采礦工藝中特殊性土的處理方式

主講人：韓立華中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院1第七章特殊土的工程性質(zhì)一、土的分類(lèi)二、特殊土的工程性質(zhì)2土是第四紀(jì)以來(lái)地殼表層的最新沉積物，未經(jīng)膠結(jié)成巖，常稱(chēng)為松散土。一、土的分類(lèi)土的顆粒分組：《鐵路工程巖石分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》碎石類(lèi)土砂類(lèi)土粉土粘性土按顆粒級(jí)配，土分為3殘積土坡積土沖積土淤積土風(fēng)積土崩積土等按土的成因，土分為4

特殊土是具有特殊的成分、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特征，而且具有特殊工程性質(zhì)的土。黃土膨脹土軟土凍土紅粘土鹽漬土填土等特殊土5二、特殊土的工程性質(zhì)（一）黃土（二）膨脹土（三）軟土（四）凍土6

黃土是在干旱、半干旱氣候條件下形成的第四紀(jì)的一種松散的特殊土。（一）黃土7黃土的特征

I.

顏色為淡黃、褐色或灰黃色；

II.

粒度成分以粉土為主，約占有60%~70%，一般不含＞0.25mm的顆粒；

III.

含各種可溶鹽，富含碳酸鹽（CaCO3），可形成鈣質(zhì)結(jié)核（姜結(jié)石）；

IV.

孔隙多且大，結(jié)構(gòu)疏松；

V.

無(wú)層理，但有垂直節(jié)理和柱狀節(jié)理。天然條件下能保持近于垂直的邊坡；

VI.

具有濕陷性。8具有(Ⅰ～Ⅴ)項(xiàng)特征的為標(biāo)準(zhǔn)黃土，只有其中部分特征的黃土叫黃土狀土或黃土質(zhì)土。

具有濕陷性的黃土為濕陷性黃土。9黃土的分布黃土在世界上的分布面積達(dá)1300萬(wàn)km2，我國(guó)的黃土面積是世界上最大的，達(dá)64萬(wàn)km2，比法國(guó)和瑞士的面積總和還要大。黃土最厚處約410m左右，在蘭州市七里河區(qū)西津村。在我國(guó)，西北、中原、華北、華東、東北等地均有分布，但主要集中在黃河的中游——陜、甘、寧、青及山西、河南一帶，其厚度各不相同。陜甘地區(qū)多厚100～200m，薄處僅幾公分。10黃土高原的自然景象11黃土的分類(lèi)——按生成年代分類(lèi)下更新世Q1（午城黃土）中更新世Q2（離石黃土）上更新世Q3（馬蘭黃土）全新世Q41

老黃土新黃土新近堆積的黃土：全新世Q4212黃土的分類(lèi)——按生成過(guò)程分類(lèi)風(fēng)積坡積殘積洪積沖積等13黃土的分類(lèi)——按塑性指數(shù)IP分類(lèi)黃土質(zhì)粘土IP＞17黃土質(zhì)砂粘土7＜IP≤17黃土質(zhì)粘砂土1＜IP≤7黃土質(zhì)砂土IP≤114黃土的分類(lèi)——按濕陷性分類(lèi)濕陷性

非濕陷性自重濕陷性非自重濕陷性15劃分自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土，對(duì)工程建設(shè)有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。在自重濕陷性黃土地區(qū)

修筑的渠道

與渠道平行的裂縫；

管道漏水后管道斷裂；

路基受水后局部嚴(yán)重坍塌；

地基土

很大的裂縫或傾斜16黃土的工程性質(zhì)黃土的粒度成分黃土的比重和密度黃土的含水量黃土的透水性黃土的壓縮性黃土的抗剪強(qiáng)度黃土的濕陷性17

粉粒約占60~70%，其次是砂粒和粘粒。黃土的粒度成分18黃土結(jié)構(gòu)疏松，密度較低，一般：Gs≈2.54～2.84；ρ≈1.5～1.8g/cm3；rd≈1.3～1.6g/cm3，與e有關(guān)一般認(rèn)為：rd

＞1.5g/cm3時(shí)，一般為非濕陷性黃土黃土的比重和密度19黃土的天然含水量一般為1~38.6%，有的干燥地區(qū)則為1~12%。天然含水量低的黃土濕陷性較強(qiáng)一般認(rèn)為：天然含水量>25%時(shí)，無(wú)濕陷性。黃土的含水量20黃土責(zé)的抗鋸剪強(qiáng)擦度中等。一般c=3鳥(niǎo)0～培40蘋(píng)kP耕a，j=1魚(yú)5?～25譽(yù)?，我國(guó)桌北部曬黃土嶺的j可達(dá)27?田～28侮?。黃土的透水性黃土的壓縮性黃土的抗剪強(qiáng)度黃土上的透面水性比一般葬粘性土墾大。黃土離的壓譯縮性中等。212223天然盞黃土催在一擠定壓震力的疲作用有下，源受水眠浸濕喚后土攻體結(jié)福構(gòu)受提到破嚼壞而蠻發(fā)生砍的下企沉現(xiàn)棵象，當(dāng)稱(chēng)為黃土濕歷陷。黃土的濕陷性2425黃土造濕陷陶性的復(fù)判定諷方法黃土海的相對(duì)蹲濕陷贏系數(shù)dsh=（邪h2－h(huán)2’）/壩h2dsh＜0.0嘩2，非濕陷期性黃吧土0.0梳2≤dsh≤0.臭03司，輕微濕陷性沫黃土0.念03＜dsh≤0.翅07摩，中等濕陷性吊黃土dsh＞0.撕07走，強(qiáng)烈濕陷狠性黃脂土26自重鞏濕陷幼性黃磨土的禍判定紀(jì)方法室內(nèi)試蠟驗(yàn)法：室請(qǐng)內(nèi)普粥通固折結(jié)儀霞中進(jìn)授行?，F(xiàn)潑場(chǎng)洗法：挖平底方停形坑或爆圓坑，邊姿長(zhǎng)或由直徑僻大于細(xì)等于貍黃土寶層的肥厚度杠且不蛙應(yīng)小維于1負(fù)0m。深度濃一般為50c罵m，坑嗎底鋪厚5毅～1唐0cm的砂或礫，坑內(nèi)灌水，保持麻水深3添0cm。浸楚水至克黃土失全部悼飽和，濕陷僅達(dá)到午穩(wěn)定聽(tīng)時(shí)為己止。灰其穩(wěn)定標(biāo)斥準(zhǔn)為最后艙5天的竭平均濕撒陷量小許于1mm。測(cè)出股自重項(xiàng)濕陷牧量Dzs?。27當(dāng)Dzs?≤7盤(pán)cm時(shí)非自重濕膏陷性黃竊土場(chǎng)地老；當(dāng)Dzs?＞7便cm時(shí)跌自帖重濕沫陷性賀黃土錫場(chǎng)地殿。根據(jù)足野外妖無(wú)載箱荷試襖坑浸記水試蘋(píng)驗(yàn)，站得出蘭州地鍛區(qū)黃土明顯夢(mèng)或強(qiáng)籌烈的自重鼻濕陷群性；西安伙、太霧原黃土絕大拉多數(shù)柳為非自重君濕陷性。28黃土儉的濕塵陷起豬始?jí)憾戳裣萜鹂奘級(jí)毫Α獙?duì)非自布重濕陷冰性黃土確，其濕遮陷性需召在一定愛(ài)的荷載襲壓力作棄用下才軍會(huì)表現(xiàn)血出來(lái)，芽這一使續(xù)得黃土去開(kāi)始表誤現(xiàn)出濕縫陷性所欲需的壓篇力即為符黃土的寸濕陷起就始?jí)毫ΥＣ芏仍胶酱笳沉ｘB(niǎo)含量望越高土層的蘆埋深越次大濕陷能起始?xì)q壓力攀愈大29濕陷起瓣始?jí)毫ψ痰拇_定室內(nèi)壓公縮試驗(yàn)野外肆載荷丹試驗(yàn)（單雜雙線去法）現(xiàn)場(chǎng)常毀用野外泉簡(jiǎn)化方面法。30防治黃醉土濕陷敲的措施①采用物余理、化更學(xué)等方幣法，提柜高黃侄土強(qiáng)席度，駱降低及孔隙訂度，弓加強(qiáng)推其內(nèi)息部聯(lián)撫結(jié)；Ⅰ強(qiáng)夯舅法；Ⅱ擠密質(zhì)法②防排柴水。包括寶排除地創(chuàng)表水和略地下水形。③換填煩法。在濕咐陷性黃旺土層不場(chǎng)厚(1航～3m)歡，下面適又是薪硬土貞層或倘基巖墊。換熔填的冷土是肌砂夾仔卵石哀，回四填厚彩度每啦層1螞5cm，填后妄澆水罩再夯悼實(shí)。④預(yù)浸孤水法⑤深層故浸水肅法31黃土稻陷穴黃土陷摔穴的防治宵措施有：①開(kāi)挖回紹填、夯長(zhǎng)實(shí)、灌狡漿；②做好地壓表排水粉工程。防止水像流滲漏是保證來(lái)建筑物滔穩(wěn)定的棒措施之衣一。天然洞游穴人工隱洞穴這些洞灑穴使上欄覆土層貿(mào)陷落32（二）守膨脹土膨脹土——是一反種粘況性土還，含草有較浮多的卸親水咽性粘越土礦壁物，噴吸水記膨脹刃，遇際水崩環(huán)解或父軟化貧，失貿(mào)水收系縮，桃抗沖客刷性艷能差擾，這久種具裂有較透明顯頌的脹齊縮性禿的土握稱(chēng)為膨脹枯土。33膨脹土勞的特征（1魄）顏色有灰白史、棕、皮紅、黃啞、褐、食及黑色好；（2獅）粒悔度成畫(huà)分中以粘蕩土顆渴粒為繭主，一腦般在索50狀%以鞠上，魯最低鄙也要煌大于額30衛(wèi)%，洞粉粒再次之偉，砂妥粒最鴉少；（3）辣礦物成遍分中粘土關(guān)礦物茂占優(yōu)東勢(shì)，多舊為伊嶺利石嗚、蒙中脫石粒，高材嶺石液含量崖很少愛(ài)；（4板）脹縮強(qiáng)勾烈，膨脹酒時(shí)產(chǎn)生梅膨脹壓翁力，收瓶縮時(shí)形愈成收縮叼裂隙。委長(zhǎng)期反抹復(fù)脹縮疼使土體拖強(qiáng)度產(chǎn)鏈生衰減辣；（5卷）各轉(zhuǎn)種成妄因的青大小裂隙薯發(fā)育；（6）免早期生否成的膨塵脹土具幫有超固結(jié)備性。34膨脹土吧的分布膨脹土文分布很洪廣，全司世界都旦有分布威，在我舟國(guó)的分質(zhì)布也很趕廣。外界條鹿件的改裙變土中水蔑份的變澤化地基膚產(chǎn)生替體積戶變形基礎(chǔ)財(cái)破壞礎(chǔ)，建皆筑物手、地套坪開(kāi)淹裂35膨脹球土的爭(zhēng)季節(jié)嗎性濕輛度變痕化常引起他道路隆該起、路智軌移動(dòng)秧，泵站岡、電站高地基基檢礎(chǔ)破壞勺等。36膨脹土魔的成因屈類(lèi)型及爐生成年停代主要為殘積、坡積、洪積、湖積及混合爭(zhēng)沉積類(lèi)型到。生成辣年代梨：多逃在上新世N2～更新對(duì)世晚錄期的Q3之間。37強(qiáng)親隔水性多裂泛隙性強(qiáng)脹令縮性強(qiáng)度歲衰減亦性快速少崩解魚(yú)性弱抗風(fēng)檢化性等膨脹土伶的工程囑性質(zhì)38膨脹么土的喊工程馬地質(zhì)宏問(wèn)題面及防界治措免施1、縱膨脹蝦土地角區(qū)的輛路基主要勇的病涼害：邊坡變療形和基床變?cè)~形抗剪華強(qiáng)度繪的衰寄減及承載力昏的降低邊坡肌溜坍物、滑臣坡等糖失穩(wěn)性現(xiàn)象路基長(zhǎng)搜期均勻驅(qū)下沉、琴翻漿冒烤泥等病芝害嚴(yán)重影心響行車(chē)聲安全39防治甜措施忌：①為防雨止邊戲坡變忌形，詢(xún)首先代要根膽據(jù)路騰基工悼程地圾質(zhì)條衡件，合理虜確定娘路塹滑邊坡紙形式。一線般情登況下兼，膨王脹土禿邊坡呀要求先一坡腿到頂喂，坡闊腳設(shè)繳置側(cè)劫溝平其臺(tái)；②采取一緣瑞定的排水興措施，防獲止地鄉(xiāng)豐表水襲滲入碎坡體早；③支摩擋措節(jié)施：設(shè)銀抗滑規(guī)擋墻予、抗證滑樁幻玉、片冊(cè)石垛貓、填寬土反姥壓等羨；④坡面滋防護(hù)措變施：常終用的僑有植績(jī)物防違護(hù)和昏骨架靠防護(hù)廁。402、膨負(fù)脹土地鏡區(qū)的地鴨基地基的仁問(wèn)題：承載索力的煩問(wèn)題和建筑戴物變要形的瞞問(wèn)題特殊性君：本身地基承轎載力較食低還要隆考慮強(qiáng)度衰濁減，不僅線有土移的壓縮肝變形還有濕脹垮干縮縮慧變形培。41防治鬼措施：①防水兇保濕迷措施建筑物鉤周?chē)能娕潘畻l間件：加寬散掘水坡；設(shè)隔水蜻層；加強(qiáng)防略漏措施沾；地下盒熱力黎管道濁等應(yīng)楊采取熔隔熱祥層等休。含水芹量的放變化妙膨脹分土脹迷縮變命形42②妨建筑溫物布餓置和倍基礎(chǔ)臟設(shè)計(jì)濃措施選擇間地形論平坦厘地段，避聞免引痕起濕偷度變燒化；增加基麗礎(chǔ)附加昏荷載克服土婦的膨脹議；加大居基礎(chǔ)躁的埋押深；加強(qiáng)烤結(jié)構(gòu)閘剛度及增設(shè)鄉(xiāng)豐沉降黎縫等。43③桑地基炸處理處措施設(shè)置掘土墊六層；采用支墩板奪基礎(chǔ)或樁基等；石灰畜加固農(nóng)法44膨脹拒土的特性和建筑戴物的損壞艘特征找出規(guī)律性和有股效的處理但措施45（三冊(cè)）軟霸土軟土——在靜純水或洗緩慢劑流水剝環(huán)境呈中沉史積的倡，天膨然含作水量丟大，濱壓縮板性高判，承遍載力既低，絕抗剪未強(qiáng)度段低的緣瑞軟塑妻－流芹塑狀法態(tài)的于粘性澇土，較如淤炎泥等溝。46軟土漠的特辜征⑴顏色多為灰綠鑄、灰絲式黑色、有爸油膩溉感，街能染雕指，愛(ài)有時(shí)蝦有腐謝臭味鑼?zhuān)虎屏６葼I(yíng)成分以粘粒為主宋，約渾占6撇0～信70滲%，校其次劫為粉平粒；⑶礦物鳴成分多為伊利石，高畢嶺石牢次之刻，含千有機(jī)伯質(zhì)，淹有時(shí)斜可高追達(dá)8它～9篩%；⑷具海綿疫狀結(jié)吐構(gòu)，孔喂隙比悉大、挺含水察量高沫、透逝水性渡小、免壓縮枝性高欠、強(qiáng)斥度很塊低；⑸具層理構(gòu)儀造，垂藥直方紫向沉云積有劉明顯桃的分牛選性廉。47軟土押的分湊布軟土在常我國(guó)分截布很廣翼，主要希是在沿海地摔帶及平原低卵地、沼澤地勢(shì)區(qū)，在高唯原山區(qū)黃的古代朋或內(nèi)湖價(jià)沼澤地熟區(qū)也常盛遇到軟計(jì)土。48軟土的別分類(lèi)沿海沉療積型內(nèi)陸重湖盆閣沉積叢型河灘沉問(wèn)積型沼澤沉壓積型濱海相;瀉湖相;溺谷豆相;三角獄洲相49軟土的賊工程性德質(zhì)1.軟土活的天然朱含水探量較期高，持水性勒強(qiáng)，透水性瘦差（豎向暴滲透誰(shuí)系數(shù)委小于某水平牢向滲附透系夠數(shù)）；2.地基愉承載估力很艱低，抗剪譽(yù)強(qiáng)度荷也很串低，長(zhǎng)期警強(qiáng)度尋更低，這與良排水固白結(jié)程度執(zhí)有密切帳的關(guān)系啊；3.軟土孔隙集比高，一般訓(xùn)在1.傳0～1件.8之挑間，有曉的可高紐奉達(dá)5.碌8（滇斥池淤泥殲）；4.壓縮暮性高，沉降量裂大；5.具有詢(xún)觸變勇性；6.流變性。50軟土肝的工杠程地歲質(zhì)問(wèn)僵題和息防治獲措施軟土地騙基的變唇形破壞示主要是承載喪力低，地基變曲形大或發(fā)生效擠出，造成蘆建筑物零的破壞歸。且易產(chǎn)生太不均勻譯沉降。51在軟永土地基設(shè)計(jì)中旺，經(jīng)?？静扇∫陨煜麓胧?.輕基算淺埋；2.減小建筑物逃作用于秧地基的壓力；3.側(cè)向暮約束地基土嗎，在四它周打板宅樁基礎(chǔ)怖；4.設(shè)置反蹈壓護(hù)道；5.若軟土辜層＜2m，可采用換土法；6.另外雁，還印有其它的一些價(jià)方法，如：砂井鵝、排水麥砂墊層拔、爆破腸排淤、叢石灰砂鼓樁、柴戶排、電惕滲排水籮等。52在軟土坦地區(qū)修效建鐵路，主術(shù)要存喚在地基的扔沉降和地基的達(dá)穩(wěn)定性問(wèn)題問(wèn)。53（四驕）凍掀土——溫圖度≤0℃，并每含有巴冰的唱土層薦。54季節(jié)性研凍土受季節(jié)賤影響，冬凍夏緩融，呈周往期性?xún)稣呓Y(jié)和融趴化的土多年阻凍土持續(xù)月三年唇以上矩處于橋凍結(jié)養(yǎng)而不箭融化骨的土凍土的裝分類(lèi)55季節(jié)盾性?xún)鰟偨Y(jié)層多年申凍土56多年脾凍土57凍土的蠻分布58季節(jié)性身凍土的怎主要工剝程地質(zhì)摧問(wèn)題一般來(lái)抄說(shuō)，土中恥粉粒想或粘屋粒含澡量越醒高，迷含水萌量越她大，要凍脹而性越香強(qiáng)。凍融鄭泥流凍結(jié)時(shí)騾膨脹，矩融化時(shí)場(chǎng)下沉。會(huì)造酸成土雀體開(kāi)細(xì)裂、咳路面他下凹沈、翻立漿冒樹(shù)泥等弓。59季節(jié)餃性冰山丘冰丘——在地下碧水埋藏屢較淺時(shí)花，季節(jié)括凍結(jié)區(qū)公不斷得赴到水的皆補(bǔ)充，列地面明壩顯凍脹顛隆起，辨形成的頸冰脹山鬧丘，稱(chēng)妨冰丘。60在凍頃土較饞厚的存地區(qū)慈，修槐建各直類(lèi)建旗筑物斑時(shí)，螺采用姜樁基季礎(chǔ)，掘打穿因凍土惑基礎(chǔ)室，但睜要求孫樁自毅身抗執(zhí)凍性金能高群，故研應(yīng)做樁自緒身的趙凍融駁力學(xué)厘試驗(yàn)。季節(jié)竹性?xún)鲋晖恋陌》诸?lèi)根據(jù)土的其顆粒蝦組成分為：不凍脹癢土稍?xún)雒浄ν林械葥雒洃椡翗O凍脹消土根據(jù)含水乘量的抵大小分為：不凍脹訪土弱凍零脹土凍脹土強(qiáng)凍急脹土61多年凍雅土的工析程性質(zhì)整體嶄結(jié)構(gòu)融陷性泰不大融陷很劉大1.殘多年凍距土的特脖征凍土賊由土顆粒、冰、水和氣體四相蒜組成暑。根據(jù)太土中冰的勺分布廣位置、形狀特售征，凍襯土結(jié)遙構(gòu)可抗分為得：網(wǎng)狀門(mén)結(jié)構(gòu)層狀頂結(jié)構(gòu)62多年歇凍土歉與其糊上的終季節(jié)乎性?xún)黾⊥翆影洪g的接觸睬關(guān)系稱(chēng)為多年打凍土保的構(gòu)的造。銜接型煉構(gòu)造非銜接失型構(gòu)造632.將多年英凍土堆的工在程性皮質(zhì)①物理及腐水理性辟質(zhì)重度比重總含水中量相對(duì)框含冰粒量64其中打：a.未凍銳結(jié)水陜含量WC=K·冠WPb.總含云水量Wn=Wb＋Wcc.相對(duì)含醬冰量Wi=Wb/Wn65②力學(xué)性驚質(zhì)一般溫度臘越低尊，含什水量遇越大菜，強(qiáng)駝度越渾大。長(zhǎng)期荷射載作用轎下的凍盤(pán)土極脈限抗星壓強(qiáng)攀度比瞬時(shí)荷載喉下的樸抗壓安強(qiáng)度寫(xiě)要小許多該倍；凍土炕融化后既的抗壓棍強(qiáng)度與果抗剪強(qiáng)妖度均顯孫著降低步。66③

凍您土的變饒形性質(zhì)a．凍脹性被破壞能的公路影響差凍脹跪性的因素溫度土的倍顆粒芳大小含水量等一般臥來(lái)講旦，土顆扁粒越屋粗，擋含水軌量越政小，早凍脹響性就絲式越小；反統(tǒng)之越潑大。67土的偉凍脹浸性的廁大小梨用凍脹率n來(lái)表示吧，即：☆按n值的大霧小，我們濁可將凍煌土分為如四類(lèi)：強(qiáng)凍脹居土n＞擊6%凍脹揮土攀6謠%≥n＞3精.5%弱凍脹土土本3.5遷%≥n＞2卵%不凍脹桑土n≤2拴%68b．融沉性?xún)鐾了略谌诼踊髲?qiáng)度崗大為此降低，