濕陷性黃土路基處理講義

1、濕陷性黃土路基處理,,黃土概述,一、黃土1.黃土是在第四紀(jì)形成的一種特殊的陸相疏松堆積物顆粒成份以粉粒為主，顏色一般呈黃色或褐黃色。2.黃土按成因分為：原生黃土和次生黃土。,濕陷性黃土：在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的黃土。 濕陷性土的分布：廣泛分布于我國(guó)東北、西北、華中和華東部分地區(qū)的黃土多具濕陷性。(這里所說(shuō)的黃土泛指黃土和黃土狀土。濕陷性黃土

2、又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土，也有的老黃土不具濕陷性)。,濕陷性黃土,,,我國(guó)現(xiàn)行《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》將中國(guó)濕陷性黃土工程地質(zhì)分為七區(qū)（其中又細(xì)分為十二個(gè)亞區(qū)），這七個(gè)區(qū)是：Ⅰ—隴西地區(qū)，Ⅱ—隴東-陜北-晉西地區(qū)，Ⅲ—關(guān)中地區(qū)，Ⅳ—山西-冀北地區(qū)，Ⅴ—河南地區(qū)，Ⅵ—冀魯?shù)貐^(qū)，Ⅶ—邊緣地區(qū)，規(guī)范并同時(shí)列出了各區(qū)和亞區(qū)濕陷性黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)和特征描述（見(jiàn)所附的中國(guó)濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)略圖及附表）。,二、黃土地層的劃分 我

3、國(guó)黃土的形成經(jīng)歷了地質(zhì)時(shí)代中的整個(gè)第四紀(jì)時(shí)期，按形成的年代可分為老黃土和新黃土 。,三、濕陷性黃土組成及結(jié)構(gòu)構(gòu)造1．顆粒組成及礦物成分 濕陷性黃土的顆粒組成以粉土顆粒為主，一般占總質(zhì)量的60%以上。而粉土中又以0.01～0.05mm的粗粉粒為多，小于0.005mm的粘粒含量較少，大于0.1mm的細(xì)砂顆粒含量在5%以?xún)?nèi)，大于0.25mm的中砂以上的顆粒則很少見(jiàn)到。此外黃土中還含有大量的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶鹽類(lèi)。,黃

4、土中粗顆粒的主要礦物成分是石英和長(zhǎng) 石，粘土顆粒的主要成分是中等親水性的伊里石，以及一些水溶性鹽類(lèi)物質(zhì)，這些鹽類(lèi)物質(zhì) 呈固態(tài)或半固態(tài)分布在各種顆粒的表面。,,,2．黃土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 形成初期，季節(jié)性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起來(lái)，而長(zhǎng)期的干旱使水分不斷蒸發(fā)，于是少量的水分以及溶于水中的鹽類(lèi)都集中到較粗顆粒的表面和接觸點(diǎn)處，可溶鹽逐漸濃縮沉淀而成為膠結(jié)物，形成以粗粉粒為主體骨架的蜂窩狀大孔隙結(jié)構(gòu),黃土結(jié)構(gòu)示意圖,由于黃土是在干

5、旱半干旱的氣候條件下形成的，隨著干旱季節(jié)的來(lái)臨，黃土因失去大量水分而體積收縮，在土體中形成許多豎向裂隙，使黃土具有了柱狀構(gòu)造。 雨季來(lái)臨，大氣降水將黃土中的水溶性鹽類(lèi)物質(zhì)溶解并沿著土中的孔隙下滲，干旱季節(jié)來(lái)臨時(shí)土中的水分蒸發(fā)逃逸，溶解的鹽類(lèi)物質(zhì)在水分蒸發(fā)的同時(shí)于下滲線附近重新結(jié)晶并殘存下來(lái)。,四、黃土的濕陷原因和影響因素 黃土發(fā)生濕陷的內(nèi)在原因是黃土的結(jié)構(gòu)特征和其物質(zhì)成分，外在的條件為水的浸濕。 隨著含水量的減

6、少土粒彼此靠近，顆粒間的分子引力以及結(jié)合水和毛細(xì)水的聯(lián)結(jié)力逐漸加大。這些因素都增強(qiáng)了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體在自重壓密，從而形成以粗顆粒為主體骨架的多孔隙結(jié)構(gòu)。,由于膠結(jié)物的凝聚和結(jié)晶作用、共用結(jié)合水的聯(lián)結(jié)作用以及毛細(xì)作用、負(fù)孔隙水壓力作用等，使黃土地基表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度和抵抗壓縮變形的能力。當(dāng)黃土受水浸濕或在一定外部壓力作用下受水浸濕時(shí)，結(jié)合水膜增厚并楔入顆粒之間，于是結(jié)合水聯(lián)系減弱，鹽類(lèi)溶于水中，各種膠結(jié)物軟化，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低

7、或失效，黃土的骨架強(qiáng)度降低，土體在上覆土層的自重壓力或在自重壓力與附加壓力共同作用下，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，大孔隙塌陷，導(dǎo)致黃土地基附加的濕陷變形。這就是黃土產(chǎn)生濕陷現(xiàn)象的內(nèi)在過(guò)程。,濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土 和非自重濕陷性黃土兩種。前者是指在上覆土自重壓力下受水浸濕發(fā)生濕陷的濕陷性黃土地基；后者是指只有在大于上覆土自重壓力下受水浸濕后才會(huì)發(fā)生濕陷的濕陷性黃土地基。,五、濕陷性黃土地基的評(píng)價(jià) 多用室內(nèi)浸水側(cè)限壓縮試驗(yàn)1、濕陷系數(shù)：

8、濕陷系數(shù)反映了黃土對(duì)水的敏感程度。 時(shí),定為非濕陷性黃土。 時(shí),定為濕陷性黃土。《黃土規(guī)范》規(guī)定，計(jì)算時(shí)壓力p從基礎(chǔ)底面（初堪時(shí)從地面下1.5米）算起。到其下10米內(nèi)土層為200KPa，10米以下至非失陷性土層頂面應(yīng)用上覆土的飽和自重壓力（大于300用300）。,如基底壓力大于300時(shí)，仍用實(shí)際壓力判別黃土的失陷性。 2、濕陷起始?jí)毫褪萜鹗己?,

9、雙線法測(cè)定濕陷起始?jí)毫?黃土的濕陷量與所受壓力有關(guān)，存在一個(gè)壓力界限，壓力低于這個(gè)數(shù)值，黃土浸水也不會(huì)濕陷，這個(gè)壓力為濕陷其始?jí)毫Α?曲線上取所對(duì)應(yīng)的壓力作為濕陷其始?jí)毫Α?黃土的濕陷其始含水量在外荷載或自重作用下，受水浸濕開(kāi)始出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象時(shí)的最低含水量。,3、濕陷類(lèi)型和失陷等級(jí)自重濕陷量的計(jì)算公式為：當(dāng) 時(shí)應(yīng)定為非自重濕陷性黃土。當(dāng) 時(shí)應(yīng)定為自重濕

10、陷性黃土。 －－因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)。,－－表示第I層土層的飽和自重壓力下的濕陷系數(shù)， －－加壓至土層的飽和自重壓力下時(shí)，下沉穩(wěn)定后的試樣高度。 －－浸水飽和后土樣下沉后的高度。 n－－計(jì)算厚度內(nèi)濕陷土層的數(shù)目，從天然地面算起（挖、填方較大時(shí)從設(shè)計(jì)地面算起），其中 的土層不計(jì)。,濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)，應(yīng)根據(jù)基底下各土層累計(jì)的總濕陷

11、量和自重濕陷量的大小來(lái)確定。 總濕陷量可按下式計(jì)算： ---考慮黃土地基側(cè)向擠出和浸水幾率等因素的修正系數(shù)。無(wú)浸水幾率取0，有浸水幾率，基底下5米深度以?xún)?nèi)可取1.5,基底下5～10m深度內(nèi)，取β＝1，基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面，自重濕陷性黃土場(chǎng)地按 。,－－第i層土的濕陷系數(shù)和厚度。計(jì)算時(shí)土層厚度自基底（初勘時(shí)從地面下1.5m）算起；對(duì)非自重濕陷性黃土地基，累計(jì)算到其下5m，對(duì)自重濕陷性黃土地基

12、，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。其中 的土層不計(jì)。例題,濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí),六.失陷性黃土地基的勘察和工程措施（一）失陷性黃土地基的勘察1）查明黃土層的厚度和分布，測(cè)定各種物理指標(biāo)。2）研究地形起伏與降水的積累和排瀉情況。3）劃分不同的地貌單元，查明不良地質(zhì)現(xiàn)象。4）調(diào)查訪問(wèn)，了解情況。5）調(diào)查鄰近已有建筑物的現(xiàn)狀、開(kāi)裂及損壞情況。,（二）地基處理 針對(duì)濕陷性問(wèn)題的主要措施有地

13、基處理、防水與結(jié)構(gòu)措施三類(lèi)。地基處理的目的是消除黃土的濕陷性，它又可分為全部消除和部分消除兩種。防水措施是為了防止雨水和其它來(lái)源的水滲入地基中。結(jié)構(gòu)措施的作用是使建筑物有一定的適應(yīng)變性的能力，在建筑物因地基浸水出現(xiàn)附加的不均勻沉降時(shí) 能減輕對(duì)結(jié)構(gòu)的損害。,進(jìn)行地基處理，以部分或全部消除建筑物地基的濕陷性，并達(dá)到減小地基沉降和提高地基承載力的目的。 選擇地基處理方法，應(yīng)根據(jù)建筑物的類(lèi)別和濕陷性黃土的特性，并考慮施工設(shè)備、施工進(jìn)度、材料來(lái)

14、源和當(dāng)?shù)丨h(huán)境等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較后確定。,,濕陷性黃土地基常用的處理方法,黃土地區(qū)采用樁基礎(chǔ)也相當(dāng)普遍，包括鋼筋混凝土預(yù)制樁（打入、靜壓等）或灌注樁（鉆孔、挖孔、擠土成孔等） 。（三） 防水措施濕陷性黃土產(chǎn)生濕陷必須具備的外部條件是地基土浸水，因此做好建筑物建設(shè)期間的防排水工作并考慮其在使用期間的防水措施無(wú)疑也可減少或避免地基的浸水濕陷事故。,（四） 結(jié)構(gòu)措施 如果沒(méi)有采用地基處理從根本上解決地基的浸水濕陷問(wèn)題