特殊土的工程地質性質-軟土ppt課件

.,1,特殊土工程地質,石經院碩士研究生課程,.,2,指導思想：總的說來，特殊土比較寬泛、其性質研究方法多種多樣，沒有統(tǒng)一的規(guī)律。重點講1、2種特殊土的性質和處理方法，不求全。任務：1、特殊土的基本礦物組成及其特點、巖土結構特點(深入)2、特殊土的物理化學性質、力學性質(深入)3、評價和處理方法4、學習一種處理方法，計算技能,概述,.,3,黏土礦物：1、蒙脫石的晶體構造，單位晶層間存在多少種形式的水分子，在什么條件下含有3個、2個水分子？2、天然土往往是Ca質蒙脫石，什么是Ca質蒙脫石？3、伊利石與蒙脫石的結構相似，為何有不同的水理性質？4、了解：從結構形式或水理特性分析，海綠石、綠磷石可劃分為伊利石類。5、敘述高嶺石和綠泥石的晶體構造？,概述,.,4,微結構：1、微結構特征分類及其與巖土性質的聯(lián)系？2、定向排列結構的特點？3、紊流結構特點？4、粒狀堆疊結構和粒狀架空結構特點？5、膠粘式結構特點？,概述,.,5,特殊土的概念我國幅員廣大，地質條件復雜，分布土類繁多，工程性質各異。有些土類，由于地理環(huán)境、氣候條件、地質成因、物質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工程性質，當其作為建筑場地、地基及建筑環(huán)境時，如果不注意這些特點，并采取相應的治理措施，就會造成工程事故。,概述,.,6,特殊土的概念特殊性土具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結構特征的土稱,概述,黃土西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)紅粘土西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)軟土（包括淤泥和淤泥質土）凍土膨脹土南方和中南地區(qū)鹽漬土混合土填土污染土,根據(jù)工程特性,.,7,軟土指在水流緩慢的環(huán)境中沉積，有微生物參與作用，富含有機質，天然含水量大，孔隙比、壓縮性高，承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。,一、軟土淤泥土,.,8,一、軟土淤泥土,.,9,分類（1）按軟土的形成環(huán)境分1）沿海軟土瀉湖相沉積、溺谷相沉積、濱海相沉積、三角洲相沉積2）內陸軟土湖相沉積、河漫灘相沉積、牛軛湖相沉積、山區(qū)谷地沉積（2）按有機質含量分類有機質含量60%泥炭（3）按天然含水量和孔隙比分淤泥淤泥質土,.,10,軟土組成及結構特征1）顏色多為灰綠、灰黑色，手摸有滑膩感，能染指，有機質含量高時，有腥臭味2）粒度成分主要為粘粒及粉粒，粘粒含量高達60703）礦物成分，除粉粒中的石英、長石、云母外，粘粒中的粘土礦物主要是伊利石，高嶺石次之。此外軟土中常有一定量的有機質，可高達894）軟土具有典型的海綿狀或蜂窩狀結構，是造成軟土孔隙比大、含水量高、透水性小、壓縮性大、強度低主要原因之一5）軟土常具有層理構造，軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相互交替沉積、或呈透鏡體相間形成性質復雜的土體。,一、軟土淤泥土,.,11,1、高孔隙比孔隙比常見值為1.02.0；2、飽水、天然含水率大于液限液限一般為4060;飽和度一般90;天然含水率多為5070。未擾動時，處于軟塑狀態(tài)，一經擾動，結構破壞，處于流動狀態(tài)。3、透水性極弱：一般垂直方向的滲透系數(shù)較水平方向小。4、高壓縮性：a12一般為0.71.5Mpa1，且隨天然含水率的增大而增大。,二、工程地質性質的基本特點,.,12,5、抗剪強度很低，且與加荷速度和排水固結條件有關不排水：三軸快剪,0左右；直剪，25，c0.02Mpa；在排水條件下，抗剪強度隨固結程度提高而增大，固結快剪的1015，c0.02Mpa。6、較顯著的觸變性和蠕變性,二、工程地質性質的基本特點,.,13,工程特性：263頁,二、工程地質性質的基本特點,.,14,三、軟土地基,指壓縮層主要由淤泥及淤泥質土、吹填土、雜填土或其他高壓縮性土組成的地基。軟土地基引發(fā)諸多問題=路堤的失穩(wěn)、橋頭跳車等在軟土地基上修筑路堤，特別是橋頭引道，如不采取有效的加固措施，就會產生不同程度的坍滑或沉陷，導致公路破壞或不能正常使用即所說的橋頭跳車。,.,15,.,16,軟土地基引發(fā)諸多問題,一般地，除要確保新填筑路基的密實度以減少沉降外，包括原地面的地基總沉降必須達到基本穩(wěn)定，沉降量大致達到總沉降量的80%以上時，才容許鋪路面。軟土地基沉降嚴重時，不僅增加填方數(shù)量，而且沉降或水平位移對臨近填土的橋臺、擋土墻、涵洞，甚至對四周的住宅、農田以及路線的技術標準都會產生很大的影響。,.,17,軟土路基,.,18,四、軟土地基的工程評價,1、軟土地基承載力的評價用原位測試方法來確定地基承載力靜載荷試驗、十字板剪切試驗、標準貫入試驗、旁壓試驗和扁鏟側漲試驗優(yōu)點：減少土的結構擾動、保持原始應力狀態(tài),.,19,1、軟土地基承載力的評價用理論公式來確定地基承載力建筑地基基礎設計規(guī)范：由土的抗剪強度指標確定,地基承載力特征值,基底下1倍短邊寬深度內土的粘聚力標準值,與有關的承載力系數(shù)，查表,基底上土的加權重度,四、軟土地基的工程評價,.,20,1、軟土地基承載力的評價用理論公式來確定地基承載力按臨塑荷載的理論公式確定,基礎埋深,基底以上土的加權平均重度,由不排水剪切試驗確定的粘聚力,四、軟土地基的工程評價,.,21,1、軟土地基承載力的評價用理論公式來確定地基承載力按極限荷載的理論公式確定,基礎埋深,基底以上土的加權平均重度,由不排水剪切試驗確定的粘聚力,方形基礎,條形基礎,得到極限荷載后/安全系數(shù)3,四、軟土地基的工程評價,.,22,1、軟土地基承載力的評價用工程地質類比法來確定地基承載力當?shù)氐慕ㄖ涷?2、軟土地基變形的評價用建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2002來確定地變形,四、軟土地基的工程評價,.,23,2、軟土地基變形的評價用Skempton-Bjerrum來確定地基沉降，對于正常固結土,四、軟土地基的工程評價,.,24,2、軟土地基變形的評價用考慮應力歷史的地基沉降計算方法來確定地變形，對于正常固結土,四、軟土地基的工程評價,.,25,3、軟土地基穩(wěn)定性的評價當建筑物建在池塘、河岸等邊坡較近時，應評價地基穩(wěn)定性，可用條分法進行評價。當?shù)鼗南屡P層為基巖或硬土層且表面傾斜時，應分析地基的穩(wěn)定性。當軟弱土層之下分布承壓水時，應分析承壓水頭對軟土地基穩(wěn)定性影響,四、軟土地基的工程評價,承壓水層上覆土層厚度,.,26,1、排水固結法概念：建筑物建造前，利用地基排水固結的特性，對建筑物地基進行加荷預壓，使土體提前完成固結沉降，增加地基強度的一種軟土處理措施。適用：處理淤泥質土、淤泥和沖填土，方法包括：,五、軟土地基的處理技術,堆載預壓法真空預壓法降水預壓法電滲排水法聯(lián)合加壓法,.,27,堆載預壓法原理：ep曲線，fP曲線過程：先在地基中設置砂井、塑料排水帶等豎向排水體，然后利用建筑物本身質量分級逐漸加載，或在建造前，在場地加載預壓，使土體中的孔隙水排出，土層逐漸固結。設計要點：(1)排水豎井，井徑,五、軟土地基的處理技術,.,28,.,29,.,30,堆載預壓法設計要點：(1)排水豎井井徑普通300500mm，袋樁砂井70120mm，塑料排水袋，可按下式計算：,五、軟土地基的處理技術,平面布置：等邊三角形或正方形布置。有效排水直徑與間距的關系為：,井徑比確定,.,31,堆載預壓法設計要點：(1)排水豎井,五、軟土地基的處理技術,井距：間距可按井徑比n選用，據(jù)工程實踐，塑料排水帶或袋裝砂井n=1522，普通砂井，n=68。,井深：根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定，一般應盡可能的深。砂料：應選中粗砂，粘粒含量不應大于3%。,砂井直徑,.,32,堆載預壓法設計要點：(2)預壓荷載,五、軟土地基的處理技術,范圍：大于或等于建筑物基礎外緣所包圍的范圍。大?。簩Τ两涤袊栏裣拗频慕ㄖ瑧捎贸d預壓處理，超載量大小根據(jù)預壓時間內要求完成的變形量通過計算確定，并應使預壓荷載下受壓土層各點的有效豎向應力大于附加應力。加荷速率：根據(jù)地基土的強度來確定。預壓時間：當排水豎井底面以下受壓土層經預壓完成的變形和平均固結度符合設計要求時。,.,33,堆載預壓法設計要點：(3)地基固結度,五、軟土地基的處理技術,建筑地基處理技術規(guī)范JGJ79-2002，在一級或多級等速加載條件下，當固結時間為t時，,時間單位d，第i級荷載的加載速率；Ti、Ti1分別為第i級荷載加載的起始和終止時間，當計算第i級加載過程中某時間的固結度時，改為t；、為參數(shù)。,.,34,五、軟土地基的處理技術,ch徑向排水固結系數(shù)，cv豎向排水固結系數(shù)cm2/s；H為土層豎向排水距離，雙面排水時為土層厚度的一半，單面時為土層厚度；為雙面排水土層或固結應力均勻分布的單面排水土層平均固結度,.,35,五、軟土地基的處理技術,在瞬時加載條件下，考慮井阻和涂抹影響時，豎井地基徑向排水平均固結度可按下式計算,kh為天然土層水平滲透系數(shù)，cm/s；ks為涂抹區(qū)土的水平向滲透系數(shù)，可取(1/51/3)kh，cm/s；s為涂抹區(qū)直徑與豎井直徑比值，取23，中靈敏取低值，高取高值；L為豎井深度，cm；qw為豎井縱向通水量，為單位水力梯度下單位時間的排水量，cm3/s。,砂料滲透系數(shù),.,36,堆載預壓法設計要點：(4)地基土抗剪強度,五、軟土地基的處理技術,對正常固結飽和黏性土，某一時間的抗剪強度，可按下式計算，,地基土的天然抗剪強度,預壓荷載引起的該點的豎向附加應力,該點的固結度,.,37,堆載預壓法設計要點：(5)地基的豎向變形量,五、軟土地基的處理技術,對正常固結或弱固結黏性土，預壓荷載下地基的最終豎向變形量sf可按下式計算：,自重應力多對應的孔隙比,為第i層土層厚度,自重應力與附加應力之和所對應的孔隙比,經驗系數(shù)，1.11.4荷載較大、較軟弱時取較大值,變形計算時，受壓層的計算深度可用應力比法確定，即取為附加應力與土的自重應力的比值為0.1的深度,.,38,堆載預壓法設計要點：(6)砂墊層、排水溝、排水盲溝。,五、軟土地基的處理技術,砂墊層的厚度不應小于500mm，砂墊層的干密度應大于1.5g/cm3，其滲透系數(shù)宜大于0.01cm/s。南方某些軟土的工程力學特性及分類263頁特殊巖土工程土質學，看明白,.,39,工程實例：堆載預壓法某建筑地基的地層為淤泥質粘土，固結系數(shù)為Ch=Cv=1.810-3cm2/s，粘聚力c=18kPa，內摩擦角=5，受壓土層厚20m，袋裝砂井直徑dw=700mm，袋裝砂井按等邊三角形布置，間距l(xiāng)1.4m，深度H=20m，砂井