文档介绍：第十章区域性地基
具有特殊工程性质的土类叫特殊土。当其作为建筑物地基时,如果不注意这些特性,可能引起事故。各种天然形成的特殊土的地理分布,存在着一定的规律,表现出一定的区域性,所以又称之为区域性特殊土。我国区域性特殊土主要有湿陷性黄土、软土、膨胀土、红黏土和多年冻土等。
山区有多种不良地质现象,如滑坡、崩塌、岩溶和土洞等,对建筑物具有直接或潜在威胁。山区建设有时由于平整场地时大量挖方与填方、地表水下渗或其他因素的影响,使斜坡地段地基失去原有稳定性。抗震、防震也是地震区地基基础设计必须考虑的主要问题。
第一节湿陷性黄土地基
一、黄土的特征
遍布在我国西北等部分地区的黄土是一种颗粒组成以粉粒为主的黄色或褐黄色粉状土。具有天然含水量的黄土,如未受水浸湿,一般强度较高,压缩性较小。在覆盖土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力的综合作用下受水浸湿,使土的结构迅速破坏而发生显著的附加下沉(其强度也随着迅速降低),称为湿陷性黄土;不发生湿陷,则称为非湿陷性黄土。非湿陷性黄土地基的设计与施工与一般黏性土地基相同。在土自重应力作用下受水浸湿后不发生湿陷称为非自重湿陷性黄土;在土自重应力下浸湿后发生湿陷则为自重湿陷性黄土。
我国的湿陷性黄土,一般呈黄色或褐黄色,粉土粒含量常占土重的60%以上,含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类,天然孔隙比在1左右,一般具有肉眼可见的大孔隙,竖直节理发育,能保持直立的天然边坡。
湿陷性黄土工程地质分区略图可查阅《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ 25—90)。
二、湿陷发生的原因和影响因素
黄土湿陷的发生是由于各种原因的渗漏或回水使地下水位上升而引起的。受水浸湿是湿陷发生所必须的外界条件。黄土的结构特征及其物质成分是产生湿陷性的内在原因。
干旱或半干旱的气候是黄土形成的必要条件。季节性的短期雨水把松散干燥的粉粒粘聚起来,而长期的干旱使土中水分不断蒸发,于是,少量的水分连同溶于其中的盐类都集中在粗粉粒的接触点处。可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。随着含水量的减少,土粒彼此靠近,颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的联结力也逐渐加大。这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力,阻止了土体的自重压密,于是形成了以粗粉粒为主体骨架的多孔隙结构(图10-1)。黄土结构中零星散布着较大的砂粒。附于砂粒和粗粉粒表面的细粉粒、黏粒、腐殖质胶体以及大量集合于大颗粒接触点处的各种可溶盐和水分子形成了胶结性连接,从而构成了矿物颗粒集合体。周边有几个颗粒包围着的孔隙就是肉眼可见的大孔隙。它可能是植物的根须造成的管状孔隙。
黄土受水侵湿时,结合水膜增厚楔入颗粒之间。于是,结合水联结消失,盐类溶于水中,骨架强度随着降低,土体在上覆土层的自重应力或在附加应力与自重应力的综合作用下,其结构迅速破坏,土粒滑向大孔,粒间孔隙减少。这就是黄土湿陷现象的内在过程。
图10-1 黄土结构
黄土中胶结物的多寡和成分,以及颗粒的组成和分布,对于黄土的结构特点和湿陷性的强弱有着重要的影响。胶结物含量大,可把骨架颗粒包围起来,则结构致密。黏粒含量多,并且均匀分布在骨架之间也起了胶结物的作用。这些情况都会使湿陷性降低并使力学性质得到改善。反之,,胶结物多呈现薄膜状分布,骨架颗粒多数彼此直接接触,则结构疏松,强度降低而湿陷性增强。此外,黄土中的盐类,如比较难溶解的碳酸钙为主而具有胶结作用时,湿陷性减弱,但石膏及易溶盐的含量愈大时,湿陷性增强。黄土的湿陷性还与孔隙比、含水量以及所受压力的大小有关。天然孔隙比愈大,或天然含水量愈小则湿陷性愈强。在天然孔隙比和含水量不变的情况下,随着压力的增大,黄土的湿陷量增加,但当压力超过某一数值后,再增加压力,湿陷量反而减少。
三、湿陷性黄土地基的评价
(一)湿陷系数
黄土是否具有湿陷性,可以用湿陷系数值来进行判定。湿陷系数是以原状土样,经室内
侵水压缩试验在一定压力下用下式求得:
(10-1)
式中—保持天然的湿度和结构的土样,加压至一定压力p时,下沉稳定后的高度(mm);
—上述加压稳定后的土样,在侵水作用下,下沉稳定后的高度(mm);
—土样的初始高度(mm)。
按上述公式计算的湿陷系数:
非湿陷性黄土
湿陷性黄土
《湿陷性黄土地区建筑规范》规定:对自基础底面算起(初步勘查时,)的10m内土层,该压力应用200KPa,10m以下至非湿陷性土层顶面应用其上覆土的饱和自重压力(当大于300KPa时,仍应用300KPa)。如基底压力大于300KPa时,宜用实际压力判别黄土的湿陷性。
(二)湿陷类型和湿陷等级
自重湿陷性黄土在没有外荷载的作用下,浸水后也会迅速发生剧烈的湿陷,甚至一些很轻的建筑