第10章：特殊土地基

第10章：特殊土地基特殊土：由于地理環(huán)境、地形高差、氣溫、雨量、地質(zhì)成因和地質(zhì)歷史的不同，加上土的物質(zhì)成分和次生變化等多種因素，形成了就有特殊性質(zhì)的土。包括：軟土、濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土等§10.1濕陷性黃土黃土：午城黃土（Q1）、離石黃土（Q2）、馬蘭黃土（Q3）、黃土狀土（Q4）（200~300kPa）濕陷性黃土、非濕陷性黃土、自重濕陷性黃土、非自重濕陷性黃土分布隴西、關(guān)中、山西、河南、冀魯、北部邊緣地區(qū)，包括晉陜寧與河西走廊地區(qū)。濕陷性黃土：在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并發(fā)生顯著附加下沉的黃土。濕陷性黃土主要為馬蘭黃土和黃土壯土。非濕陷性黃土：在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)不破壞，并無顯著附加下沉的黃土。自重濕陷性黃土：在上覆土的自重壓力下受水浸濕發(fā)生濕陷的濕陷性黃土非自重濕陷性黃土：在大于上覆土的自重壓力下（包括附加壓力和土的自重壓力）受水浸濕發(fā)生濕陷的濕陷性黃土濕陷性黃土的物理力學(xué)性質(zhì)一般呈黃色或褐黃色；以粉粒為主，粉粒含量一般大于60%；含水率低，一般ω為10%~20%；孔隙比大，通常e>1.0

天然密度小，ρ為1.4~1.65g/cm2；塑性指數(shù)偏低，IP為7~13，屬粉土或粉質(zhì)粘土富含碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶鹽類。濕陷性黃土地基的有關(guān)參數(shù)⑴濕陷系數(shù)的測定非濕陷性黃土濕陷性黃土分級加載：在0～200kPa壓力以內(nèi)，每級增量宜為50kPa；大于200kPa壓力，每級增量宜為100kPa

測定濕陷系數(shù)的壓力，應(yīng)自基礎(chǔ)底面（如基底標(biāo)高不確定時，自地面下1.5m）算起：10m以內(nèi)的土層應(yīng)用200kPa，10m以下至非濕陷性土層頂面，應(yīng)用其上覆土的飽和自重壓力（當(dāng)大于300kPa時，仍應(yīng)用300kPa）。當(dāng)基底壓力大于300kPa時，宜按實際壓力測定的濕陷系數(shù)值判定黃土濕陷性。對壓縮性較高的新近堆積黃土，基底下5m以內(nèi)的土層宜用100～150kPa，5～10m和10m以下至非濕陷性土層頂面，應(yīng)分別用200kPa和上覆土的飽和自重壓力?！稘裣菪渣S土地區(qū)建筑規(guī)范》GBJ25—90⑵濕陷起始壓力psh(kPa)

施加壓力低于psh時，黃土浸水也只產(chǎn)生壓縮變形，不出現(xiàn)濕陷，或在p-δs曲線中δs=0.015所對應(yīng)的壓力。濕陷系數(shù)或濕陷起始壓力的測定室內(nèi)壓縮試驗①單線法壓縮試驗：應(yīng)在同一取土點的同一深度處，至少取5個環(huán)刀試樣，均在天然濕度下分級加荷，分別加至不同的規(guī)定壓力，下沉穩(wěn)定后浸水，至濕陷穩(wěn)定為止②雙線法壓縮試驗：應(yīng)在同一取土點的同一深度處，取2個環(huán)刀試樣，一個在天然濕度下分級加荷；另一個在天然濕度下加第一級荷載，下沉穩(wěn)定后浸水、至濕陷穩(wěn)定，再分級加荷。分級加荷：在0～150kPa壓力以內(nèi)，每級增量為25～50kPa；在150kPa壓力以上，每級增量為50～100kPa。每級加荷后和快速分級加荷最后一級的下沉穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，為每隔1h的下沉量不大于0.01mm。濕陷性黃土壓縮實驗曲線（雙線法）P-hpP-hp’P-δs⑶計算自重濕陷量△zs（cm）式中δzsi——第i層土在上覆土的飽和（sr＞0.85）自重壓力下的自重濕陷系數(shù)；

hi——第i層土的厚度（cm）；

n——總計算厚度內(nèi)濕陷土層數(shù)目，從天然地面算起至下全部濕陷土層底面，δzs<0.015土層不累計。

β0——因土質(zhì)地區(qū)而異的修正系數(shù)。對隴西地區(qū)可取1.5，對隴東陜北地區(qū)可取1.2，對關(guān)中地區(qū)可取0.9，對其它地區(qū)可取0.5。式中δsi——第i層土的濕陷系數(shù)；

hi——第i層土的厚度（cm）；

β——考慮地基土的側(cè)向擠出和浸水幾率等因素的修正系數(shù)。基底下0～5m深度內(nèi)，β＝1.5；5～10m，β＝1；在非自重濕陷性黃土場地，可不計算；在自重濕陷性黃土場地，可按β0值取用。⑷總濕陷量△ｓ（cm）

總濕陷量應(yīng)自基礎(chǔ)底面（初步勘察時，自地面下1.5m）算起：在非自重濕陷黃土場地，累計至基底下10m（或壓縮層）深度止；在自重濕陷性黃土場地，累計至非濕陷性土層頂面止。其中濕陷系數(shù)δs（10m下為δzs）小于0.015的土層不應(yīng)累計。濕陷性黃土地基的評價⑴濕陷性的判別非濕陷性黃土，濕陷性黃土⑶建筑場地的濕陷類型⑷濕陷性黃土的濕陷等級非自重濕陷性黃土

自重濕陷性黃土⑵濕陷程度的判別陷性性輕微中等強(qiáng)烈計算自重濕陷量

總濕陷量mm非自重濕陷場地自重濕陷場地Δzs≤7070<Δzs≤350Δzs>350Δs≤300300<Δs≤700Δs>700I（輕微）II（中等）III（嚴(yán)重）II（中等）※II或IIIIII（嚴(yán)重）——III（嚴(yán)重）Ⅳ（很嚴(yán)重）濕陷類型〖例9-1〗山西地區(qū)某百貨商場擬建新的百貨大樓，地基為黃土，基礎(chǔ)埋深為1.0m。巖土工程勘察報告結(jié)果如表所示。判別該地基是否為自重濕陷性黃土場地，并判別地基的濕陷等級。※注：當(dāng)Δs>600，Δzs>300時，可判為Ⅲ級，其他判為Ⅱ級土層編號12345土層厚度(h/m)自重濕陷系數(shù)δzs濕陷系數(shù)δs1.750.0130.0164.250.020.0283.800.0190.0264.350.0160.0212.100.0090.014〖解〗⑴計算自重濕陷量先判斷自重濕陷性，1、5層為非自重濕陷性土層（山西）因故為自重濕陷性黃土場地土層編號12345土層厚度(h/m)自重濕陷系數(shù)δzs濕陷系數(shù)δs1.750.0130.0164.250.020.0283.800.0190.0264.350.0160.0212.100.0090.014⑵計算總濕陷量β基底下5m內(nèi)取1.5；5～10m取1，10m下按β0取值，取0.5。據(jù)Δzs及Δs查表可確定該地基為Ⅱ級濕陷性黃土地基的工程措施⑴地基處理消除地基的全部或部分濕陷量，或采用基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)穿透全部濕陷性土層。（墊層法、夯實法、擠密法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法、化學(xué)加固法等）；⑵防水措施做好整個建筑場地的防水、排水工作；⑶結(jié)構(gòu)措施減小建筑物的不均勻沉降，或使結(jié)構(gòu)適應(yīng)地基的變形。①選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系和基礎(chǔ)型式；②加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性與空間剛度；③預(yù)留適應(yīng)沉降的凈空。§10.2膨脹土地基定義：指粘粒成分主要由強(qiáng)親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特征的粘性土。

危害：膨脹土一般強(qiáng)度較高，壓縮性低，容易被誤認(rèn)為是良好的天然地基。實際上，它具有較強(qiáng)烈的膨脹和收縮變形性質(zhì)。

(a)山墻對稱斜裂縫

(b)外縱墻水平裂縫

(c)墻面交叉裂縫

分布特征：膨脹土多出露于二級或二級以上的河谷階地、山前和盆地邊緣及丘陵地帶，一般地形坡度平緩，無明顯的天然陡坎。物理性質(zhì)特征：膨脹土的粘粒含量很高，粒徑小于0.002mm的膠體顆粒含量往往超過20%，塑性指數(shù)IP＞17，且多在22～35之間；天然含水量與塑限接近，液性指數(shù)IL常小于零，呈堅硬或硬塑狀態(tài)；膨脹土的顏色有灰白、黃、黃褐、紅褐等色，并在土中常含有鈣質(zhì)或鐵錳質(zhì)結(jié)核

裂隙特征：膨脹土中的裂隙發(fā)育，有豎向、斜交和水平裂隙三種。

膨脹土的一般特征膨脹土的工程特性指標(biāo)⑴自由膨脹率：將人工制備的烘干樣浸泡于水中，經(jīng)充分吸水膨脹穩(wěn)定后所增加的體積與原體積之比，稱為自由膨脹率。⑵膨脹率：在一定壓力下，浸水膨脹穩(wěn)定后，試樣增加的高度與原高度之比。⑷線縮率：指土樣的垂直收縮變形與原始高度之比。⑶膨脹力pe

:指原狀土樣在體積不變的條件下，由于浸水產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力，由膨脹力試驗測定。⑸收縮系數(shù)：在直線收縮階段，線縮率與含水量的改變值之比。⑹縮限ωs膨脹土地基的評價⑴膨脹土的判別⑵膨脹潛勢：自由膨脹率能綜合反映親水性礦物成分、顆粒組成、膨脹特征及其危害程度。

當(dāng)具有如前所述膨脹土的一般特征，且自由膨脹率δef≥40%的土，應(yīng)判定為膨脹土。脹縮潛勢自由膨脹率（%）弱40≤δef＜65中65≤δef＜90強(qiáng)δef≥90⑶膨脹土地基的脹縮等級膨脹土地基脹縮等級

地基脹縮等級分級脹縮變形量（mm）Ⅰ15＜sc＜35Ⅱ35＜sc＜70Ⅲsc≥70地基土的脹縮變形量⑴建筑設(shè)計措施①場址選擇②總平面布置③單體建筑設(shè)計⑵結(jié)構(gòu)設(shè)計措施①上部結(jié)構(gòu)方面②基礎(chǔ)設(shè)計方面③地基處理⑶施工措施膨脹土地基的工程措施

場址選擇應(yīng)符合下列要求：一、具有排水暢通或易于進(jìn)行排水處理的地形條件；二、避開地裂、沖溝發(fā)育和可能發(fā)生淺層滑坡等地段；三、坡度小于14°，并有可能采用分級低擋土墻治理的地段；四、地形條件比較簡單，土質(zhì)比較均勻、脹縮性較弱的地段；五、盡量避開地下溶溝、溶槽發(fā)育、地下水變化劇烈的地段?？偲矫嬖O(shè)計宜符合下列要求：一、同一建筑物地基土的分級變形量之差，不宜大于35mm；二、豎向設(shè)計宜保持自然地形，避免大挖大填；三、挖方和填方地基上的磚混結(jié)構(gòu)房屋，應(yīng)考慮挖填部分土中水分變化所造成的危害；四、應(yīng)考慮場地內(nèi)排水系統(tǒng)的管道滲水或排水不暢對建筑物升降變形的影響；五、對變形有嚴(yán)格要求的建筑物，應(yīng)布置在膨脹土埋藏較深、脹縮等級較低或地形較平坦的地段。單體建筑設(shè)計：

建筑物體型應(yīng)力求簡單，并控制房屋長高比，必要時可采用沉降縫分隔措施隔開。屋面排水宜采用外排水，雨水管不應(yīng)布置在沉降縫處，在雨水量較大地區(qū)，應(yīng)采用雨水明溝或管道進(jìn)行排水。做好室外散水和室內(nèi)地面的設(shè)計，根據(jù)脹縮等級和對室內(nèi)地面的使用要求，必要時可增設(shè)石灰焦碴隔熱層、碎石緩沖層，對Ⅲ級膨脹土地基和使用要求特別嚴(yán)格的地面，可采取混凝土配筋地面或架空地面。上部結(jié)構(gòu)方面：應(yīng)選用整體性好，對地基不均勻脹縮變形適應(yīng)性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，而不宜采用磚拱結(jié)構(gòu)、無砂大孔混凝土砌塊或無筋中型砌塊等對變形敏感的結(jié)構(gòu)。對磚混結(jié)構(gòu)房屋，可適當(dāng)設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，并注意加強(qiáng)較寬的門窗洞口部位和底層窗臺砌體的剛度，提高其抗變形能力。對外廊式房屋宜采用懸挑外廊的結(jié)構(gòu)形式?；A(chǔ)設(shè)計方面：同一工程房屋應(yīng)采用同類型的基礎(chǔ)形式。對排架結(jié)構(gòu)可采用獨立柱基，將圍護(hù)墻、山墻及內(nèi)隔墻砌在基礎(chǔ)梁上，基礎(chǔ)梁下應(yīng)預(yù)留100～150mm的空隙并進(jìn)行防水處理。對樁基礎(chǔ)，其樁端應(yīng)伸入非膨脹土層或大氣影響急劇層下一定長度。選擇合適的基礎(chǔ)埋深，往往是減小或消除地基脹縮變形的很有效途徑，一般情況埋深不小于1m，可根據(jù)地基脹縮等級和大氣影響強(qiáng)烈深度等因素按變形確定，對坡地場地，還需考慮基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

地基處理：應(yīng)根據(jù)土的脹縮等級、材料供給和施工工藝等情況確定處理方法，一般可采用灰土、砂石等非膨脹土進(jìn)行換土處理?！?0.3紅粘土地基定義：石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽類巖石，在濕熱氣候條件下經(jīng)長期化學(xué)風(fēng)化作用形成的一種以紅色為主的粘性土，液限一般大于50％。

有少數(shù)原地紅粘土經(jīng)間歇性水流搬運再次沉積于低洼地區(qū)，當(dāng)搬運沉積后仍能保持紅粘土基本特征，且液限大于45%者稱為次生紅粘土。主要分布于云南、貴州、廣西、湖南、湖北、安徽等丘陵山地。

顏色：呈褐紅、棕紅、紫紅及黃褐色土層厚度：一般3~10m，個別地帶20~30m，厚度分布不均狀態(tài)：沿深度方向上部硬、下部軟，紅粘土中網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，破壞了土體的完整性，在斜坡、陡坎處的豎向