下简称《膨胀土规范》)中的界说,膨胀土应是土中粘粒身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。

众所周知,一般粘性土也都有膨胀、收缩特性,但其量不大,对工程没有太大的实际意义;而膨胀土的膨胀—收缩—再膨胀的周期性变形特性很是显著,并常给工程带来危害,因而工程上将其从一般粘性土中区别出来,作为特殊土看待。膨胀土在我国漫衍规模很广,据现有的资料,广西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山东等20多个省、自治区、市均有膨胀土。

外洋也一样,如美国,50个州中有膨胀土的占40个州,此外在印度、澳大利亚、南美洲、非洲和中东宽大地域,也都有差别水平的漫衍。现在膨胀土的工程问题,已成为世界性的研究课题。一、膨胀土的判别和膨胀土地基的胀缩品级a、影响膨胀土胀缩特性的主要因素影响膨胀土胀缩性质的内在机制,主要是指矿物身分及微观结构两方面。

实验证明,膨胀土含大量的活性粘土矿物,如蒙脱石和伊利石,尤其是蒙脱石,在低含水量时对水有庞大的吸力,土中蒙脱石含量的多寡直接决议着土的胀缩性质的巨细。除了矿物身分因素外,这些矿物身分在空间上的联络状态也影响其胀缩性质。经对大量差别所在的膨胀土扫描电镜分析得知,面—面毗连的叠聚体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。

影响膨胀土胀缩性质的最大外界因素是水对膨胀土的作用,或者更确切地说,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发生水分迁移的梯度和举行水分迁移的途径,才有可能引起土的膨胀或收缩。只管某一种粘土具有潜在的较高的膨胀势,但如果它的含水量保持稳定,则不会有体积变化发生;相反,含水量的轻微变化,哪怕只是1%-2%的量值,实践证明就足以引起有害的膨胀。因此,判断膨胀土的胀缩性指标都是反映含水量变化时膨胀土的胀缩量及膨胀力巨细的。

b、膨胀土的胀缩性指标1.自由膨胀率def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,经充实吸水膨胀稳定后,再测其体积。增加的体积与原体积的比值def称为自由膨胀率。2.膨胀率dep与膨胀力Pe膨胀率表现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。

以各级压力下的膨胀率dep为纵坐标,压力p为横坐标,将试验效果绘制成p-dep关系曲线,该曲线与横坐标的交点Pe称为试样的膨胀力,膨胀力表现原状土样,在体积稳定时,由于浸水膨胀发生的最大内应力。膨胀力在选择基础型式及基底压力时,是个很有用的指标。

在设计上如果希望淘汰膨胀变形,应使基底压力靠近于膨胀力。二、膨胀土的判别凭据我国十余年来的实践履历,判别膨胀土的主要依据是工程地质特征与自由膨胀率。

因此《膨胀土规范》中划定,凡具有下列工程地质特征的园地,且自由膨胀率def≥40%的土应判断为膨胀土。1.裂隙发育,常有平滑面和擦痕,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;2.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,无显着自然陡坎;3.常见浅层塑性滑坡、地裂,新开挖坑(槽)壁易发生坍塌等;4.修建物裂痕随气候变化而张开和闭合。三、膨胀土地基上桥涵基础工程设计与施工应接纳的措施1.换土垫层2.合理选择基础埋置深度3.石灰灌浆加固4.合理选用基础类型5.合理选择施工方法冻土一、冻土的界说冻土是一种温度低于零摄氏度且含有冰的岩土。冻土是一种对温度十分敏感且性质不稳定的土体。冻土中的冰可以冰晶或冰层的形式存在,冰晶可以小到微米甚至纳米级,冰层可厚到米或百米级,从而组成冻土中五花八门、千姿百态的冷生结构。

二、冻土的漫衍地球上多年冻土的漫衍面积约占陆地面积的23%,主要漫衍在俄罗斯、加拿大、中国和美国的阿拉斯加等地。我多年冻土主要处于高山多年冻土带和不一连多年冻土带,多年冻土面积约为206.8×104平方公里仅次于原苏( 1000×104平方公里)和加拿大( 390×104平方公里)约为美国的1.5倍。

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我国是世界上第三冻土大国,约占世界多年冻土漫衍面积的10%,约占我国领土面积的21.5%,同时我国的多年冻土主要漫衍在中、低纬度的号称“世界屋脊”的青藏高原上,其它漫衍在帕米尔、西部高山(祁连山、阿尔金山、天山、西准格尔山地和阿尔泰山等)、东北巨细兴安岭以及东部。三、防冻胀措施现在多从淘汰冻胀力和改善周围冻土的冻胀性来防治冻胀:1.基础四侧换土,接纳较纯净的砂、砂砾石等粗颗粒土换填基础四周冻土,填土夯实;2.改善基础侧外貌平滑度,基础必须浇筑密实,具有平滑外貌。基础侧面在冻土规模内还可用工业凡土林、渣油等涂刷以淘汰切向冻胀力。

对桩基础也可用混凝土套管来减除切向冻胀力。3.选用抗冻胀性基础改变基础断面形状,使用冻胀反力的自锚作用增加基础抗冻拔的能力。


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