基礎(chǔ)工程第八章

基礎(chǔ)工程第八章第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（三）濕陷性黃土的物理力學(xué)性質(zhì)(1)物理性質(zhì)

1)顆粒組成

第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

2)孔隙比：在0.85-l.24之間變化，隨深度而減小，土的孔隙比越大，濕陷性越強(qiáng)；e<0.86,濕陷性不明顯。

3)天然含水量：當(dāng)含水量>24%，土已不具濕陷性或濕陷性輕微；一般含水量低時，濕陷性強(qiáng)，土的承載力較大。

4)飽和度：當(dāng)飽和度>75%時，土已不具濕陷性。飽和度與濕陷系數(shù)成反比直線關(guān)系。

5)液限：當(dāng)液限<30%時，則濕陷一般較強(qiáng)烈;液限越高，黃土的承載力越高。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

(2)力學(xué)性質(zhì)

1)壓縮：壓縮系數(shù)介于0.1一1.0MPa-1之間，形成年代越久，壓縮性越小。

2)抗剪強(qiáng)度：當(dāng)黃土的含水量低于塑限時，水分變化對強(qiáng)度的影響最大，隨含水量的增加，土的抗剪強(qiáng)度降低；當(dāng)黃土浸水過程中，其抗剪強(qiáng)度最低，當(dāng)濕陷壓密過程結(jié)束，含水量雖較高，其抗剪強(qiáng)度反而高些。第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（四）黃土濕陷性評價

(1)濕陷性判定1）土的濕陷系數(shù)

h0——土樣的原始高度(m)；——對在壓力p作用下的土樣進(jìn)行浸水，到達(dá)濕陷穩(wěn)定后的土樣高度(m)hp——保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的土樣，，在規(guī)定試驗(yàn)壓力p的作用下，壓縮穩(wěn)定后的高度(m)；濕陷性判定：我國《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004

）按照國內(nèi)各地經(jīng)驗(yàn)采用s=0.015作為濕陷性黃土的界限值，s≥0.015定為濕陷性黃土，否則為非濕陷性黃土。一般認(rèn)為s<0.03為弱濕陷性黃土，0.03<s≤0.07為中等濕陷性黃土，s>0.07為強(qiáng)濕陷性黃土。第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2）自重濕陷量自重濕陷量zs(cm)按式計算0——因各地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)。對隴西地區(qū)可取1.5

，

隴東、陜北地區(qū)可取1.2，關(guān)中地區(qū)取0.7，其他地區(qū)（如山西、河北、河南等）取0.5；

hi——地基中第i層土的厚度(m)；n——計算總厚度內(nèi)土層數(shù)。

n——計算總厚度內(nèi)土層數(shù)。zsi——第i層土樣在壓力值等于上覆土的飽和（S>85%）自重應(yīng)力時，試驗(yàn)測定的自重濕陷系數(shù))；

第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2)自重濕陷系數(shù)hz—保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的土樣，加壓至土的飽和自重壓力時，下沉穩(wěn)定后的高度;hz/—上述加壓穩(wěn)定后的試樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度;當(dāng)zs>7cm時為自重濕陷性黃土地基，zs≤7cm時為非自重濕陷性黃土地基。

第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一3）濕陷等級的判定濕陷等級即地基土受水浸濕，發(fā)生濕陷的程度?？梢杂玫鼗鶅?nèi)各土層濕陷下沉穩(wěn)定后所發(fā)生濕陷量的總和（總濕陷量）來衡量?？倽裣萘縮（cm）用下式計算：

式中：si——第i層土的濕陷系數(shù)；

hi——第i層土的厚度(cm)；——考慮地基土浸水可能性、側(cè)向擠出條件等因素的修正系數(shù)，1）基底下0～5m深度內(nèi)，取β＝1.50；2）基底下5～10m深度內(nèi)，取β＝1；3）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地，可取工程所在地區(qū)的β0值。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

濕陷類型

zs(mm)s(mm)非自重濕陷性地基自重濕陷性地基zs≤7070<zs≤350zs>350s≤300Ⅰ(輕微)Ⅱ(中等)——300<s≤700Ⅱ(中等)Ⅱ或ⅢⅢ(嚴(yán)重)s>700——Ⅲ(嚴(yán)重)Ⅳ(很嚴(yán)重)濕陷等級的判定：可根據(jù)地基總濕陷量s和計算自重濕陷量zs綜合，按表判定。

注:當(dāng)總濕陷量s

>600mm，計算自重濕陷量zs

>300mm，可判定為Ⅲ級，其他情況可判定為Ⅱ級。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)基礎(chǔ)底面下各土層的濕陷起始壓力值都大于其上部土的飽和自重壓力時，即為非自重濕陷性黃土場地，否則為自重濕陷性黃土場地。

(2)濕陷起始壓力定義：濕陷性黃土在某一壓力下浸水后開始出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象時的壓力。作用在濕陷性黃土地基上的壓力小于濕陷起始壓力，地基即使浸水，也不會發(fā)生濕陷。設(shè)計時如能使基底壓力小于或等于土的濕陷起始壓力，就可以避免濕陷的發(fā)生。ηb

、ηd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，查《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》b≤3m取3m計算，b≥6m取6m計算；(3)濕陷性黃土承載力的寬度、深度修正計算fa＝fak＋ηbγ（b－3）＋ηdγ0（d－0.5）第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范CodeforbuildingconstructionincollapsibleloessregionsGB50025-2004

主編部門：陜西省計劃委員會批準(zhǔn)部門：中華人民共和國建設(shè)部施行日期：2004年8月1日

第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范GBJ112-87

主編部門：中華人民共和國城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部批準(zhǔn)部門：中華人民共和國國家計劃委員會施行日期：1988年8月1日第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

第8章

特殊土地基二.膨脹土地基（一）定義：是土中粘粒成份主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土。

膨脹土是一種特殊粘性土，其主要特點(diǎn)：1）IP約22～35，2）含水量接近或略小于塑限Wp，3）液性指數(shù)常小于0，處于堅(jiān)硬狀態(tài)，4）粘粒含量高，<0.002mm的顆粒超過20%，5）多屬低壓縮性土。強(qiáng)度高，容易誤認(rèn)為良好地基。6）自由膨脹率一般超過40%,最高的大于70%7）c、φ,浸水前后相差大，尤其是c值下降2一3倍。

第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（二）引起脹縮性的主要因素

①蒙脫石、伊利石(水云母)、高嶺土這類粘土礦物，與水結(jié)合的能力強(qiáng)，有吸水膨脹的性能，特別是蒙脫石吸水性最大。②土中粘粒含量越多，吸水性越強(qiáng)，膨脹的可能性越大。③膨脹土的化學(xué)成分是以SiO2,Al2O3,Fe2O3為主，硅鋁分子比值越小，脹縮量就越小，反之則大。④土的密度大，孔隙比就小，反之則孔隙比就大；前者浸水膨脹強(qiáng)烈，失水收縮小，后者浸水膨脹小，失水收縮大。⑤當(dāng)初始含水量與膨脹后含水量愈接近，土的膨脹就小，收縮的可能性和收縮值就大;而二者的差值愈大，土的膨脹可能性和膨脹值就大，收縮就越小。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一(三)膨脹土的脹縮性指標(biāo)1．自由膨脹率

Vo——干土樣原有體積，即量土杯體積，ml；Vw——土樣在水中膨脹穩(wěn)定后的體積，由量筒刻度量出，ml

hw——一定壓力下土樣浸水膨脹穩(wěn)定后的高度，mmho——土樣的原始高度，mm。2.膨脹率自由膨脹率可用來定性地判別膨脹土及其膨脹勢。膨脹率可用來評價地基的脹縮等級，計算膨脹土地基的變形量以及測定膨脹力。第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一定義為：原狀土樣在直線收縮階段內(nèi)，含水量每減少1%時所對應(yīng)的線縮率的改變值，即：

式中：ω——收縮過程中，直線變化階段內(nèi)兩點(diǎn)含水量之差，%；s——收縮過程中與兩點(diǎn)含水量之差對應(yīng)的豎向線縮率之差，%。3.收縮系數(shù)與線縮率第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一線縮率s

式中Z—百分表某次讀數(shù)，mm;Zo—百分表初始讀數(shù)，mm;h0—試樣原始高度，mm。線縮率可用于計算收縮系數(shù)。線縮率、收縮系數(shù)用來衡量膨脹土的收縮性能。第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一5.膨脹壓力(ps)

是原狀土樣在體積不變時，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。

在設(shè)計上如果希望減少膨脹變形，應(yīng)使基底壓力接近于膨脹力。

圖8.2膨脹率-壓力曲線膨脹壓力第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一（三）膨脹土地基的評價1.膨脹勢《膨脹土規(guī)范》中規(guī)定，按自由膨脹率的大小劃分土的膨脹潛勢強(qiáng)弱，65％

>ef≥40%為弱膨脹勢，90％

>ef≥65%為中，ef≥90%為強(qiáng)膨脹勢，ef<40%的土可不定為膨脹土。2.脹縮等級地基分級變形量se/mm級別破壞程度15≤se＜35Ⅰ輕微35≤se＜70Ⅱ中等se≥70Ⅲ嚴(yán)重《膨脹土規(guī)范》規(guī)定以50kPa壓力下測定的土的膨脹率，作為劃分脹縮等級的標(biāo)準(zhǔn)，計算地基分級變形量，表中給出了膨脹土地基的脹、縮等級。注：地基分級變形量Se應(yīng)按《膨脹土規(guī)范》公式計算.第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一(四)膨脹土地基變形量可按下列三種情況分別計算：1、當(dāng)離地表1m處地基土的天然含水量等于或接近最小值時，或地面有覆蓋且無蒸發(fā)可能時，以及建筑物在使用期間，經(jīng)常有水浸濕的地基，可按膨脹變形量計算：2、當(dāng)離地表1m處地基土的天然含水量大于1.2倍塑限含水量時，或直接受高溫作用的地基，可按收縮變形量計算：3、其他情況下可按脹縮變形量計算。第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一式中Sc—地基土的膨脹變形量,mm;Ψe—計算膨脹變形量的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，宜根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，無經(jīng)驗(yàn)時，三層及二層以下建筑物可采用0.6;δepi—基礎(chǔ)底面下第i層土在該土的平均自重應(yīng)力與平均附加壓力之和作用下的膨脹率，由室內(nèi)試驗(yàn)確定;hi—第i層土的計算厚度、mm;n—自基礎(chǔ)底面至計算深度內(nèi)所劃分的土層數(shù)，計算深度應(yīng)根據(jù)大氣影響深度確定，有浸水可能時，可按浸水影響深度確定。1.地基土的膨脹變形量，應(yīng)按下式計算：

第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2.地基土的收縮變形量，應(yīng)按下式計算：

在計算深度內(nèi)，各土層的含水量變化值Δωi，應(yīng)按下式計算：第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一式中

ω1、ωp—為地表下1m處土的天然含水量和塑限含水量(小數(shù));

Ψw—土的濕度系數(shù)，按規(guī)范公式計算

;zi—第i層土的深度;zn—計算深度，可取大氣影響深度，m，在地表下4m土層深度內(nèi)存在不透水基巖時，可假定含水量變化值為常數(shù)，在計算深度內(nèi)有穩(wěn)定地下水位時，可計算至水位以上3m。第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一式中Ss—地基上的收縮變形量,mm;

Ψs—計算收縮變形量的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，宜根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，無經(jīng)驗(yàn)時，三層及三層以下建筑物可采用0.8，或按規(guī)范公式計算。

λi—第i層土的收縮系數(shù)，由室內(nèi)試驗(yàn)確定;第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一3.地基土的脹縮變形量：式中s—地基土的脹縮變形量，mm;Ψ——計算脹縮變形量的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可取0.7。第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一三.紅粘土地基

1.定義：是指碳酸鹽巖系出露的巖石,經(jīng)過長期紅土化作用,形成并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃等顏色的一種性狀特殊的高塑性粘土。2.分類：原生紅粘土：碳酸鹽系巖石經(jīng)紅土化作用形成的顏色為棕紅或褐黃，其液限大于或等于50%的高塑性粘土；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%小于50%的紅粘土。3.性質(zhì)：孔隙比高（>1），含水量幾乎與塑限Wp相同，液性指數(shù)較小，處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài),

壓縮性低、強(qiáng)度高，膨脹量小,以收縮（干縮）為主，收縮后形成大量裂隙，且裂隙發(fā)展快。第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一紅粘土的結(jié)構(gòu)可根據(jù)其裂隙發(fā)育特征按表6.2.2-2分類；紅粘土的復(fù)浸水特性可按表6.2.2-3分類：第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

4.紅粘土的工程特性與工程措施：（1）具有結(jié)構(gòu)致密,常處于較堅(jiān)硬狀態(tài)，且上硬下軟、遇水軟化的特點(diǎn)。較均勻的紅粘土地基，可利用淺部硬殼層，基礎(chǔ)宜淺埋，并滿足承載力和變形要求；不能滿足承載力和變形要求時，可采用樁基礎(chǔ)。

（2)處于巖溶和山地丘陵地段，要特別注意地基的不均勻性和可能出現(xiàn)土洞和巖溶，對露出的石牙應(yīng)進(jìn)行處理，在石芽出露的地段，應(yīng)考慮地表水下滲形成的地面變形。

第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

4.紅粘土的工程特性與工程措施：

(3)建筑物應(yīng)避免跨越地裂密集帶或深長地裂地段，輕型建筑物的基礎(chǔ)埋深應(yīng)大于大氣影響急劇層的深度，設(shè)計時應(yīng)折減土的抗剪強(qiáng)度和地基的承載力。

(4)基坑開挖時宜采取保濕措施，邊坡應(yīng)及時維護(hù)，防止失水干縮。紅粘土的網(wǎng)狀裂隙及土層的脹縮性，對邊坡及地基均有不利影響，評價時應(yīng)決定是否按膨脹土地基考慮，是否應(yīng)考慮基底土不均勻收縮變形對建筑物的影響。

第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一四.鹽漬土地基

是土中平均易溶鹽含量大于0.5%且具有吸濕、松漲等特性的土

。

1.鹽漬土的類型按分布區(qū)域分為內(nèi)陸鹽漬土和濱海鹽漬土;按鹽類性質(zhì)分為氯鹽類、硫酸鹽類、碳酸鹽類;按含鹽量的多少分弱鹽漬土、中等鹽漬土、強(qiáng)鹽漬土。當(dāng)土中含鹽量小于0.5%時，土的物理力學(xué)性質(zhì)仍決定于土本身的顆粒