第十一章特殊土地基第十一章特殊土地基一、特殊土概述1、定義：特殊土是指具有某些特殊成分、結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)性質(zhì)的土的總稱。

2、類型：由于成土環(huán)境的不同，會(huì)造成具有不同特性的土，常見的特殊土種類有：黃土、紅粘土、膨脹土、軟土、鹽漬土、凍土和填土等。一、特殊土概述1、定義：特殊土是指具有某些特殊成分、結(jié)構(gòu)及工我國(guó)常見特殊土的種類、分布、成土環(huán)境及工程地質(zhì)特性

種類

分布

成土環(huán)境

工程特性

黃土

西北內(nèi)陸地區(qū)，青海、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南等干旱，半干旱氣候環(huán)境，降雨量少，蒸發(fā)量大，年降雨量小于500mm。風(fēng)積濕陷性

紅粘土

華南地區(qū)，云南、四川、貴州、廣西、鄂西、湘西等

碳酸鹽巖系北緯33°以南，溫暖濕潤(rùn)氣候，以殘坡積為主裂隙發(fā)育，不均勻性

軟土

東南沿海，天津、上海、寧波、福州等，此外內(nèi)陸湖泊地區(qū)也有局部分布

濱海、三角洲沉積；湖泊沉積，地下水水位高，由水流搬運(yùn)沉積而成強(qiáng)度低，壓縮性高，滲透性小

膨脹土

云南、貴州、廣西、四川、安徽、河南等溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，年降雨量700～1700mm，具有良好化學(xué)風(fēng)化條件遇水膨脹，失水收縮

鹽漬土

新疆、青海、西藏、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等內(nèi)陸地區(qū)，此外尚有濱海部分地區(qū)荒漠半荒漠地區(qū)，年降雨量小于100mm，蒸發(fā)量高達(dá)3000mm以上的地區(qū)，沿海受海水浸漬或海退的影響鹽脹性、溶陷性和腐蝕性

凍土

青藏高原和大小興安嶺，東西部一些高山頂部高緯度寒冷地區(qū)凍脹性、融陷性我國(guó)常見特殊土的種類、分布、成土環(huán)境及工程地質(zhì)特性種類分3、學(xué)習(xí)本課程的重要性：特殊土在我國(guó)分布很廣，比如黃土主要分布在我國(guó)的西北部，紅粘土主要分布在南方，凍土主要分布在北方等，有很多建筑物修建在特殊土地基上。由于特殊土具有特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)，因此常給建筑物的安全和正常使用造成嚴(yán)重威脅。研究特殊土的形成條件、分布特征和工程地質(zhì)特性具有十分重要的意義。3、學(xué)習(xí)本課程的重要性：特殊土在我國(guó)分布很廣，比如黃土主要分小節(jié)第一節(jié)膨脹土地基第二節(jié)紅粘土地基第三節(jié)濕陷性黃土地基小節(jié)第一節(jié)膨脹土地基第一節(jié)膨脹土地基1、膨脹土的定義及分布（1）定義：具有遇水膨脹，失水收縮的特征的土，稱為膨脹土。膨脹土的特點(diǎn)是土體中含有大量的親水性粘土礦物成分，比如伊利石、蒙脫石，在環(huán)境濕度變化影響下可產(chǎn)生強(qiáng)烈的脹縮變形。（2）分布：膨脹土在我國(guó)分布很廣，云南、廣西、貴州、河北邯鄲、河南平頂山等地均有分布，山西、陜西、安徽、四川、山東等省也有不同程度的分布。第一節(jié)膨脹土地基1、膨脹土的定義及分布（3）在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，要通過勘察試驗(yàn)工作，對(duì)膨脹土作出的判斷和評(píng)價(jià)，以便采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工措施，防止由于膨脹土的脹縮作用而使建筑破壞。（3）在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，要通過勘察試驗(yàn)工作，對(duì)膨脹（2）膨脹土的物理性質(zhì)特征①、粘粒含量高，一般超過35％，且大部分為親水性很強(qiáng)的蒙脫石和伊利石等礦物，由于蒙脫石和伊利石具有活動(dòng)晶格，吸水膨脹明顯，失水收縮強(qiáng)烈，因此決定了膨脹土具有較大的脹縮性。②、液限一般大于40％，塑限大于20％，塑性指數(shù)大于17。（2）膨脹土的物理性質(zhì)特征2、膨脹土的工程地質(zhì)特征及分類（1）膨脹土的鑒定特征（野外怎樣識(shí)別膨脹土）①、在自然條件下，土體多呈硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，具黃、紅、灰白等顏色，裂隙較發(fā)育，常見光滑面和擦痕。②、多出露于二級(jí)及二級(jí)以上階地、山前丘陵和盆地邊緣地形較平緩的地區(qū)，其成因復(fù)雜，有殘積、沖積、沖洪積、湖積、殘坡積等。

2、膨脹土的工程地質(zhì)特征及分類③具有吸水膨脹，失水收縮和反復(fù)脹縮變形的特點(diǎn)，在季節(jié)性干濕氣候條件下，常可導(dǎo)致低層磚石結(jié)構(gòu)的建筑物成群干裂損壞。④凡具有上述特征、且自由膨脹率δef＞40％者，應(yīng)判定為膨脹土。自由膨脹率按下式計(jì)算：式中：Vwe—試樣在水中膨脹后的體積；

V0—試樣原體積。③具有吸水膨脹，失水收縮和反復(fù)脹縮變形的特點(diǎn)，在季節(jié)性干濕氣③、天然容重和干容重大，孔隙比和含水量較小。說明膨脹土在天然狀態(tài)下結(jié)構(gòu)緊密，常處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，強(qiáng)度較大，屬中低壓縮性土，因此常被誤認(rèn)為可作為良好地基，但遇水膨脹或失水收縮后，使土層的原有結(jié)構(gòu)破壞，其強(qiáng)度迅速降低。④、膨脹量的大小與粘土礦物成分及天然含水量的多少有關(guān)。一般說，親水性強(qiáng)的蒙脫石、水云母含量愈大，膨脹性和收縮性愈大。③、天然容重和干容重大，孔隙比和含水量較小。說明膨脹土在天然（3）膨脹土的工程地質(zhì)分類目前在我國(guó)按膨脹土的成因及特征分為三個(gè)基本類型：①、為湖相沉積及其風(fēng)化層，粘土礦物成分以蒙脫石為主，土的脹縮性極為顯著；②、為沖積、沖洪積、坡積物類型，主要分布在河流階地上，粘土礦物以水云母為主，土的脹縮性也很顯著；③、碳酸鹽類巖石的殘積、坡積及洪積的紅粘土，液限高，但自由膨脹率小于40％，因而常被判定為非膨脹土。（3）膨脹土的工程地質(zhì)分類3、膨脹土的工程特性及對(duì)工程的危害（1）膨脹土的工程特性①、脹縮性膨脹土吸水后體積膨脹，使其上的建筑物隆起，如果膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力；膨脹土失水體積收縮，造成土體開裂，并使其上的建筑物下沉。土中蒙脫石含量越多，其膨脹量和膨脹力也越大；土的初始含水率越低，其膨脹量與膨脹力也越大；擊實(shí)膨脹土的膨脹性比原狀膨脹土大，密實(shí)越高，膨脹性也越大。3、膨脹土的工程特性及對(duì)工程的危害②、崩解性膨脹土浸水后體積膨脹，發(fā)生崩解。強(qiáng)膨脹土浸水后幾分鐘即完全崩解；弱膨脹土則崩解緩慢且不完全。③、多裂隙性膨脹土中的裂隙，主要可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土層分割成具有一定幾何形狀的塊體，從而破壞了土體的完整性，容易造成邊坡的塌滑。④、超固結(jié)性膨脹土大多具有超固結(jié)性，天然孔隙比小，密實(shí)度大，初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。②、崩解性⑤、風(fēng)化特性膨脹土受氣候因素影響很敏感，極易產(chǎn)生風(fēng)化破壞作用?；娱_挖后，在風(fēng)化作用下，土體很快會(huì)產(chǎn)生破裂、剝落，從而造成土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低。受大氣風(fēng)化作用影響的深度各地不完全一樣，云南、四川、廣西地區(qū)約至地表下3~5m，其他地區(qū)則在地表下2m左右。⑥、強(qiáng)度衰減性膨脹土的抗剪強(qiáng)度為典型的變動(dòng)強(qiáng)度，具有峰值強(qiáng)度極高而殘余強(qiáng)度極低的特性。由于膨脹土的超固結(jié)性，初期強(qiáng)度極高，現(xiàn)場(chǎng)開挖很困難，然而隨著脹縮效應(yīng)和風(fēng)化作用時(shí)間的增加，其抗剪強(qiáng)度又大幅度衰減。在風(fēng)化帶以內(nèi)，濕脹干縮效應(yīng)顯著，經(jīng)過多次濕脹干縮循環(huán)以后，特別是粘聚力C大幅度下降，而內(nèi)摩擦角φ變化不大，一般反復(fù)循環(huán)2～3次以后趨于穩(wěn)定。⑤、風(fēng)化特性（2）對(duì)工程的危害①、對(duì)建筑物的影響膨脹土地基上易遭受破壞的大多為埋置較淺的低層建筑物，一般是三層以下的民房。房屋損壞具有季節(jié)性和成群性兩大特點(diǎn)，房屋墻面角端的裂縫常表現(xiàn)為在山墻上出現(xiàn)對(duì)稱或不對(duì)稱的倒八字形縫，外縱墻下部出現(xiàn)水平縫，墻體外側(cè)有水平錯(cuò)動(dòng)，由于土體的脹縮交替，還會(huì)使墻體出現(xiàn)交叉裂縫。（2）對(duì)工程的危害②、對(duì)道路交通工程的影響膨脹土地區(qū)的道路，由于路幅內(nèi)土基含水率的不均勻變化，從而引起不均勻收縮，并產(chǎn)生幅度很大的橫向波浪形變形。雨季路面滲水，路基受水浸軟化，在行車荷載下形成泥漿，并沿路面的裂縫和伸縮縫濺漿冒泥。②、對(duì)道路交通工程的影響③、對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響膨脹土地區(qū)的邊坡坡面最易受大氣風(fēng)化的作用。在干旱季節(jié)蒸發(fā)強(qiáng)烈，坡面剝落；雨季坡面沖蝕，沖蝕溝深一般為0.1～0.5m，最大可達(dá)1.0m，坡面變得支離破碎。土體吸水飽和，在重力與滲透壓力作用下，沿坡面向下產(chǎn)生塑流狀溜塌。當(dāng)雨季雨量集中時(shí)還會(huì)形成泥流，堵塞涵洞，淹埋路面，甚至引發(fā)出破壞性很大的滑坡。膨脹土地區(qū)的滑坡，一般呈淺層的牽引式滑坡，滑體厚度一般為1～3m左右?；屡c邊坡的高度和坡度無明顯關(guān)系，但坡度超過14°時(shí)，坡體就有蠕動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)表明，建在坡度大于5°場(chǎng)地上的房屋，沉降量大，損壞也較嚴(yán)重。③、對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響4、膨脹土地基的處理措施在膨脹土地區(qū)進(jìn)行建筑時(shí)，除對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)、布局和施工等方面采取必要的措施之外，還應(yīng)對(duì)膨脹土地基進(jìn)行處理，以減少其脹縮量。（1）基礎(chǔ)埋置深度的選擇根據(jù)采取的基礎(chǔ)形式、處理方法及上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降的敏感程度，并考慮膨脹土的膨脹性、膨脹土的埋藏深度及大氣的影響深度確定基礎(chǔ)的埋置深度。平坦場(chǎng)地上的磚混結(jié)構(gòu)房屋，以基礎(chǔ)埋深為主要防治措施時(shí)，基礎(chǔ)埋深設(shè)在大氣影響急劇層深度(為大氣影響深度的0.45倍)以下時(shí)，可不再采取其它處理措施?；A(chǔ)不宜設(shè)置在季節(jié)性干濕變化劇烈的土層內(nèi)。當(dāng)膨脹土埋深大于3m或地下水位較高時(shí)，基礎(chǔ)可以淺埋。4、膨脹土地基的處理措施（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的選擇應(yīng)充分利用地基土的容許承載力，并采用縮小地基的基底面積，合理選擇基底形式等措施，以增大基底壓力，減少地基膨脹變形量。當(dāng)膨脹土埋藏淺且厚度薄時(shí)，用換土墊層法處理，將地基中的膨脹土全部或部分挖除(用砂、碎石、煤渣、灰土等材料作墊層，且必須有足夠的厚度。采用墊層作為主要設(shè)計(jì)措施時(shí)，墊層寬度應(yīng)大于基礎(chǔ)寬度，兩側(cè)回填相同的材料。如采用深基礎(chǔ)，宜選用穿透膨脹土層的樁基。（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的選擇（3）地基的防水保護(hù)措施加強(qiáng)對(duì)建筑物周圍的顯度控制，減小氣候和人為活動(dòng)對(duì)地基土含水量的影響，從而控制膨脹土的脹縮變形。這類保護(hù)措施主要包括以下幾方面:①、在建筑物周圍設(shè)置散水坡，并設(shè)水平及垂直隔水層，以防止地表水直接浸入和土層中水分的蒸發(fā)。②、管理好排水系統(tǒng)，加強(qiáng)上、下水管和有水地段的防漏設(shè)施。③、合理綠化。植被對(duì)建筑物的影響與氣候、樹種、土性等因素有關(guān)，為防止植被對(duì)房屋造成危害，場(chǎng)地植被綠化規(guī)劃應(yīng)由勤察設(shè)計(jì)單位決定。在植被維護(hù)工作中，不得任意更換樹種。為防止枝葉茂盛加大蒸騰量，樹枝應(yīng)定期修剪。④、加強(qiáng)施工用水的管理。

（3）地基的防水保護(hù)措施第二節(jié)紅粘土地基1、紅粘土的定義、形成條件及分布規(guī)律

（1）定義：碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石，經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土稱為紅粘土。其液限一般大于50％，上硬下軟，具有明顯的收縮性，并裂隙發(fā)育。

次生紅粘土：原生紅粘土經(jīng)搬運(yùn)、沉積后仍保留其基本特征，且其液限大于45％的粘土。第二節(jié)紅粘土地基1、紅粘土的定義、形成條件及分布規(guī)律（2）紅粘土的形成條件：氣候和巖性

①氣候條件：氣候變化大，年降水量大于蒸發(fā)量。因而氣候潮濕，有利于巖石的機(jī)械風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化。

②巖性條件：主要是碳酸鹽類巖石，石灰?guī)r、白云巖等，當(dāng)巖層褶皺發(fā)育，巖石破碎，易于風(fēng)化時(shí)，更易形成紅粘土。（3）紅粘土的分布規(guī)律紅粘土主要為殘積、坡積類型，因而其分布多在山區(qū)或丘陵地帶，并且受氣候影響，主要發(fā)育南方潮濕的熱帶和亞熱帶地區(qū)的一種區(qū)域性特殊土。以貴州、云南、廣西最為普遍，其次江西、川東和兩湖兩廣的部分地區(qū)也有分布。（2）紅粘土的形成條件：氣候和巖性2、紅粘土的工程地質(zhì)特征（1）紅粘土的土層特征①、由硬變軟的現(xiàn)象：紅粘土從地表向下由硬變軟，隨深度的增加，紅粘土的天然含水量、孔隙比有較大的增加，土的狀態(tài)由堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)變?yōu)榭伤?、軟塑狀態(tài)，相應(yīng)地，土的強(qiáng)度也逐漸降低，壓縮性也逐漸增大。2、紅粘土的工程地質(zhì)特征

②、厚度變化大：紅粘土在垂直方向分布變化很大，這與所處的地貌、基巖的巖性與巖溶的發(fā)育程度有關(guān)，分布在盆地或洼地中的紅粘土，其厚度大體是邊緣薄，中間厚；下覆基巖有溶溝、溶槽、石芽發(fā)育時(shí)，其上覆的紅粘土的厚度變化極大。在其它因素相近的條件下，碳酸鹽類巖體的巖性決定著巖溶發(fā)展程度的差異，石灰?guī)r、白云巖易于溶化，巖體表面起伏劇烈，導(dǎo)致其上覆的紅粘土厚度變化很大，泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r的巖溶化較弱，巖體表面較平整，上覆紅粘土層的厚度變化較小。②、厚度變化大：紅粘土在垂直方向分布變化很大，這與所

③紅粘土的裂隙性：在堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)下的紅粘土層由于脹縮作用形成了大量裂隙。裂隙發(fā)育深度一般為3～4m，裂隙面光滑，裂隙的發(fā)生和發(fā)展速度極快，在干旱氣候條件下，新挖坡面數(shù)日內(nèi)便可被收縮裂隙切割得支離破碎，使土層的結(jié)構(gòu)破壞，透水性增大，土層強(qiáng)度降低，對(duì)淺埋基礎(chǔ)或邊坡的穩(wěn)定性都有較大的影響。③紅粘土的裂隙性：在堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)下的紅粘土層由于脹（2）紅粘土的成分和結(jié)構(gòu)特征紅粘土的礦物成分，主要為高嶺石、伊利石和綠泥石等粘土礦物，碎屑礦物較少，主要為石英，由于長(zhǎng)期淋濾的結(jié)果，水溶鹽、有機(jī)質(zhì)含量較低。粘土礦物具有穩(wěn)定的結(jié)晶格架、細(xì)粒組結(jié)成穩(wěn)固的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，土體近于兩項(xiàng)體，且土中水又多為結(jié)合水，這三者是構(gòu)成紅粘土具有良好力學(xué)性能的基本因素。紅粘土層中也常有結(jié)核和土洞的存在，對(duì)地基產(chǎn)生不利的影響。（2）紅粘土的成分和結(jié)構(gòu)特征（3）紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)①、高塑性和分散性。顆粒細(xì)而均勻，粘粒含量很高，一般在50～70％之間，所以，塑限、液限和塑性指數(shù)都很大，液限一般為50～80％，塑限一般為30～60％，塑性指數(shù)20～50％。②、高含水率，低密度。天然含水量一般為30～60％；飽和度在85％以上；密實(shí)度低，大孔隙明顯，孔隙比很大，一般都超過1.0，但液性指數(shù)都一般小于0.4，多數(shù)處于堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。（3）紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)③強(qiáng)度較高，壓縮性較低。固結(jié)快剪φ值為8°～18°，c值可達(dá)0.04～0.09MPa；多屬于中壓縮性土或低壓縮性土，壓縮模量E為5～15MPa。④不具濕陷性，但有明顯的收縮性。紅粘土浸水后，多數(shù)有輕微膨脹性，膨脹率小于2％，但失水收縮很強(qiáng)烈，原狀土體收縮率可達(dá)25％，擾動(dòng)土可達(dá)40～50％。③強(qiáng)度較高，壓縮性較低。固結(jié)快剪φ值為8°～18°，c值可達(dá)3、紅粘土地基評(píng)價(jià)（1）地基的不均勻及其處理①、紅粘土地基不均勻主要表現(xiàn)在以下兩方面：

a、母巖巖性和成土特性決定了紅粘土厚度不大。尤其在高原山區(qū)，分布零星，由于石灰?guī)r和白云巖巖溶化強(qiáng)烈，巖面起伏大，形成許多石筍石芽，導(dǎo)致紅粘土厚度水平方向上變化大。常見水平相距1m，土層厚度可相差5m或更多。

b、下伏碳酸鹽巖系地層中的巖溶發(fā)育，在地表水和地下巖溶水的單獨(dú)或聯(lián)合作用下，由于水的沖蝕、吸蝕等作用，在紅粘土地層中可形成洞穴，稱為土洞。只要沖蝕、吸蝕作用不停止，土洞可迅速發(fā)展擴(kuò)大。由于這些洞體埋藏淺，在自重或外荷作用下，可演變?yōu)榈乇硭荨?、紅粘土地基評(píng)價(jià)（1）地基的不均勻及其處理②、不均勻地基處理a、當(dāng)下臥巖層單向傾斜較大時(shí)，可調(diào)整基礎(chǔ)的深度、寬度或采用樁基等進(jìn)行處理，也可將基礎(chǔ)沿基巖的傾斜方向分段做成階梯形，從而使地基變形趨于一致。

b、對(duì)于大塊孤石石芽、石筍或局部巖層出露等情況，宜在基礎(chǔ)與巖石接觸的部位，將巖石露頭削低，做厚度不小于50cm的墊層，然后再根據(jù)土質(zhì)情況，結(jié)合結(jié)構(gòu)措施進(jìn)行綜合處理。②、不均勻地基處理（2）土中裂縫的問題①、土中裂縫的特征：自然狀態(tài)下的紅粘土呈致密狀態(tài)，無層理，表面受大氣影響呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。當(dāng)失水后土體發(fā)生收縮，土體中出現(xiàn)裂縫，接近地表的裂縫呈豎向開口狀，往深處逐漸減弱，呈網(wǎng)狀微裂隙且閉合。土中裂隙發(fā)育深度一般為2～4m，有些可達(dá)7～8m。由于裂隙的存在，土體整體性遭到破壞，總體強(qiáng)度大為減弱，此外，裂隙又促使深部失水，有些裂隙發(fā)展成為地裂。在這類地層內(nèi)開挖，開挖面暴露后受氣候的影響，裂隙的發(fā)生和發(fā)展迅速，可將開挖面切割得支離破碎，從而影響到邊坡的穩(wěn)定性。（2）土中裂縫的問題②、土中裂縫的處理：

a、土中出現(xiàn)的細(xì)微網(wǎng)狀裂縫可使拉剪強(qiáng)度降低

50％以上，主要影響土體的穩(wěn)定性，所以，當(dāng)土體承受較大水平荷載或外側(cè)地面傾斜、有臨空面等情況時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性，對(duì)于僅受豎向荷載時(shí)，應(yīng)適當(dāng)折減地基承載力。

b、土中深長(zhǎng)的地裂縫對(duì)工程危害極大，地裂縫可長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里，深可達(dá)8～9m，在其上的建筑物無一不損壞，這不是一般工程措施可治理的，所以原則上應(yīng)避免地裂縫地區(qū)。

②、土中裂縫的處理：

（3）土的脹縮性問題紅粘土的收縮性能引起建筑物的損壞，特別是對(duì)一些低層建筑物影響較大，所以應(yīng)采取有效的防水措施。（3）土的脹縮性問題第三節(jié)濕陷性黃土地基1、定義：黃土是一種特殊的第四紀(jì)大陸疏松堆積物。黃土可分為典型黃土和黃土狀土。典型黃土具有下列特征：①、顏色為黃褐色、灰黃色或淡黃色；②、以粉粒成分為主；③、結(jié)構(gòu)均勻無層理；④、性疏松并具大孔隙；⑤、垂直節(jié)理發(fā)育；⑥、富含碳酸鹽；⑦、具濕陷性。黃土狀土與典型黃土類似，但有些特征不明顯，與典型黃土的區(qū)別在于：①、層理明顯；②、成分復(fù)雜，常常含有砂、礫石、粘土等夾層或包體。第三節(jié)濕陷性黃土地基1、定義：黃土是一種特殊的第四紀(jì)大特殊土地基課件特殊土地基課件2、分布：我國(guó)黃土主要分布在西北、華北及東北地區(qū)，以黃河中游最為發(fā)育。各地區(qū)黃土厚度不等，一般來說陜甘高原最厚，厚度可達(dá)100～200m。3、黃土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征黃土在干燥時(shí)具有較高的強(qiáng)度，而遇水后表現(xiàn)出明顯的濕陷性，這是由黃土的特殊成分和結(jié)構(gòu)決定的。

（1）、黃土的物質(zhì)組成

①、黃土的粒度成分：黃土中的粉粒成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，約占60％以上，粘粒含量較少，一般只占10～25％。我國(guó)黃土的粒度成分明顯表現(xiàn)為自西北向東南，由粗到細(xì)的變化規(guī)律。2、分布：我國(guó)黃土主要分布在西北、華北及東北地區(qū)，以黃河中游

②、黃土的礦物成分：可分為兩大類，碎屑礦物和粘土礦物。其中碎屑礦物占75％以上，主要是石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物及云母；粘土礦物以伊利石和石英為主。

③、黃土的化學(xué)成分：黃土中含量最多的是SiO2、Al2O3和CaO，這與黃土的主要礦物為石英、長(zhǎng)石、云母的情況相一致。

（2）、黃土的結(jié)構(gòu)特征黃土主要結(jié)構(gòu)特征是具有明顯的大孔性，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度大，一般為33～64％，并常有蟲孔、根孔。②、黃土的礦物成分：可分為兩大類，碎屑礦物和粘土礦物。4、黃土的物理力學(xué)性質(zhì)

（1）、黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)：比重、天然容重、干容重、孔隙度、孔隙比、含水量、飽和度、液塑限等。

①、黃土的干容重（γd）：干容重與土的孔隙度有關(guān)，土的孔隙度越大，則干容重越小。我國(guó)黃土的干容重一般為1.31～1.60g/cm3。干容重是評(píng)價(jià)黃土濕陷性的一個(gè)綜合性指標(biāo)，通常認(rèn)為干容重越大，其濕陷性越小。干容重大于1.50g/cm3時(shí)為非濕陷性黃土，小于1.50g/cm3時(shí)為濕陷性黃土。

②、黃土的孔隙比（e）：黃土的孔隙比較大，平均在0.87～1.10之間。4、黃土的物理力學(xué)性質(zhì)

③、黃土的天然含水量（ω）：黃土的天然含水量低，一般為1～38.6%，有些干燥區(qū)為1～12%。天然含水量低的黃土常為濕陷性較強(qiáng)的黃土。

（2）、黃土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

①、黃土的壓縮性：黃土的壓縮系數(shù)（α）一般在0.01～0.04之間，屬中等壓縮性土。

②、抗剪強(qiáng)度：黃土的抗剪強(qiáng)度c、φ值與黃土的濕度、結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。其內(nèi)摩擦角（φ）為5°～31°，內(nèi)聚力（c）為0～0.42×105Pa。黃土的壓縮性及抗剪強(qiáng)度受黃土的成因、結(jié)構(gòu)、組成及氣候環(huán)境等因素的影響，所以不同地區(qū)的黃土其壓縮性及抗剪強(qiáng)度有所差別。③、黃土的天然含水量（ω）：黃土的天然含水量低，一般5、黃土濕陷性評(píng)價(jià)（1）、黃土的濕陷性所謂黃土濕陷，就是天然黃土在一定壓力作用下，當(dāng)浸水后結(jié)構(gòu)迅速破壞，而發(fā)生突然下沉的現(xiàn)象。具有這種特性的黃土稱為濕陷性黃土，不具有這種特性的黃土稱為非濕陷性黃土。濕陷性黃土又可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。自重濕陷性黃土即浸水后在土層自重壓力下即可發(fā)生濕陷；非自重濕陷性黃土浸水后在土自重和建筑物荷載共同作用下才會(huì)發(fā)生濕陷。5、黃土濕陷性評(píng)價(jià)

（2）、濕陷系數(shù)

①、濕陷系數(shù)的確定

濕陷系數(shù)是判定黃土是否具有濕陷性，以及濕陷性的強(qiáng)弱程度的數(shù)值指標(biāo)，以δs表示。該指標(biāo)是通過室內(nèi)試驗(yàn)內(nèi)的浸水試驗(yàn)求出的，土樣在某壓力下的濕陷系數(shù)δs用下式表示：式中：hp—保持天然的濕度和結(jié)構(gòu)的土樣，加壓至一定壓力時(shí)，下沉穩(wěn)定后的高度(mm)；hp’—上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度(mm)；h0—土樣的原始高度(mm)；（2）、濕陷系數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)得出的濕陷系數(shù)值可判定黃土的濕陷性，當(dāng)δs

＜0.015時(shí)，為非濕陷性黃土，當(dāng)δs≥0.015時(shí)，為濕陷性黃土。

②、濕陷程度的確定濕陷性黃土的濕陷程度，可根據(jù)濕陷系數(shù)值的大小分為下列三種：a、當(dāng)0.015≤δs≤0.03時(shí)，濕陷性輕微；b、當(dāng)0.03＜δs≤0.07時(shí)，濕陷性中等；c、當(dāng)δs

＞0.07時(shí)，濕陷性強(qiáng)烈。根據(jù)試驗(yàn)得出的濕陷系數(shù)值可判定黃土的濕

（3）黃土的自重濕陷性的判定

①、自重濕陷系數(shù)δzs

自重濕陷系數(shù)δzs值可按下式計(jì)算：式中：hz—保持天然的濕度和結(jié)構(gòu)的土樣，加壓至土的飽和自重壓力時(shí)，下沉穩(wěn)定后的高度(mm)；hz’—上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度(mm)；h0—土樣的原始高度(mm)；（3）黃土的自重濕陷性的判定

②、自重濕陷量△zs(mm)

自重濕陷量△zs(mm)應(yīng)按下式計(jì)算：式中：δzsi—第i層土的自重濕陷系數(shù)；hi—第i層土的厚度(mm)；β0—因土質(zhì)地區(qū)而異的修正系數(shù)。對(duì)隴西地區(qū)可取1.5，對(duì)隴東陜北地區(qū)可取1.2，對(duì)關(guān)中地區(qū)可取0.9，對(duì)其它地區(qū)可取0.5。②、自重濕陷量△zs(mm)

③、濕陷性黃土的濕陷類型的判定濕陷性黃土的濕陷類型，應(yīng)按自重濕陷量的實(shí)測(cè)值或計(jì)算值判定，應(yīng)符合下列要求：a、當(dāng)自重濕陷量的實(shí)測(cè)值△’zs或計(jì)算值△zs小于或等于70mm時(shí)，應(yīng)定為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地；b、當(dāng)自重濕陷量的實(shí)測(cè)值△’zs或計(jì)算值△zs大于70mm時(shí)，應(yīng)定為自重濕陷性黃土場(chǎng)地；c、當(dāng)自重濕陷量的實(shí)測(cè)值△’zs或計(jì)算值△zs出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)按自重濕陷量的實(shí)測(cè)值判定。③、濕陷性黃土的濕陷類型的判定

（4）黃土地基的濕陷等級(jí)的劃分

①、濕陷量△s(mm)

濕陷性黃土地基，受水浸濕飽和至下沉穩(wěn)定為止的濕陷量△s(mm)應(yīng)按下式計(jì)算：式中：δsi—第i層土的濕陷系數(shù)；hi—第i層土的厚度(mm)；β—考慮地基土的受水浸濕可能性和側(cè)向擠出等因素的修正系數(shù)，在缺乏實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按下列規(guī)定取值：基底下0～5m深度內(nèi)，取β＝1.5；基底下5m～10m深度內(nèi)，取β＝1；基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面，在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，可取工程所在地區(qū)的β0值。（4）黃土地基的濕陷等級(jí)的劃分

②濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)的確定濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)，應(yīng)根據(jù)濕陷量的計(jì)算值和自重濕陷量的計(jì)算值來判定。

濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)

△zs(mm)△s(mm)非自重濕陷性場(chǎng)地自重濕陷性場(chǎng)地△zs≤7070＜△zs≤350△zs＞350△s≤300Ⅰ（輕微）Ⅱ（中等）—300＜△s≤700Ⅱ（中等）Ⅱ或ⅢⅢ（嚴(yán)重）△s

＞700Ⅱ（中等）Ⅲ（嚴(yán)重）Ⅳ（很嚴(yán)重）注：當(dāng)濕陷量的計(jì)算值△s

＞600mm、自重濕陷量的計(jì)算值△zs＞300時(shí)，可判為Ⅲ級(jí)，其他情況可判為Ⅱ級(jí)。②濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)的確定△zs(m6、黃土地基的工程措施濕陷性黃土地基的設(shè)計(jì)和施工，除了必須遵循一般的設(shè)計(jì)和施工原則外，還應(yīng)針對(duì)濕陷性特點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)墓こ檀胧ㄒ韵氯齻€(gè)方面：①地基處理，以消除產(chǎn)生濕陷性的內(nèi)在原因；②防水和排水，以防止產(chǎn)生引起濕陷的邊界條件；③采取結(jié)構(gòu)措施，以改善建筑物對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性和抵抗的能力。（1）地基處理濕陷性黃土地基處理的原理，主要是破壞濕陷性黃土的大孔結(jié)構(gòu)，以便全部或部分消除地基的濕陷性，目前對(duì)于濕陷性黃土常用的地基處理方法詳見下表：6、黃土地基的工程措施濕陷性黃土常用的地基處理方法

序號(hào)處理方法適用范圍處理厚度（m）1墊層法地下水位以上局部或整片處理1～32強(qiáng)夯法Sr＜60%的濕陷性土3～63擠密法地下水位以上局部或整塊處理5～154樁基基礎(chǔ)荷載大，有可靠持力層

不限5預(yù)浸水法濕陷程度很嚴(yán)重的自重濕陷性黃土

可消除地面一下6m以內(nèi)深部土的濕陷性，上部尚需采用墊層法處理6堿液加固法一般用于加固地下水位以上的已有建筑物地基≤10

濕陷性黃土常用的地基處理方法序號(hào)處理方法適用范圍處理厚（2）防水措施防水措施包括以下三個(gè)方面：①、場(chǎng)地防水措施：盡量選擇具有排水暢通或利于場(chǎng)地排水的地形條件，避開受洪水或水庫(kù)等可能引起地下水位上升的地段，確保管道和儲(chǔ)水構(gòu)筑物不漏水，場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)設(shè)排水溝等。②、單體建筑物的防水措施：建筑物周圍必須設(shè)置具有一定寬度的混凝土散水，以便排泄屋面水。確保建筑物地面嚴(yán)密不漏水。室內(nèi)的給水、排水管道盡量明裝，室外管道布置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離建筑物，檢漏管溝應(yīng)做好防水處理。（2）防水措施③、施工階段的防水：施工場(chǎng)地應(yīng)平整，做好臨時(shí)防洪、排水措施。大型基坑開挖時(shí)應(yīng)防止地面水流入，坑底應(yīng)保持一定坡度便于集水和排水。盡量縮短基坑暴露時(shí)間。（3）結(jié)構(gòu)措施①、加強(qiáng)建筑物的整體性和空間剛度；②、選擇適宜的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式；③、加強(qiáng)砌體和構(gòu)件的剛度。在濕陷性黃土地基的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)建筑物的類別和場(chǎng)地濕陷類型，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗(yàn)、施工與維護(hù)管理等條件綜合確定。③、施工階段的防水：施工場(chǎng)地應(yīng)平整，做好臨時(shí)防洪、排水措施。第十一章特殊土地基第十一章特殊土地基一、特殊土概述1、定義：特殊土是指具有某些特殊成分、結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)性質(zhì)的土的總稱。

2、類型：由于成土環(huán)境的不同，會(huì)造成具有不同特性的土，常見的特殊土種類有：黃土、紅粘土、膨脹土、軟土、鹽漬土、凍土和填土等。一、特殊土概述1、定義：特殊土是指具有某些特殊成分、結(jié)構(gòu)及工我國(guó)常見特殊土的種類、分布、成土環(huán)境及工程地質(zhì)特性

種類

分布

成土環(huán)境

工程特性

黃土

西北內(nèi)陸地區(qū)，青海、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南等干旱，半干旱氣候環(huán)境，降雨量少，蒸發(fā)量大，年降雨量小于500mm。風(fēng)積濕陷性

紅粘土

華南地區(qū)，云南、四川、貴州、廣西、鄂西、湘西等

碳酸鹽巖系北緯33°以南，溫暖濕潤(rùn)氣候，以殘坡積為主裂隙發(fā)育，不均勻性

軟土

東南沿海，天津、上海、寧波、福州等，此外內(nèi)陸湖泊地區(qū)也有局部分布

濱海、三角洲沉積；湖泊沉積，地下水水位高，由水流搬運(yùn)沉積而成強(qiáng)度低，壓縮性高，滲透性小

膨脹土

云南、貴州、廣西、四川、安徽、河南等溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，年降雨量700～1700mm，具有良好化學(xué)風(fēng)化條件遇水膨脹，失水收縮

鹽漬土

新疆、青海、西藏、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等內(nèi)陸地區(qū)，此外尚有濱海部分地區(qū)荒漠半荒漠地區(qū)，年降雨量小于100mm，蒸發(fā)量高達(dá)3000mm以上的地區(qū)，沿海受海水浸漬或海退的影響鹽脹性、溶陷性和腐蝕性

凍土

青藏高原和大小興安嶺，東西部一些高山頂部高緯度寒冷地區(qū)凍脹性、融陷性我國(guó)常見特殊土的種類、分布、成土環(huán)境及工程地質(zhì)特性種類分3、學(xué)習(xí)本課程的重要性：特殊土在我國(guó)分布很廣，比如黃土主要分布在我國(guó)的西北部，紅粘土主要分布在南方，凍土主要分布在北方等，有很多建筑物修建在特殊土地基上。由于特殊土具有特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)，因此常給建筑物的安全和正常使用造成嚴(yán)重威脅。研究特殊土的形成條件、分布特征和工程地質(zhì)特性具有十分重要的意義。3、學(xué)習(xí)本課程的重要性：特殊土在我國(guó)分布很廣，比如黃土主要分小節(jié)第一節(jié)膨脹土地基第二節(jié)紅粘土地基第三節(jié)濕陷性黃土地基小節(jié)第一節(jié)膨脹土地基第一節(jié)膨脹土地基1、膨脹土的定義及分布（1）定義：具有遇水膨脹，失水收縮的特征的土，稱為膨脹土。膨脹土的特點(diǎn)是土體中含有大量的親水性粘土礦物成分，比如伊利石、蒙脫石，在環(huán)境濕度變化影響下可產(chǎn)生強(qiáng)烈的脹縮變形。（2）分布：膨脹土在我國(guó)分布很廣，云南、廣西、貴州、河北邯鄲、河南平頂山等地均有分布，山西、陜西、安徽、四川、山東等省也有不同程度的分布。第一節(jié)膨脹土地基1、膨脹土的定義及分布（3）在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，要通過勘察試驗(yàn)工作，對(duì)膨脹土作出的判斷和評(píng)價(jià)，以便采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工措施，防止由于膨脹土的脹縮作用而使建筑破壞。（3）在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，要通過勘察試驗(yàn)工作，對(duì)膨脹（2）膨脹土的物理性質(zhì)特征①、粘粒含量高，一般超過35％，且大部分為親水性很強(qiáng)的蒙脫石和伊利石等礦物，由于蒙脫石和伊利石具有活動(dòng)晶格，吸水膨脹明顯，失水收縮強(qiáng)烈，因此決定了膨脹土具有較大的脹縮性。②、液限一般大于40％，塑限大于20％，塑性指數(shù)大于17。（2）膨脹土的物理性質(zhì)特征2、膨脹土的工程地質(zhì)特征及分類（1）膨脹土的鑒定特征（野外怎樣識(shí)別膨脹土）①、在自然條件下，土體多呈硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，具黃、紅、灰白等顏色，裂隙較發(fā)育，常見光滑面和擦痕。②、多出露于二級(jí)及二級(jí)以上階地、山前丘陵和盆地邊緣地形較平緩的地區(qū)，其成因復(fù)雜，有殘積、沖積、沖洪積、湖積、殘坡積等。

2、膨脹土的工程地質(zhì)特征及分類③具有吸水膨脹，失水收縮和反復(fù)脹縮變形的特點(diǎn)，在季節(jié)性干濕氣候條件下，常可導(dǎo)致低層磚石結(jié)構(gòu)的建筑物成群干裂損壞。④凡具有上述特征、且自由膨脹率δef＞40％者，應(yīng)判定為膨脹土。自由膨脹率按下式計(jì)算：式中：Vwe—試樣在水中膨脹后的體積；

V0—試樣原體積。③具有吸水膨脹，失水收縮和反復(fù)脹縮變形的特點(diǎn)，在季節(jié)性干濕氣③、天然容重和干容重大，孔隙比和含水量較小。說明膨脹土在天然狀態(tài)下結(jié)構(gòu)緊密，常處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，強(qiáng)度較大，屬中低壓縮性土，因此常被誤認(rèn)為可作為良好地基，但遇水膨脹或失水收縮后，使土層的原有結(jié)構(gòu)破壞，其強(qiáng)度迅速降低。④、膨脹量的大小與粘土礦物成分及天然含水量的多少有關(guān)。一般說，親水性強(qiáng)的蒙脫石、水云母含量愈大，膨脹性和收縮性愈大。③、天然容重和干容重大，孔隙比和含水量較小。說明膨脹土在天然（3）膨脹土的工程地質(zhì)分類目前在我國(guó)按膨脹土的成因及特征分為三個(gè)基本類型：①、為湖相沉積及其風(fēng)化層，粘土礦物成分以蒙脫石為主，土的脹縮性極為顯著；②、為沖積、沖洪積、坡積物類型，主要分布在河流階地上，粘土礦物以水云母為主，土的脹縮性也很顯著；③、碳酸鹽類巖石的殘積、坡積及洪積的紅粘土，液限高，但自由膨脹率小于40％，因而常被判定為非膨脹土。（3）膨脹土的工程地質(zhì)分類3、膨脹土的工程特性及對(duì)工程的危害（1）膨脹土的工程特性①、脹縮性膨脹土吸水后體積膨脹，使其上的建筑物隆起，如果膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力；膨脹土失水體積收縮，造成土體開裂，并使其上的建筑物下沉。土中蒙脫石含量越多，其膨脹量和膨脹力也越大；土的初始含水率越低，其膨脹量與膨脹力也越大；擊實(shí)膨脹土的膨脹性比原狀膨脹土大，密實(shí)越高，膨脹性也越大。3、膨脹土的工程特性及對(duì)工程的危害②、崩解性膨脹土浸水后體積膨脹，發(fā)生崩解。強(qiáng)膨脹土浸水后幾分鐘即完全崩解；弱膨脹土則崩解緩慢且不完全。③、多裂隙性膨脹土中的裂隙，主要可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土層分割成具有一定幾何形狀的塊體，從而破壞了土體的完整性，容易造成邊坡的塌滑。④、超固結(jié)性膨脹土大多具有超固結(jié)性，天然孔隙比小，密實(shí)度大，初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。②、崩解性⑤、風(fēng)化特性膨脹土受氣候因素影響很敏感，極易產(chǎn)生風(fēng)化破壞作用。基坑開挖后，在風(fēng)化作用下，土體很快會(huì)產(chǎn)生破裂、剝落，從而造成土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低。受大氣風(fēng)化作用影響的深度各地不完全一樣，云南、四川、廣西地區(qū)約至地表下3~5m，其他地區(qū)則在地表下2m左右。⑥、強(qiáng)度衰減性膨脹土的抗剪強(qiáng)度為典型的變動(dòng)強(qiáng)度，具有峰值強(qiáng)度極高而殘余強(qiáng)度極低的特性。由于膨脹土的超固結(jié)性，初期強(qiáng)度極高，現(xiàn)場(chǎng)開挖很困難，然而隨著脹縮效應(yīng)和風(fēng)化作用時(shí)間的增加，其抗剪強(qiáng)度又大幅度衰減。在風(fēng)化帶以內(nèi)，濕脹干縮效應(yīng)顯著，經(jīng)過多次濕脹干縮循環(huán)以后，特別是粘聚力C大幅度下降，而內(nèi)摩擦角φ變化不大，一般反復(fù)循環(huán)2～3次以后趨于穩(wěn)定。⑤、風(fēng)化特性（2）對(duì)工程的危害①、對(duì)建筑物的影響膨脹土地基上易遭受破壞的大多為埋置較淺的低層建筑物，一般是三層以下的民房。房屋損壞具有季節(jié)性和成群性兩大特點(diǎn)，房屋墻面角端的裂縫常表現(xiàn)為在山墻上出現(xiàn)對(duì)稱或不對(duì)稱的倒八字形縫，外縱墻下部出現(xiàn)水平縫，墻體外側(cè)有水平錯(cuò)動(dòng)，由于土體的脹縮交替，還會(huì)使墻體出現(xiàn)交叉裂縫。（2）對(duì)工程的危害②、對(duì)道路交通工程的影響膨脹土地區(qū)的道路，由于路幅內(nèi)土基含水率的不均勻變化，從而引起不均勻收縮，并產(chǎn)生幅度很大的橫向波浪形變形。雨季路面滲水，路基受水浸軟化，在行車荷載下形成泥漿，并沿路面的裂縫和伸縮縫濺漿冒泥。②、對(duì)道路交通工程的影響③、對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響膨脹土地區(qū)的邊坡坡面最易受大氣風(fēng)化的作用。在干旱季節(jié)蒸發(fā)強(qiáng)烈，坡面剝落；雨季坡面沖蝕，沖蝕溝深一般為0.1～0.5m，最大可達(dá)1.0m，坡面變得支離破碎。土體吸水飽和，在重力與滲透壓力作用下，沿坡面向下產(chǎn)生塑流狀溜塌。當(dāng)雨季雨量集中時(shí)還會(huì)形成泥流，堵塞涵洞，淹埋路面，甚至引發(fā)出破壞性很大的滑坡。膨脹土地區(qū)的滑坡，一般呈淺層的牽引式滑坡，滑體厚度一般為1～3m左右?；屡c邊坡的高度和坡度無明顯關(guān)系，但坡度超過14°時(shí)，坡體就有蠕動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)表明，建在坡度大于5°場(chǎng)地上的房屋，沉降量大，損壞也較嚴(yán)重。③、對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響4、膨脹土地基的處理措施在膨脹土地區(qū)進(jìn)行建筑時(shí)，除對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)、布局和施工等方面采取必要的措施之外，還應(yīng)對(duì)膨脹土地基進(jìn)行處理，以減少其脹縮量。（1）基礎(chǔ)埋置深度的選擇根據(jù)采取的基礎(chǔ)形式、處理方法及上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降的敏感程度，并考慮膨脹土的膨脹性、膨脹土的埋藏深度及大氣的影響深度確定基礎(chǔ)的埋置深度。平坦場(chǎng)地上的磚混結(jié)構(gòu)房屋，以基礎(chǔ)埋深為主要防治措施時(shí)，基礎(chǔ)埋深設(shè)在大氣影響急劇層深度(為大氣影響深度的0.45倍)以下時(shí)，可不再采取其它處理措施。基礎(chǔ)不宜設(shè)置在季節(jié)性干濕變化劇烈的土層內(nèi)。當(dāng)膨脹土埋深大于3m或地下水位較高時(shí)，基礎(chǔ)可以淺埋。4、膨脹土地基的處理措施（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的選擇應(yīng)充分利用地基土的容許承載力，并采用縮小地基的基底面積，合理選擇基底形式等措施，以增大基底壓力，減少地基膨脹變形量。當(dāng)膨脹土埋藏淺且厚度薄時(shí)，用換土墊層法處理，將地基中的膨脹土全部或部分挖除(用砂、碎石、煤渣、灰土等材料作墊層，且必須有足夠的厚度。采用墊層作為主要設(shè)計(jì)措施時(shí)，墊層寬度應(yīng)大于基礎(chǔ)寬度，兩側(cè)回填相同的材料。如采用深基礎(chǔ)，宜選用穿透膨脹土層的樁基。（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的選擇（3）地基的防水保護(hù)措施加強(qiáng)對(duì)建筑物周圍的顯度控制，減小氣候和人為活動(dòng)對(duì)地基土含水量的影響，從而控制膨脹土的脹縮變形。這類保護(hù)措施主要包括以下幾方面:①、在建筑物周圍設(shè)置散水坡，并設(shè)水平及垂直隔水層，以防止地表水直接浸入和土層中水分的蒸發(fā)。②、管理好排水系統(tǒng)，加強(qiáng)上、下水管和有水地段的防漏設(shè)施。③、合理綠化。植被對(duì)建筑物的影響與氣候、樹種、土性等因素有關(guān)，為防止植被對(duì)房屋造成危害，場(chǎng)地植被綠化規(guī)劃應(yīng)由勤察設(shè)計(jì)單位決定。在植被維護(hù)工作中，不得任意更換樹種。為防止枝葉茂盛加大蒸騰量，樹枝應(yīng)定期修剪。④、加強(qiáng)施工用水的管理。

（3）地基的防水保護(hù)措施第二節(jié)紅粘土地基1、紅粘土的定義、形成條件及分布規(guī)律

（1）定義：碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石，經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土稱為紅粘土。其液限一般大于50％，上硬下軟，具有明顯的收縮性，并裂隙發(fā)育。

次生紅粘土：原生紅粘土經(jīng)搬運(yùn)、沉積后仍保留其基本特征，且其液限大于45％的粘土。第二節(jié)紅粘土地基1、紅粘土的定義、形成條件及分布規(guī)律（2）紅粘土的形成條件：氣候和巖性

①氣候條件：氣候變化大，年降水量大于蒸發(fā)量。因而氣候潮濕，有利于巖石的機(jī)械風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化。

②巖性條件：主要是碳酸鹽類巖石，石灰?guī)r、白云巖等，當(dāng)巖層褶皺發(fā)育，巖石破碎，易于風(fēng)化時(shí)，更易形成紅粘土。（3）紅粘土的分布規(guī)律紅粘土主要為殘積、坡積類型，因而其分布多在山區(qū)或丘陵地帶，并且受氣候影響，主要發(fā)育南方潮濕的熱帶和亞熱帶地區(qū)的一種區(qū)域性特殊土。以貴州、云南、廣西最為普遍，其次江西、川東和兩湖兩廣的部分地區(qū)也有分布。（2）紅粘土的形成條件：氣候和巖性2、紅粘土的工程地質(zhì)特征（1）紅粘土的土層特征①、由硬變軟的現(xiàn)象：紅粘土從地表向下由硬變軟，隨深度的增加，紅粘土的天然含水量、孔隙比有較大的增加，土的狀態(tài)由堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)變?yōu)榭伤堋④浰軤顟B(tài)，相應(yīng)地，土的強(qiáng)度也逐漸降低，壓縮性也逐漸增大。2、紅粘土的工程地質(zhì)特征

②、厚度變化大：紅粘土在垂直方向分布變化很大，這與所處的地貌、基巖的巖性與巖溶的發(fā)育程度有關(guān)，分布在盆地或洼地中的紅粘土，其厚度大體是邊緣薄，中間厚；下覆基巖有溶溝、溶槽、石芽發(fā)育時(shí)，其上覆的紅粘土的厚度變化極大。在其它因素相近的條件下，碳酸鹽類巖體的巖性決定著巖溶發(fā)展程度的差異，石灰?guī)r、白云巖易于溶化，巖體表面起伏劇烈，導(dǎo)致其上覆的紅粘土厚度變化很大，泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r的巖溶化較弱，巖體表面較平整，上覆紅粘土層的厚度變化較小。②、厚度變化大：紅粘土在垂直方向分布變化很大，這與所

③紅粘土的裂隙性：在堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)下的紅粘土層由于脹縮作用形成了大量裂隙。裂隙發(fā)育深度一般為3～4m，裂隙面光滑，裂隙的發(fā)生和發(fā)展速度極快，在干旱氣候條件下，新挖坡面數(shù)日內(nèi)便可被收縮裂隙切割得支離破碎，使土層的結(jié)構(gòu)破壞，透水性增大，土層強(qiáng)度降低，對(duì)淺埋基礎(chǔ)或邊坡的穩(wěn)定性都有較大的影響。③紅粘土的裂隙性：在堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)下的紅粘土層由于脹（2）紅粘土的成分和結(jié)構(gòu)特征紅粘土的礦物成分，主要為高嶺石、伊利石和綠泥石等粘土礦物，碎屑礦物較少，主要為石英，由于長(zhǎng)期淋濾的結(jié)果，水溶鹽、有機(jī)質(zhì)含量較低。粘土礦物具有穩(wěn)定的結(jié)晶格架、細(xì)粒組結(jié)成穩(wěn)固的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，土體近于兩項(xiàng)體，且土中水又多為結(jié)合水，這三者是構(gòu)成紅粘土具有良好力學(xué)性能的基本因素。紅粘土層中也常有結(jié)核和土洞的存在，對(duì)地基產(chǎn)生不利的影響。（2）紅粘土的成分和結(jié)構(gòu)特征（3）紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)①、高塑性和分散性。顆粒細(xì)而均勻，粘粒含量很高，一般在50～70％之間，所以，塑限、液限和塑性指數(shù)都很大，液限一般為50～80％，塑限一般為30～60％，塑性指數(shù)20～50％。②、高含水率，低密度。天然含水量一般為30～60％；飽和度在85％以上；密實(shí)度低，大孔隙明顯，孔隙比很大，一般都超過1.0，但液性指數(shù)都一般小于0.4，多數(shù)處于堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。（3）紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)③強(qiáng)度較高，壓縮性較低。固結(jié)快剪φ值為8°～18°，c值可達(dá)0.04～0.09MPa；多屬于中壓縮性土或低壓縮性土，壓縮模量E為5～15MPa。④不具濕陷性，但有明顯的收縮性。紅粘土浸水后，多數(shù)有輕微膨脹性，膨脹率小于2％，但失水收縮很強(qiáng)烈，原狀土體收縮率可達(dá)25％，擾動(dòng)土可達(dá)40～50％。③強(qiáng)度較高，壓縮性較低。固結(jié)快剪φ值為8°～18°，c值可達(dá)3、紅粘土地基評(píng)價(jià)（1）地基的不均勻及其處理①、紅粘土地基不均勻主要表現(xiàn)在以下兩方面：

a、母巖巖性和成土特性決定了紅粘土厚度不大。尤其在高原山區(qū)，分布零星，由于石灰?guī)r和白云巖巖溶化強(qiáng)烈，巖面起伏大，形成許多石筍石芽，導(dǎo)致紅粘土厚度水平方向上變化大。常見水平相距1m，土層厚度可相差5m或更多。

b、下伏碳酸鹽巖系地層中的巖溶發(fā)育，在地表水和地下巖溶水的單獨(dú)或聯(lián)合作用下，由于水的沖蝕、吸蝕等作用，在紅粘土地層中可形成洞穴，稱為土洞。只要沖蝕、吸蝕作用不停止，土洞可迅速發(fā)展擴(kuò)大。由于這些洞體埋藏淺，在自重或外荷作用下，可演變?yōu)榈乇硭荨?、紅粘土地基評(píng)價(jià)（1）地基的不均勻及其處理②、不均勻地基處理a、當(dāng)下臥巖層單向傾斜較大時(shí)，可調(diào)整基礎(chǔ)的深度、寬度或采用樁基等進(jìn)行處理，也可將基礎(chǔ)沿基巖的傾斜方向分段做成階梯形，從而使地基變形趨于一致。

b、對(duì)于大塊孤石石芽、石筍或局部巖層出露等情況，宜在基礎(chǔ)與巖石接觸的部位，將巖石露頭削低，做厚度不小于50cm的墊層，然后再根據(jù)土質(zhì)情況，結(jié)合結(jié)構(gòu)措施進(jìn)行綜合處理。②、不均勻地基處理（2）土中裂縫的問題①、土中裂縫的特征：自然狀態(tài)下的紅粘土呈致密狀態(tài)，無層理，表面受大氣影響呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。當(dāng)失水后土體發(fā)生收縮，土體中出現(xiàn)裂縫，接近地表的裂縫呈豎向開口狀，往深處逐漸減弱，呈網(wǎng)狀微裂隙且閉合。土中裂隙發(fā)育深度一般為2～4m，有些可達(dá)7～8m。由于裂隙的存在，土體整體性遭到破壞，總體強(qiáng)度大為減弱，此外，裂隙又促使深部失水，有些裂隙發(fā)展成為地裂。在這類地層內(nèi)開挖，開挖面暴露后受氣候的影響，裂隙的發(fā)生和發(fā)展迅速，可將開挖面切割得支離破碎，從而影響到邊坡的穩(wěn)定性。（2）土中裂縫的問題②、土中裂縫的處理：

a、土中出現(xiàn)的細(xì)微網(wǎng)狀裂縫可使拉剪強(qiáng)度降低

50％以上，主要影響土體的穩(wěn)定性，所以，當(dāng)土體承受較大水平荷載或外側(cè)地面傾斜、有臨空面等情況時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性，對(duì)于僅受豎向荷載時(shí)，應(yīng)適當(dāng)折減地基承載力。

b、土中深長(zhǎng)的地裂縫對(duì)工程危害極大，地裂縫可長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里，深可達(dá)8～9m，在其上的建筑物無一不損壞，這不是一般工程措施可治理的，所以原則上應(yīng)避免地裂縫地區(qū)。

②、土中裂縫的處理：

（3）土的脹縮性問題紅粘土的收縮性能引起建筑物的損壞，特別是對(duì)一些低層建筑物影響較大，所以應(yīng)采取有效的防水措施。（3）土的脹縮性問題第三節(jié)濕陷性黃土地基1、定義：黃土是一種特殊的第四紀(jì)大陸疏松堆積物。黃土可分為典型黃土和黃土狀土。典型黃土具有下列特征：①、顏色為黃褐色、灰黃色或淡黃色；②、以粉粒成分為主；③、結(jié)構(gòu)均勻無層理；④、性疏松并具大孔隙；⑤、垂直節(jié)理發(fā)育；⑥、富含碳酸鹽；⑦、具濕陷性。黃土狀土與典型黃土類似，但有些特征不明顯，與典型黃土的區(qū)別在于：①、層理明顯；②、成分復(fù)雜，常常含有砂、礫石、粘土等夾層或包體。第三節(jié)濕陷性黃土地基1、定義：黃土是一種特殊的第四紀(jì)大特殊土地基課件特殊土地基課件2、分布：我國(guó)黃土主要分布在西北、華北及東北地區(qū)，以黃河中游最為發(fā)育。各地區(qū)黃土厚度不等，一般來說陜甘高原最厚，厚度可達(dá)100～200m。3、黃土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征黃土在干燥時(shí)具有較高的強(qiáng)度，而遇水后表現(xiàn)出明顯的濕陷性，這是由黃土的特殊成分和結(jié)構(gòu)決定的。

（1）、黃土的物質(zhì)組成

①、黃土的粒度成分：黃土中的粉粒成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，約占60％以上，粘粒含量較少，一般只占10～25％。我國(guó)黃土的粒度成分明顯表現(xiàn)為自西北向東南，由粗到細(xì)的變化規(guī)律。2、分布：我國(guó)黃土主要分布在西北、華北及東北地區(qū)，以黃河中游

②、黃土的礦物成分：可分為兩大類，碎屑礦物和粘土礦物。其中碎屑礦物占75％以上，主要是石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物及云母；粘土礦物以伊利石和石英為主。

③、黃土的化學(xué)成分：黃土中含量最多的是SiO2、Al2O3和CaO，這與黃土的主要礦物為石英、長(zhǎng)石、云母的情況相一致。

（2）、黃土的結(jié)構(gòu)特征黃土主要結(jié)構(gòu)特征是具有明顯的大孔性，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度大，一般為33～64％，并常有蟲孔、根孔。②、黃土的礦物成分：可分為兩大類，碎屑礦物和粘土礦物。4、黃土的物理力學(xué)性質(zhì)

（1）、黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)：比重、天然容重、干容重、孔隙度、孔隙比、含水量、飽和度、液塑限等。

①、黃土的干容重（γd）：干容重與土的孔隙度有關(guān)，土的孔隙度越大，則干容重越小。我國(guó)黃土的干容重一般為1.31～1.60g/cm3。干容重是評(píng)價(jià)黃土濕陷性的一個(gè)綜合性指標(biāo)，通常認(rèn)為干容重越大，其濕陷性越小。干容重大于1.50g/cm3時(shí)為非濕陷性黃土，小于1.50g/cm3時(shí)為濕陷性黃土。

②、黃土的孔隙比（e）：黃土的孔隙比較大，平均在0.87～1.10之間。4、黃土的物理力學(xué)性質(zhì)

③、黃土的天然含水量（ω）：黃土的天然含水量低，一般為1～38.6%，有些干燥區(qū)為1～12%。天然含水量低的黃土常為濕陷性較強(qiáng)的黃土。

（2）、黃土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

①、黃土的壓縮性：黃土的壓縮系數(shù)（α）一般在0.01～0.04之間，屬中等壓縮性土。

②、抗剪強(qiáng)度：黃土的抗剪強(qiáng)度c、φ值與黃土的濕度、結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。其內(nèi)摩擦角（φ）為5°～31°，內(nèi)聚力（c）為0～0.42×105Pa。黃土的壓縮性及抗剪強(qiáng)度受黃土的成因、結(jié)構(gòu)、組成及氣候環(huán)境等因素的影響，所以不同地區(qū)的黃土其壓縮性及抗剪強(qiáng)度有所差別。③、黃土的天然含水量（ω）：黃土的天然含水量低，一般5、黃土濕陷性評(píng)價(jià)（1）、黃土的濕陷性所謂黃土濕陷，就是天然黃土在一定壓力作用下，當(dāng)浸水后結(jié)構(gòu)迅速破壞，而發(fā)生突然下沉的現(xiàn)象。具有這種特性的黃土稱為濕陷性黃土，不具有這種特性的黃土稱為非濕陷性黃土。濕陷性黃土又可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。自重濕陷性黃土即浸水后在土層自重壓力下即可發(fā)生濕陷；非自重濕陷性黃土浸水后在土自重和建筑物荷載共同作用下才會(huì)發(fā)生濕陷。5、黃土濕陷性評(píng)價(jià)

（2）、濕陷系數(shù)

①、濕陷系數(shù)的確定

濕陷系數(shù)是判定黃土是否具有濕陷性，以及濕陷性的強(qiáng)弱程度的數(shù)值指標(biāo)，以δs表示。該指標(biāo)是通過室內(nèi)試驗(yàn)內(nèi)的浸水試驗(yàn)求出的，土樣在某壓力下的濕陷系數(shù)δs用下式表示：式中：hp—保持天然的濕度和結(jié)構(gòu)的土樣，加壓至一定壓力時(shí)，下沉穩(wěn)定后的高度(mm)；hp’—上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度(mm)；h0—土樣的原始高度(mm)；（2）、濕陷系數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)得出的濕陷系數(shù)值可判定黃土的濕陷性，當(dāng)δs

＜0.015時(shí)，為非濕陷性黃土，當(dāng)δs≥0.015時(shí)，為濕陷性黃土。

②、濕陷程度的確定濕陷性黃土的濕陷程度，可根據(jù)濕陷系數(shù)值的大小分為下列三種：a、當(dāng)0.015≤δs≤0.03時(shí)，濕陷性輕微；b、當(dāng)0.03＜δs≤0.07時(shí)，濕陷