工程地質(zhì)4第四章

第四章地貌與第四紀(jì)松散沉積物第一節(jié)：地貌第二節(jié)：第四紀(jì)松散沉積物第三節(jié)：特殊土及其工程性質(zhì)

地貌學(xué)是研究地表地貌的形態(tài)特征、成因、分布及發(fā)展規(guī)律的學(xué)科。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)是研究距今二三百萬(wàn)年（現(xiàn)在國(guó)際上認(rèn)為距今180萬(wàn)年，也有人為是260萬(wàn)年）內(nèi)的沉積物、生物、氣候、地層、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地殼發(fā)展歷史的學(xué)科。常將兩者合并為一門課程介紹。因?yàn)閮烧邽橐粋€(gè)事物的兩個(gè)方面，地貌側(cè)重于研究外表，第四紀(jì)側(cè)重于研究?jī)?nèi)容。第一節(jié)地貌地貌條件與公路工程的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)有著密切的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)和掌握一定的地貌知識(shí)。。

公路常穿越不同的地貌單元，地貌條件是評(píng)價(jià)公路工程地質(zhì)條件的重要內(nèi)容之一。

地貌不盡控制著公路工程的布局，使用效果，而且控制著其工程量和造價(jià)。

地貌影響公路工程的穩(wěn)定性，因?yàn)榈孛卜从持M成其的地質(zhì)組成與構(gòu)造，不僅反映著外力地質(zhì)作用情況，也反映著內(nèi)力地質(zhì)作用的特點(diǎn)。地形：指地表既成形態(tài)的某些外部特征，高低起伏，坡度大小，空間分布等，實(shí)際就是地表的形態(tài)。陸地地形主要有山嶺、高原、平原、丘陵、盆地五類。地貌：由于內(nèi)、外力地質(zhì)作用的長(zhǎng)期進(jìn)行，在地殼表面形成的各種不同成因、不同組成、不同類型、不同規(guī)模的起伏形態(tài)。地貌類型很多。一.地形與地貌地貌與地形不僅內(nèi)容不同，表示方式也不同

不同地貌反映地區(qū)構(gòu)造、巖性、水文地質(zhì)、物理地質(zhì)作用等。

二.地貌形成、發(fā)展規(guī)律和影響因素

地貌的形成與發(fā)展主要取決于三個(gè)方面：地質(zhì)作用力（內(nèi)力—加大起伏、外力—減小起伏）和地表物質(zhì)基礎(chǔ)（巖性—抗風(fēng)化與侵蝕；構(gòu)造---時(shí)代老-逆地貌、時(shí)代新-正地貌）及時(shí)間。地貌的形成主要受內(nèi)、外力地質(zhì)作用的共同控制－內(nèi)力地質(zhì)作用形成了地表的其本起伏形態(tài)－大的隆起與大的凹陷。外力地質(zhì)作用削高填平，夷平地表。某一時(shí)期的地表形態(tài)，取決于當(dāng)時(shí)及以前一定時(shí)期內(nèi)、外力地質(zhì)作用之間強(qiáng)烈程度差異－量的比例關(guān)系。

總體來(lái)講：內(nèi)力地質(zhì)作用使地表上升的上升量遠(yuǎn)大于外力地質(zhì)作用的剝蝕量，則地表就會(huì)升高，形成山嶺、高原地貌。內(nèi)力地質(zhì)作用使地表上升的上升量小于外力地質(zhì)作用的剝蝕量，則地表就會(huì)被夷平，形成剝蝕平原。如果內(nèi)力地質(zhì)作用使地表下降的下降量遠(yuǎn)大于外力地質(zhì)作用的堆積量，則地表就會(huì)下降，形成低地。如果內(nèi)力地質(zhì)作用使地表下降的下降量小于外力地質(zhì)作用的堆積量，則地表就會(huì)被填平，形成堆積平原。

當(dāng)然地貌的形成和發(fā)展還受巖性、氣候、植被等影響。大陸上的地貌類型大陸上的地貌類型有構(gòu)造山系和裂谷；高原與平原；丘陵與盆地等。準(zhǔn)葛爾塔里木柴達(dá)木四川青藏黃土云貴內(nèi)蒙古盆地高原

三.地貌分級(jí)與分類

1.地貌的分級(jí):一般將地貌分為四級(jí)。巨型地貌：大陸與海洋，大的內(nèi)海及大的山系都是巨型地貌。巨型地貌幾乎完全是由內(nèi)力作用形成的，所以又稱大地構(gòu)造地貌。大型地貌：山脈、高原、山間盆地等為大型地貌，基本上也是由內(nèi)力作用形成的。中型地貌：河谷及河谷之間的分水嶺等為中型地貌，主要由外力作用造成。內(nèi)力作用產(chǎn)生的基本構(gòu)造形態(tài)是中型地貌形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，而地貌的外部形態(tài)決定于外力作用的特點(diǎn)。小型地貌：殘丘、階地、沙丘、小的侵蝕溝等為小型地貌，基本上受著外力作用的控制。2.地質(zhì)學(xué)上地貌的形態(tài)分類形態(tài)類別絕對(duì)高度(m)相對(duì)高度(m)平均坡度(°)舉例山地高山＞3500＞1000＞25喜馬拉雅山、天山中山3500～10001000～50010～25大別山、廬山、雪峰山低山1000～500500～2005～10川東平行嶺谷、華鎣山丘陵＜500＜200閩東沿海丘陵平原高原＞600＞200青藏、內(nèi)蒙、黃土、云貴高原高平原＞200成都平原低平原0～200東北、華北、長(zhǎng)江中下游平原洼地低于海平面高度吐魯番洼地公路工程上對(duì)地貌形態(tài)的分類地貌形態(tài)分類地面自然坡度(°)相對(duì)高度（m）地形說(shuō)明平原區(qū)≤3°平坦，無(wú)明顯起伏微丘區(qū)3°~20°＜100起伏不大，有殘丘孤山重丘區(qū)＞20°100~200低嶺寬谷,或聚或散山嶺區(qū)＞200低、中山，有山脈形態(tài)注：1.一般松散堆積物的天然休止角約為35°。2.35°—15為°坡面徑流強(qiáng)烈侵蝕范圍。3.5°--15為°坡面徑流侵蝕較弱范圍。4.﹤5°徑流基本不侵蝕。3.地貌的成因分類

1）.內(nèi)力地貌

:構(gòu)造地貌：由地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所造成的地貌。火山地貌：由火山噴發(fā)出來(lái)的熔巖和碎屑物質(zhì)堆積所形成的2）.外力地貌:水成地貌：以水的作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。冰川地貌：以冰雪的作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。風(fēng)成地貌：以風(fēng)的作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。

巖溶地貌：以地表水和地下水的溶蝕作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。

重力地貌：以重力作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。冰川的地質(zhì)作用－搬運(yùn)與沉積作用冰川沉積物－冰磧（音：qi）終磧(堤)：堆積在冰川前端的弧形垅崗底磧：冰床上廣泛堆積的冰磧層鼓丘：平行分布的梭形冰磧丘邊磧中磧冰斗冰斗刃脊U型谷角峰四.山嶺地貌1.山嶺地貌的形態(tài)要素山頂：山嶺的最高部分，有尖、園、平之分，呈長(zhǎng)條狀時(shí)稱為山脊。山腳：山嶺與周圍平地的接觸處；山坡：位于山頂與山腳之間的斜坡。2.山嶺地貌的成因類型構(gòu)造變動(dòng)形成的山嶺：如平頂山、單面山、褶皺山、斷塊山火山作用形成的山嶺：常見有錐狀火山和盾狀火剝蝕作用形成的山嶺：如河間分水嶺褶皺山地塹地壘

3.埡口---山脊上標(biāo)高較低的鞍部叫埡口。

越嶺線若能尋找合適的埡口，可以降低公路高程和減少展線工程量。隧道也一般選擇穿越埡口，可以減少隨道延米和工程量。埡口的主要類型及特征：

1）.構(gòu)造型埡口:又可分為（1）.斷層破碎帶型埡口：工程地質(zhì)條件較差，一般以低路堤、淺路塹通過(guò)，以保證地面原有的穩(wěn)定性。（2）.背斜張裂帶型埡口：工程地質(zhì)條件相對(duì)好一些，主要水文地質(zhì)條件好，巖層相對(duì)穩(wěn)定。（3）.單斜軟弱層型埡口：巖性較差，不宜大挖，以淺路塹或路堤形式通過(guò)。在山體地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以剝蝕和堆積作用為主因素形成。特點(diǎn)：埡口外形渾園，寬厚，松散堆積層較大。道路多以低填或淺挖通過(guò)。以外力強(qiáng)烈剝蝕為主導(dǎo)因素所形成的埡口，其形態(tài)特征與山體地質(zhì)結(jié)構(gòu)無(wú)明顯聯(lián)系。特點(diǎn)：松散覆蓋層很薄，基巖多半裸露?？刹捎盟淼婪桨浮⒅袎q深挖等方式通過(guò)。2).剝蝕型埡口：

3).剝蝕-堆積型埡口：4.山坡---為山頂和山腳間的斜坡地段。山脊線與越嶺線常在山坡上要進(jìn)行相應(yīng)的展線。

山坡的外部形態(tài)特征包括山坡的高度、坡度及縱向輪廓等。山坡類型及特征：

1）.根據(jù)縱向輪廓分為：（1）.直線形坡①.單一巖性的長(zhǎng)期侵蝕：穩(wěn)定性較高.②.單斜巖層構(gòu)成：開挖路塹后順層滑動(dòng).③.松散堆積層構(gòu)成：一般為很厚的殘、坡積層，穩(wěn)定性最差。（2）.凸形坡：上緩下陡，由河流的強(qiáng)烈下切形成的。

其穩(wěn)定性主要取決于取決于巖體結(jié)構(gòu)。（3）.凹形坡：

上陡下緩，由河流緩慢下切形成，穩(wěn)定性差。（4）.階梯形坡：①.

由軟硬不同的水平或近于水平的巖層經(jīng)差異風(fēng)化形成，一般穩(wěn)定性較高；②.由多次滑坡形成的－近于極限平衡狀態(tài)。③.由平行的多條正斷層形成，穩(wěn)定性取決于斷層的規(guī)模及穩(wěn)定程度..根據(jù)縱向坡度分為:

微坡---小于150緩坡----16—300陡坡----31—700垂直坡---大于700山岳對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊懹绊懮絽^(qū)交通建設(shè)的一般原則原因方式首選公路運(yùn)輸，其次是鐵路運(yùn)輸①山岳地區(qū)修建交通運(yùn)輸干線的成本高、難度大；②建造公路的成本、技術(shù)難度較鐵路小線路走向①線路選在地勢(shì)相對(duì)和緩的山間盆地和河谷地帶；②線路一般呈“之”字或“8”字形(線路盡量與等高線平行)；③避開陡坡和斷層、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地段；④在適宜的過(guò)河點(diǎn)跨過(guò)河流；⑤盡量選擇兩點(diǎn)間最近距離、經(jīng)過(guò)各級(jí)居民點(diǎn)；⑥避免占用耕地、避開農(nóng)田水利設(shè)施在山岳地區(qū)交通運(yùn)輸建設(shè)選線一般應(yīng)按地形大勢(shì)來(lái)確定路線的走向。原因：①盡量節(jié)約建設(shè)成本的需要；②降低技術(shù)難度的需要；③工程施工安全的需要；④降低運(yùn)營(yíng)成本和提高運(yùn)營(yíng)安全性的需要。(如果像平原地區(qū)那樣，選取最直、最短的線路，就必須開拓較多的山坡，填實(shí)溝谷，建造較多的橋梁或隧道線網(wǎng)密度一般來(lái)說(shuō)平原、緩丘、山間盆地、河谷等人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地方線網(wǎng)密度大山岳地區(qū)人口主要集中在河谷地帶，這樣可以聯(lián)系較多的居民點(diǎn)，方便人們的出行，吸引較多的客貨流，從而提高營(yíng)運(yùn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益五.平原地貌

平原地貌是地殼在升降運(yùn)動(dòng)微弱或長(zhǎng)期穩(wěn)定的條件下，經(jīng)過(guò)風(fēng)化剝蝕夷平或巖石風(fēng)化碎屑經(jīng)搬運(yùn)而在低洼地面堆積所形成的。平原地貌具有大地表面開闊平坦、地勢(shì)高低起伏不大的外部形態(tài)。

一般說(shuō)來(lái)，平原地貌有利于公路選線及工程建設(shè)，但應(yīng)注意地基的選擇和設(shè)計(jì)，在選擇有利地質(zhì)條件的前提下，可以設(shè)計(jì)成比較理想的公路線形。平原地貌的分類

按高程分類：如前所述可分為：

1).高原2).高平原3).低平原4).洼地四類按成因分類：

1).構(gòu)造平原:主要由地殼運(yùn)動(dòng)所形成,一般地形面與巖層面一致,松散堆積物不是很大,地下水埋藏較淺.

2).剝蝕平原:主要是經(jīng)外力長(zhǎng)期剝蝕夷平所形成,通常地形面與巖層面不一致,松散堆積層很薄常有基巖裸露地表,分布面積一般不大.

3).堆積平原:主要是在地殼緩慢、穩(wěn)定下降的情況下，經(jīng)各種外力地質(zhì)作用的堆積填平所形成，一般分布范圍大、地形開闊平坦，松散堆積層很厚，地下水埋藏淺。第二節(jié)第四紀(jì)松散沉積物第四紀(jì)沉積物一般為不良地質(zhì)條件，常為滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

第四紀(jì)沉積物一般具有壓密固結(jié)程度低、結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差、承載力低、變形量大、透水性強(qiáng),部分對(duì)水很敏感等特點(diǎn)。第四紀(jì)的特點(diǎn)：1.人類的出現(xiàn)及人類文明的發(fā)展古猿→猿人→古人→新人→現(xiàn)代人階段石器→陶器→銅器→鐵器→計(jì)數(shù)機(jī)時(shí)代2.氣候發(fā)生了顯著降溫，并出現(xiàn)明顯冷暖波動(dòng)3.地殼活動(dòng)異?；钴S（喜馬拉雅山、火山）4.哺乳動(dòng)物為主的時(shí)代5.陸相沉積物廣泛發(fā)育且正在形成中

地球上的氣候一直呈波浪式發(fā)展,冷暖干濕相互交替,變化的周期長(zhǎng)短不一:大冰期與大間冰期,時(shí)間尺度為106-108年亞冰期與亞間冰期,時(shí)間尺度為105年副冰期與副間冰期,時(shí)間尺度為104年小冰期與小暖期,時(shí)間尺度為102-103年在地球歷史上曾發(fā)生過(guò)三次大冰期:

震旦紀(jì)大冰期（6億年前）;寒武—石炭紀(jì)大間冰期（3-6億年前）;

石炭---二迭紀(jì)大冰期(2-3億年前)；三迭—第三紀(jì)大間冰期(2—0.02億年前）；

第四紀(jì)大冰期(200萬(wàn)年前開始）。

第四紀(jì)五次亞冰期：序號(hào)距今萬(wàn)年歐洲中國(guó)

1

1.0冰后期

2

6.5玉木冰期

大理冰期

3

10里斯—玉木間冰期

4

23里斯冰期廬山冰期

5

30明德—里斯間冰期

6明德冰期大故冰期

7

70恭茲—明德間冰期

8恭茲冰期鄱陽(yáng)冰期

在玉木亞冰期中有五次副冰期，它們的時(shí)程在1--幾十萬(wàn)年，現(xiàn)在距玉木亞冰期的第五次副冰期結(jié)束已有一萬(wàn)年。在亞冰期氣溫比現(xiàn)在低8-12度；在亞間冰期氣溫比現(xiàn)在高5-10度。地質(zhì)時(shí)代氣候分期第四紀(jì)全新世(Q4)冰后期更新世晚更新世(Q3)玉木冰期里斯—玉木間冰期里斯冰期中更新世(Q2)民德—里斯間冰期民德冰期早更新世(Q1)民德—恭茲間冰期恭茲冰期恭茲—多腦間冰期多腦冰期第四紀(jì)沉積物成因分類

成因成因類型主導(dǎo)地質(zhì)作用風(fēng)化殘積殘積物物理、化學(xué)風(fēng)化作用重力堆積墜積物崩塌堆積物滑坡堆積物土溜較長(zhǎng)期的重力作用短促間發(fā)生的重力破壞作用大型斜坡塊體重力破壞作用小型斜坡塊體表面的重力破壞作用大陸流水堆積坡積物洪積物沖積物三角洲堆積（河—湖）物湖泊堆積物沼澤堆積物斜坡上雨水、雪水間有重力的搬運(yùn)、堆積作用短期內(nèi)大量地表水流搬運(yùn)、堆積作用長(zhǎng)期的地表水流沿河谷搬運(yùn)、堆積作用河水、湖水混合物堆積作用淺水型的靜水堆積作用潴水型的靜水堆積作用海水堆積濱海堆積物淺海堆積物深海堆積物三角洲堆積（河-海）物海浪及岸流的堆積作用淺海相動(dòng)蕩及靜水的混合堆積作用深海相靜水的堆積作用河水、海水混合物堆積作用地下水堆積泉水堆積物洞穴堆積物化學(xué)堆積作用及部分機(jī)械堆積作用機(jī)械堆積作用及部分化學(xué)堆積作用冰川堆積冰磧堆積物冰水堆積物冰磧湖堆積物固體狀態(tài)冰川的搬運(yùn)、堆積作用冰川中冰下水的搬運(yùn)、堆積作用冰川地區(qū)的靜水堆積作用風(fēng)力堆積風(fēng)積物風(fēng)-水堆積物風(fēng)的搬運(yùn)堆積作用風(fēng)的搬運(yùn)堆積作用后來(lái)又經(jīng)流水的搬運(yùn)堆積作用

第四紀(jì)沉積物和其他地質(zhì)歷史時(shí)期的沉積物不同，具有以下特征。①．陸地上第四紀(jì)沉積物除在特殊條件下固結(jié)堅(jiān)硬之外，一般呈松散狀態(tài)或半固結(jié)狀態(tài)。②．在松散堆積物中，生物化石保存較豐富，在海相地層中，微體生物遺體化石分布廣泛。③．第四紀(jì)陸相堆積物因受內(nèi)、外力地質(zhì)作用，地貌、巖石性質(zhì)、氣候，水文等因素影響，形成不同類型的堆積物，所以無(wú)論是在地層性質(zhì)、厚度以及空間分布上都多變化。有時(shí)在很短的距離內(nèi)，同一時(shí)代的堆積物，相變化較大，有時(shí)在同一層位中，所含的化石也很不穩(wěn)定第四紀(jì)堆積物在形成時(shí)，同時(shí)遭受外界營(yíng)力破壞，很難保存其原始狀態(tài)。由于地貌部位遭受到破壞，使得第四紀(jì)堆積物處于不同高度，增加了地層對(duì)比的困難。④．第四紀(jì)是人類出現(xiàn)與發(fā)展的時(shí)代。人類的活動(dòng)，給第四紀(jì)增添了光彩，給第四紀(jì)沉積物帶來(lái)明顯的特色。人類化石與文化遺址成為第四紀(jì)地層的重要標(biāo)志之一，是研究第四紀(jì)地質(zhì)的重要內(nèi)容第三節(jié)特殊土及其工程地質(zhì)性質(zhì)

我國(guó)幅員廣大，地質(zhì)條件復(fù)雜，分布土類繁多，工程性質(zhì)各異。有些土類，由于地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、物質(zhì)成分及次生變化等原因而各具有與一般土類顯著不同的特殊（不良）工程性質(zhì)，當(dāng)其作為建筑場(chǎng)地、地基及建筑環(huán)境時(shí)，如果不注意這些特點(diǎn)，并采取相應(yīng)的治理措施，就會(huì)造成工程事故。

特殊土：人們把這些具有特殊工程性質(zhì)的土稱為特殊土。特殊土分布的區(qū)域性：各種天然或人為形成的特殊土的分布，都有其一定的區(qū)域性。

在我國(guó)，具有一定分布區(qū)域和特殊工程意義的特殊土主要包括：

1).沿海及內(nèi)陸地區(qū)各種成因的軟土：

2).主要分布于西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)的黃土；

3).西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)的紅粘土；

4).主要分布于南方和中南地區(qū)的膨脹土；

5).主要分布于沿海及西北干旱區(qū)的鹽漬土;

6).高緯度、高海拔地區(qū)的多年凍土以及人工填土和污染土等。液限wL：流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分界含水量稱液限；塑限wp：可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間分界含水量稱塑限；縮限ws：半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量稱縮限。

塑性指數(shù)Ip是指液限和塑限的差值（省去%號(hào)），即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，用Ip表示。

液性指數(shù)IL:是指粘性土的天然含水量與塑限的差值除以塑性指數(shù)，用IL表示。即孔隙比e：土中孔隙體積與土顆粒體積之比一.軟土軟土：泛指淤泥及淤泥質(zhì)土，是第四紀(jì)后期于沿海地區(qū)的濱海相、瀉湖相、三角洲相和溺谷相；內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖相和沖積洪積沼澤相等靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟粘性土。

分類1：當(dāng)e>=1.5時(shí)，稱淤泥；當(dāng)1.5＞e＞=1.0時(shí)，稱淤泥質(zhì)土。它是淤泥與一般粘性土的過(guò)渡類型；

分類2：當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量[5%，10%]，稱有機(jī)質(zhì)土；當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量（10%，60%]時(shí)稱泥炭質(zhì)土；當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量（﹥60%，）時(shí)，稱為泥炭。泥炭是未充分分解的植物遺體堆積而成的一種高有機(jī)土，呈深褐-黑色。其含水量極高，壓縮性很大且不均勻，往往以?shī)A層或透鏡體構(gòu)造存在于一般粘性土或淤泥質(zhì)土層中，對(duì)工程極為不利。

1.軟土的特征：

顏色—多為灰綠、灰黑色，用手摸有滑膩感，能染指，有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)，有腥臭味；主要粒度成分—粘粒及粉粒，粘粒含量高達(dá)60%～70%；礦物成分—除粉粒中的石英、長(zhǎng)石、云母外，粘粒中的粘土礦物主要是伊利石，高嶺石次之；常有一定量的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)8%～9%；

結(jié)構(gòu)構(gòu)造----具有曲型的海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)；一般具有層理構(gòu)造。

2.軟土的不良工程性質(zhì)

1）孔隙比大（e>1.0）、含水量高（w〉Il）2）軟土透水性差、壓縮性高、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)3）強(qiáng)度低，且隨排水條件變化大4）軟土具有觸變性，在動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)破壞強(qiáng)度降低呈流動(dòng)狀態(tài)。5）軟土具有流變性，在較小荷載長(zhǎng)期作用下變形不斷增長(zhǎng)而破壞。

1).換土墊層法

2).反壓護(hù)道法

3).排水固結(jié)法（砂井排水、塑料板排水）

4).強(qiáng)夯法、振沖法、擠密樁法(砂石樁、石灰樁、土樁和灰土樁)

5).人工降排水

6).高壓噴射注漿法、深層攪拌法和灌漿法

7).土工織物加固法等。

3.公路常用的軟土地基加固與處理方法二.黃土

黃土是第四紀(jì)以來(lái)，在干旱、半干旱氣候條件下，陸相沉積的一種特殊土。

1.黃土的主要特征：

1).顏色—淡黃、褐色或灰黃色：

2).顆粒組成—粉粒為主，約占60%～70%；粘粒含量較少，一般僅占10％-20％；

3).含有碳酸鹽、硫酸鹽及少量易溶鹽等多種可溶鹽；

4).結(jié)構(gòu)疏松孔隙比大，一般在1．0左右，且具有肉眼可見的大孔隙；孔隙度一般為33%～64%；質(zhì)地均一無(wú)層理，但具有柱狀節(jié)理和垂直節(jié)理。296-50

粉粒約占60~70%，其次是砂粒和粘粒。黃土的粒度成分

2。黃土的分類:

黃土按其成因可分為原生黃土和次生黃土。一般認(rèn)為，具有上述典型持征，沒(méi)有層理的風(fēng)成黃土為原生黃土。原生黃土經(jīng)過(guò)水流沖刷、搬運(yùn)和重新沉積而形成的為次生黃土。次生黃土有坡積、洪積、沖積、坡積-洪積、沖積-洪積及冰水沉積等多種類型。它一般不完全具備上述黃土特征，具有層理，并含有較多的砂粒以至細(xì)礫，故也稱為黃土狀土。

在天然含水量時(shí),呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)，具有較高的強(qiáng)度和低的或中等偏低的壓縮性，但遇水浸濕后，有的即使在其自重作用下也會(huì)發(fā)生劇烈而大量的沉陷(稱為濕陷性)，強(qiáng)度也隨之迅速降低。而有些地區(qū)的黃土卻并不發(fā)生濕陷。

可見，同是黃土，但遇水浸濕后的反應(yīng)卻有很大差別。凡天然黃土在上覆土的自重壓力作用下，或在上覆土的自重壓力與附加壓力共同作用下，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉的，稱為濕陷性黃土。否則，稱為非濕陷性黃土。而非濕陷性黃土的工程性質(zhì)接近一般粘性土。因此，分析、判別黃土是否屬于濕陷性的、其濕陷性強(qiáng)弱程度、地基濕陷類型和濕陷等級(jí)，是黃土地區(qū)工程勘察與評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題。

同時(shí)，由于黃土形成的地質(zhì)年代和所處的自然地理環(huán)境不同，其組成與結(jié)構(gòu)特征及工程特征又有明顯的差異。我國(guó)黃土按形成年代的早晚，有老黃土和新黃土之分。黃土形成年代愈久，由于鹽分溶濾較充分，固結(jié)成巖程度大，大孔結(jié)構(gòu)退化，土質(zhì)愈趨密實(shí)，強(qiáng)度高而壓縮性小，濕陷性減弱甚至不具濕陷性。反之，形成年代愈短，其特性適相反。

時(shí)代地層的劃分說(shuō)明全新世（Q4）黃土黃土狀土一般具濕陷性晚更新世（Q3）黃土馬蘭黃土中更新世（Q2）黃土離石黃土上部部分土層具濕陷性早更新世（Q1）黃土午城黃土不具濕陷性注：全新世（Q4）黃土包括濕陷性

黃土和新近堆積

黃土黃土：干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物。分布:我國(guó)西北及華北地區(qū),面積約63萬(wàn)km2。3。天然狀態(tài)下的工程地質(zhì)性質(zhì)1）、塑性較弱，塑性指數(shù)多在8－14之間。2）、含水較少，天然含水量一般在10－25％之間。高原Q3馬蘭黃土含水量還低，11－20％，甚至有低于10％的。河谷階地Q4黃土含水略高，常為15－25％。3）、密實(shí)程度很差，孔隙較大，孔隙率高，常為45－55％(孔隙比0.8－1.1)，干容重常僅1.3－1.5克／厘米3。

4）、透水性較強(qiáng)，由于大孔和垂直節(jié)理發(fā)育，故透水性比粒度成分相類似的一般粘性土要強(qiáng)得多，常具中等透水性(滲透系數(shù)超過(guò)l米／天)。但具有明顯的各向異性，垂直方向比水平方向要強(qiáng)得多，滲透系數(shù)可大數(shù)倍甚至數(shù)十倍。

5）、強(qiáng)度較高。盡管孔隙率很高，但壓縮性仍屬中等，抗剪強(qiáng)度較高。但新近堆積黃土(Q4)土質(zhì)松軟，強(qiáng)度低，壓縮性高。6）、黃土的濕陷性：天然黃土在一定的壓力作用下，浸水后產(chǎn)生突然明顯的下沉現(xiàn)象，稱為濕陷。它不同于一般意義土的壓縮。

附：

濕陷是在一定壓力作用下，由于水的滲入而使土的連結(jié)顯著減弱的一種特殊變形。一般壓縮變形：是隨荷重的增加，使變形量增大，而水對(duì)連接阻力的減小是不顯著的，壓縮變形是逐漸進(jìn)行的，而且過(guò)程較長(zhǎng)。濕陷變形：是在荷重沒(méi)有變化的情況下，由于水的滲入而使連結(jié)阻力顯著減弱，致使?jié)裣萸昂筮B接變化很大，所以濕陷變形往往在較短時(shí)間內(nèi)形成，且變形量很大。

濕陷發(fā)生在自重壓力和建筑物的附加壓力下，稱為非自重濕陷；即濕陷起始?jí)毫?gt;自重壓力

黃土發(fā)生濕陷的條件：黃土內(nèi)部疏松結(jié)構(gòu)、水的浸入和一定的附加壓力是引起濕陷的內(nèi)在、外部條件。

黃土濕陷發(fā)生在一定的壓力下，稱濕陷起始?jí)毫?/p>

濕陷發(fā)生在黃土的飽和自重壓力下稱為自重濕陷；即濕陷起始?jí)毫?lt;自重壓力

4

.

影響濕陷性的因素

黃土的天然含水量：一般來(lái)講含水量低，濕陷性強(qiáng)，含水量高，濕陷性弱，一般含水量超過(guò)25％時(shí)就不再具有濕陷性了。黃土的形成年代：黃土越老，濕陷性越弱，老黃土不具有濕陷性了。

黃土的密實(shí)程度：黃土越密實(shí)，濕陷性越弱。因此可以采取相應(yīng)的措施，改善濕陷性黃土的工程性質(zhì)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：具體來(lái)講：

1）。根據(jù)對(duì)黃土的微結(jié)構(gòu)的研究，黃土中骨架顆粒的大小、含量和膠結(jié)物的聚集形式，對(duì)于黃土濕陷性的強(qiáng)弱有著重要的影響。骨架顆粒愈多，彼此接觸，則粒間孔隙大，膠結(jié)物含量較少，成薄膜狀包圍顆粒，粒間連結(jié)脆弱，因而濕陷性愈強(qiáng)；相反，骨架顆粒較細(xì)，膠結(jié)物豐富，顆粒被完全膠結(jié)，則粒間連結(jié)牢固，結(jié)構(gòu)致密，濕陷性弱或無(wú)濕陷性。

2）．黃土中粘土粒的含量愈多，并均勻分布在骨架顆粒之間，則具有較大的膠結(jié)作用，土的濕陷性愈弱

3）．黃土中的鹽類，如以較難溶解的碳酸鈣為主而具有膠結(jié)作用時(shí)，濕陷性減弱，而石膏及易溶鹽含量愈大，土的濕陷性愈強(qiáng)。4）．影響黃土濕陷性的主要物理性質(zhì)指標(biāo)為天然孔隙比和天然含水量。當(dāng)其它條件相同時(shí)，黃土的天然孔隙比愈大，則濕陷性愈強(qiáng)。實(shí)際資料表明；西安地區(qū)的黃土，如e＜0.9，則一般不具濕陷性或濕陷性很?。惶m州地區(qū)的黃土，如e＜0.86，則濕陷性一般不明顯。黃土的濕陷性隨其天然含水量的增加而減弱。5）．在一定的天然孔隙比和天然含水量情況下，黃土的濕陷變形量將隨浸濕程度和壓力的增加而增大，但當(dāng)壓力增加到某一個(gè)定值以后，濕陷量卻又隨著壓力的增加而減少。

6）．黃土的濕陷性從根本上與其堆積年代和成因有密切關(guān)系。充分反映了我國(guó)黃土的地層年代劃分及其濕陷性特征。按成因而言，

風(fēng)成的原生黃土及暫時(shí)性流水作用形成的洪積、坡積黃土均具有的孔隙性，且可溶鹽未及充分溶濾，故均具有較大的濕陷性。而沖積黃土一般濕陷性較小或無(wú)濕陷性。對(duì)于同一堆積年代和成因的黃土的濕陷性強(qiáng)烈程度還與其所處環(huán)境條件有關(guān)。如在地貌上的分水嶺地區(qū)，地下水位深度愈大的地區(qū)的黃土，濕陷性愈大；埋藏深度愈小而土層厚度愈大的，濕陷影響愈強(qiáng)烈。5.防治黃土濕陷的措施

①.采用物理、化學(xué)等方法，提高黃土強(qiáng)度，降低孔隙度，加強(qiáng)其內(nèi)部聯(lián)結(jié)如：

Ⅰ.

強(qiáng)夯法；Ⅱ.

擠密法

②.防排水。包括排除地表水和地下水。

③.換填法。在濕陷性黃土層不厚(1～3m)，下面又是硬土層或基巖。換填的土是砂夾卵石，回填厚度每層15cm，填后澆水再夯實(shí)。

④.預(yù)浸水法

⑤.深層浸水法三.膨脹土

1。概念：

膨脹土是指含有大量的強(qiáng)親水性粘土礦物成分，具有顯著的吸水膨脹和失水收縮、且脹縮變形往復(fù)可逆的高塑性粘土。它一般強(qiáng)度較高，壓縮性低，易被誤認(rèn)為工程性能較好的土，但由于具有膨脹和收縮特性，在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建筑，如果不采取必要的設(shè)計(jì)和施工措施，會(huì)導(dǎo)致大批建筑物的開裂和損壞，并往往造成坡地建筑場(chǎng)地崩塌、滑坡、地裂等嚴(yán)重的不穩(wěn)定因素。分布：我國(guó)是世界上膨脹土分布廣、面積大的國(guó)家之一，據(jù)現(xiàn)有資料在廣西、云南、湖北、河南、安微、四川、河北、山東、陜西、浙江、江蘇、貴州和廣東等地均有不同范圍的分布。2.

膨脹土的特性

1).

顏色：呈黃、黃褐、灰白、花斑(雜色)和棕紅色

2).

膨脹土是一種粘性土，具有明顯的吸水膨脹軟化、失水收縮開裂特性；自由膨脹量一般超過(guò)40％，也有超過(guò)100％的。天然孔隙比小，變化范圍常在0.50－0.80之間。

3).粒度成分以粘粒為主；粘粒含量多達(dá)35％-85%。其中粒徑＜0.002mm的膠粒含量一般也在30％－40％范圍。液限一般為40％－50％。塑性指數(shù)多在22－35之間。天然含水量接近或略小于塑限，故一般呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。

4).主要礦物成分-蒙脫石、伊利石，具有強(qiáng)烈的親水性、快速崩解性、弱的抗風(fēng)化性；

5）.反復(fù)脹縮，強(qiáng)度衰減，導(dǎo)致其上的工程建筑物開裂、下沉、失穩(wěn)破壞。膨脹土在天然條件下一般處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，強(qiáng)度較高，壓縮性較低。當(dāng)膨脹土的含水量劇烈增大或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)時(shí)，土體強(qiáng)度會(huì)驟然降低，壓縮性增高。這顯然是由于土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力都相應(yīng)減小及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞的緣故。

6）.

膨脹土中各種成因的裂隙十分發(fā)育；近地表部位常有不規(guī)則的網(wǎng)狀裂隙。裂隙面光滑，呈蠟狀或油脂光澤，時(shí)有擦痕或水跡，并有灰白色粘土(主要為蒙脫石或伊里石礦物)充填，在地表部位常因失水而張開，雨季又會(huì)因浸水而重新閉合。

7）.早期(第四紀(jì)以前或第四紀(jì)早期)生成的膨脹土具有超固結(jié)性。膨脹土剖面

膨脹土分類野外地質(zhì)特征主要粘土礦物成分粘粒含量（％）自由膨脹率（％）脹縮總率（％）強(qiáng)膨脹土灰綠、灰白色，粘土細(xì)膩，滑感極強(qiáng)，網(wǎng)狀裂隙極發(fā)育，極易風(fēng)化呈細(xì)粒狀、鱗片狀蒙脫石伊利石>50>90＞4中等膨脹土以棕、紅、灰色為主，粘土含有少量粉砂，滑感較強(qiáng)，裂隙較發(fā)育，易風(fēng)化呈碎粒狀，含鈣質(zhì)結(jié)核蒙脫石、伊利石35～5065～902～4弱膨脹土以黃、褐色為主，粘土含有較多粉砂，裂隙發(fā)粒，有滑感，易風(fēng)化呈碎石狀，含有較多鈣質(zhì)結(jié)核或鈣盤蒙脫石、伊利石、高嶺石30～3540～650.7～2.03.膨脹土的膨脹等級(jí)

4。防治措施：

①.為防止邊坡變形，首先要根據(jù)路基工程地質(zhì)條件，合理確定路塹邊坡形式。一般情況下，膨脹土邊坡要求一坡到頂，坡腳設(shè)置側(cè)溝平臺(tái)；

②.采取一定的排水措施，防止地表水滲入坡體；

③.支擋措施：設(shè)抗滑擋墻、抗滑樁、片石垛、填土反壓等；

④.坡面防護(hù)措施：常用的有植物防護(hù)和骨架防護(hù)。四.鹽漬土

1.概念：巖石在風(fēng)化過(guò)程中分離出少量的易溶鹽類（氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽），易溶鹽被水流帶至江河、湖泊洼地或隨水滲入地下溶入地下水中，當(dāng)?shù)叵滤赝翆拥拿?xì)管升高至地表或接近地表，經(jīng)蒸發(fā)作用水中鹽分分離出來(lái)聚集于地表或地表下土層中，當(dāng)土層中易溶鹽的含量大于0.5%時(shí)，這種土成為鹽漬土。概念一：土層中易溶鹽的含量大于0.5%時(shí)，這種土一般可稱為鹽漬土。概念二：新疆地方規(guī)范規(guī)定：在公路工程中，地表面以下1米內(nèi)易溶鹽（綠化鈉、硫酸鈉、硫酸鎂；中溶鹽：硫酸鈣；難溶鹽：碳酸鈣）含量平均大于0.3%的土為鹽漬土。

2.鹽漬土的形成條件

1）.地下水的礦化度較高，有充分鹽分的來(lái)源。

2).地下水埋藏較淺，毛細(xì)作用能達(dá)到地表或接近地表，有被蒸發(fā)作用影響的可能。

3).氣候比較干燥，一般年降雨量小于蒸發(fā)量的地區(qū)，易形成鹽漬土。3.鹽漬土的鹽漬程度分類

鹽漬土名稱細(xì)粒土土層的平均含鹽量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）粗粒土通過(guò)10mm篩孔土的平均含鹽量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）氯鹽漬土及亞氯鹽漬土硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土氯鹽漬土及亞氯鹽漬土硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土弱鹽漬土0.3～10.3～0.52～50.5～1.5中鹽漬土1～50.5～25～81.5～3強(qiáng)鹽漬土5～82～58～103～6過(guò)鹽漬土>8>5>10>64.鹽漬土的不良工程性質(zhì)

1).鹽漬土的膨脹性（鹽漲性）：

硫酸鹽沉淀結(jié)晶時(shí)，體積增大，脫水時(shí)體積縮小。干旱地區(qū)日溫差較大。由于溫度的變化，硫酸鹽的體積時(shí)縮時(shí)脹，致使土體結(jié)構(gòu)疏松。

2).鹽漬土的濕陷性和水穩(wěn)性（溶陷性）：

水對(duì)鹽漬土的穩(wěn)定性影響很大，在潮濕的情況下，一般均表現(xiàn)為吸濕軟化，使穩(wěn)定性降低。

3).鹽漬土的力學(xué)性質(zhì)：鹽漬土的強(qiáng)度與土的含水量關(guān)系密切，含水量較低且含鹽量較高時(shí)，土的強(qiáng)度就較高，反之較低

4).鹽漬土的壓實(shí)性：當(dāng)土中的含鹽量增大時(shí)，其最佳密度逐漸減小，當(dāng)含鹽量超過(guò)—定限度時(shí)，就不易達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)密度

5).鹽漬土中的有害毛細(xì)水作用：鹽漬土中的毛細(xì)水上升能直接引起地基土的浸濕軟化和次生鹽漬化，進(jìn)而使土的強(qiáng)度降低，產(chǎn)生鹽脹、凍脹等病害。

附：1.鹽漬土的物理性質(zhì)

1）.鹽漬土的含水量

鹽漬土中含有大量的易溶鹽。在自然條件下部分溶解在土中的水份里，當(dāng)含鹽量超過(guò)飽和濃度時(shí)，多余部分鹽則以固體形態(tài)存在于土中，溶解在水份里的鹽并不能協(xié)同土顆粒起骨架作用。而現(xiàn)在的含水量測(cè)定方法（烘干法）把土中含鹽的“水溶液”，當(dāng)作純水考慮，這就使土中的“固相”增加，“液相”減少，根據(jù)土的三相圖求得的計(jì)算指標(biāo)與實(shí)際有出入，如干密度偏大，飽和度偏小等。在目前尚無(wú)新的測(cè)試方法的情況下，鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院建議將氯鹽漬土的實(shí)測(cè)含水量折算為“含液量”來(lái)考慮。所謂“含液量”是指圖中的水溶液質(zhì)量與土和固體鹽的質(zhì)量比。

2）.氯鹽漬土的可塑性

研究資料表明,液、塑限隨含鹽量的增加而降低，有色西安勘察院對(duì)察爾汗鹽湖區(qū)的氯鹽漬土進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，土的可溶鹽含量為6%-10%,進(jìn)行了洗鹽（自來(lái)水和蒸餾水各洗三遍）及未洗鹽的可塑性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)未洗鹽的土其液限含水量平均值比洗鹽后的土小2%-3%,塑限含水量小1%-2%。另外人工配置的含鹽量的試驗(yàn)也表明含鹽量越大，土的可塑性越

3).硫酸鹽漬土的膨脹性

硫酸鹽漬土的膨脹性（又稱鹽脹）是硫酸鹽漬土一項(xiàng)重要的工程性質(zhì)，硫酸鹽沉淀結(jié)晶時(shí)，體積增大，脫水時(shí)體積縮小，致使原有土體結(jié)構(gòu)破壞而疏松。土中硫酸鈉含量、溫度變化以及含水量及密度等是影響硫酸鹽漬土的膨脹變形的主要因素。a）含水量水是硫酸鈉結(jié)晶膨脹的首要條件，無(wú)水或過(guò)飽和的硫酸鈉在低溫條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硫酸鈉時(shí)需要10個(gè)水分子，所需的水分約為自身重量的1.3倍。在硫酸鹽漬土中，肉眼鑒定為較干的土?xí)r，往往實(shí)測(cè)的含水量卻比較大，這主要是結(jié)晶水被烘干的緣故。所以用烘干法測(cè)定硫酸鹽漬土的含水量存在一定問(wèn)題，可用計(jì)算方法修正。

b)含鹽量

土中硫酸鈉含量的多少是決定硫酸鹽漬土膨脹程度的主要因素，一般認(rèn)為含鹽量在2%以內(nèi)時(shí)因膨脹帶來(lái)的危害性較小。試驗(yàn)表明：土中硫酸鹽含量小于2%時(shí)一般路基完好，高于這個(gè)含量膨脹量迅速增加。c)溫度

在土中含水量、含鹽量等具備膨脹的條件下，溫度是促使土體膨脹的決定因素，試驗(yàn)表明，一般在正溫150C左右開始有膨脹反映，至負(fù)60C冰點(diǎn)附近時(shí)膨脹量達(dá)到最大值，在這個(gè)溫度變化相應(yīng)的范圍內(nèi)，膨脹反映速度最快，一般能完成膨脹量的90%以上，若溫度繼續(xù)下降，膨脹增量也不再明顯增加。西北干旱地區(qū)晝夜溫差大，硫酸鹽的體積時(shí)而增大，時(shí)而縮小。尤其在冬季，由于溫度下降幅度較大，土體膨脹破壞也特別厲害。4).碳酸鹽對(duì)土的膨脹影響碳酸鹽中含有大量吸附性陽(yáng)離子，遇水時(shí)便于膠體顆粒相互作用，在膠體顆粒和粘土顆粒周圍形成結(jié)合水膜，減少了顆粒間的粘聚力，使其互相分離，引起土體膨脹。試驗(yàn)表明，當(dāng)土中碳酸鈉含量超過(guò)0.5%時(shí)，其膨脹量即顯著增大。5).氯鹽漬土的吸濕性氯鹽漬土內(nèi)含有較多的一價(jià)鈉離子，一價(jià)鈉離子的水解半徑大，水化能力強(qiáng)，在其周圍可形成較厚的水化薄膜，因此使鹽漬土具有較強(qiáng)的吸濕性和飽水性。這種現(xiàn)象也叫“泛潮”。影響吸濕性的因素很多，如降雨、氣壓、風(fēng)、溫度、濕度等，但主要因素是空氣中的相對(duì)濕度，據(jù)觀測(cè)一般泛潮時(shí)的相對(duì)濕度在40%以上。２．鹽漬土地基處理方法浸水預(yù)溶法、強(qiáng)夯法、浸水預(yù)溶＋強(qiáng)夯法、換土墊層法、降低地下水位法、碎石樁法等。鹽漬土公路鹽脹五.紅粘土

1.概念：紅粘土是碳酸鹽類等巖石在熱帶、亞熱帶特定的濕熱氣候條件下，經(jīng)歷了不同程度的紅土化作用而形成的一種含較多粘粒，富含鐵鋁氧化物膠結(jié)的紅色粘性土、粉土。

紅粘土及次生紅粘土廣泛分布于我國(guó)的云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的低山、丘陵地帶頂部和山間盆地、洼地、緩坡及坡腳地段。黔、桂、滇等地古溶蝕地面上堆積的紅粘土層，由于基巖起伏變化及風(fēng)化深度的不同，造成其厚度變化極不均勾．常見為5－8m，最薄為0.5m，最厚為20m。在水平方向常見咫尺之隔，厚度相差達(dá)10