文档介绍：软弱土地基处理
§ 概述
软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。淤泥和淤泥质土一般是第四纪后期在滨海、湖泊、河滩、三角洲、冰碛等地质沉积环境下沉积形成的,还有部分冲填土和杂填土。这类土的物理特性大部分是饱和的,含有机质,天然含水量大于液限,孔隙比大于1。,称为淤泥,,则称为淤泥质土。这类土工程特性甚为软弱,抗剪强度很低,压缩性较高,渗透性很小,并具有结构性,广泛分布于我国东南沿海地区和内陆江河湖泊的周围,是软弱土的主要土类,通称软土,一般具有下列工程特性:
(1)含水量较高,孔隙比较大。因为软土的成份主要是由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质。粘粒的矿物成份为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细,呈薄片状,表面带负电荷,它与周围介质的水和阳离子相互作用,形成偶极水分子,并吸附于表面形成水膜。在不同的地质环境下沉积形成各种絮状结构。因此,这类土的含水量和孔隙比都比较高。根据统计,一般含水量为35~80%,孔隙比为1~2。软土的高含水量和大孔隙比不但反映土中的矿物成份与介质相互作用的性质,同时也反映软土的抗剪强度和压缩性的大小。含水量愈大,土的抗剪强度愈小,压缩性愈大。反之,强度愈大,压缩性愈小。《建筑地基基础设计规范》利用这一特性按含水量确定软土地基的承载力基本值。许多学者把软土的天然含水量与土的压缩指数建立相关关系,推算土的压缩指数。
由此可见:从软土的天然含水量可以略知其强度和压缩性的大小,欲要改善地基软土的强度和变形特性,那么首先应考虑采用何种地基处理的方法,降低软土的含水量。
(2)抗剪强度很低。根据土工试验的结果,我国软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kPa,其变化范围约在5~25kPa。有效内摩擦角约为=20°~35°。固结不排水剪内摩擦角=12°~17°。正常固结的软土层的不排水剪切强度往往是随离地表深度的增加而增大,每米的增长率约为1~2kPa。在荷载的作用下,如果地基能够排水固结,软土的强度将产生显著的变化,土层的固结速率愈快,软土的强度增加愈大。加速软土层的固结速率是改善软土强度特性的一项有效途径。
(3)压缩性较高。一般正常固结的软土层的压缩系数约为:,最大可达到;压缩指数约为=~,它与天然含水量的关系为=-。天然状态的软土层大多数属于正常固结状态,但也有部分是属于超固结状态,近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。欠固结状态土在荷重作用下产生较大沉降。超固结状态土,当应力未超过先期固结压力时,地基的沉降很小。因此研究软土的变形特性时应注意考虑软土的天然固结状态。先期固结压力和超固结比OCR是表示土层固结状态的一个重要参数。它不但影响土的变形特性,同时也影响土的强度变化。
(4)渗透性很小。软土的渗透系数一般约为。所以在荷载作用下固结速率很慢。若软土层的厚度超过l0cm,要使土层达到较大的固结度(如=90%)往往需要5~10年之久。所以在软土层上的建筑物基础的沉降往往拖延很长时间才能稳定,同样在荷载作用下地基土的强度增长也是很缓慢的。这对于改善地基土的工程特性是十分不利的。软土层的渗透性有明显的各向异性,水平向的渗透系数往往要比垂直向的渗透系数大,特别含有水平夹砂层的软土层更为显著,这是改善软土层工程特性的一个有利因素。
(5)具有明显的结构性。软土一般为絮状结构,尤以海相粘土更为明显。这种土一旦受到扰动(振动、搅拌、挤压等),土的强度显著降低,甚至呈流动状态。土的结构性常用灵敏度St表示。我国沿海软土的灵敏度一般为4~10,属于高灵敏土。因此,在软土层中进行地基处理和基坑开挖,若不注意避免扰动土的结构,就会加剧土体的变形,降低地基土的强度,影响地基处理的效果。
(6)具有明显的流变性。在荷载的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。根据上述软土的特点,以软土作为建筑物的地基是十分不利的。由于软土的强度很低,天然地基上浅基础的承载力基本值一般为50~80kPa,这就不能承受较大的建筑物荷载,否则就可能出现地基的局部破坏乃至整体滑动,在开挖较深的基坑时,就可能出现基坑的隆起和坑壁的失稳现象。由于软土的压缩性较高,建筑物基础的沉降和不均匀沉降是比较大的,对于一般四层至七层的砌体承重结构房屋,~,对于荷载较大的构筑物(贮罐、粮仓、水池),有些达到2m以上。如果建筑物各部位荷载差异较大,体形又比较复杂,那就要产生较大的不均匀沉降。沉降和不均匀沉降过大将引起建筑物基础标高的降低,影响建筑物的使用条件,或者造