特殊土的工程地质性质软土-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,特殊土的工程地质性质软土,*,特殊土工程地质,石经院硕士研究生课程,特殊土的工程地质性质软土,特殊土工程地质石经院硕士研究生课程特殊土的工程地质性质软土,1,指导思想：,总的说来，特殊土比较宽泛、其性质研究方法多种多样，没有统一的规律。重点讲1、2种特殊土的性质和处理方法，不求全。,任务：,1、特殊土的基本矿物组成及其特点、岩土结构特点(深入),2、特殊土的物理化学性质、力学性质(深入),3、评价和处理方法,4、学习一种,处理方法，计算技能,概 述,特殊土的工程地质性质软土,指导思想：概 述特殊土的工程地质性质软土,2,黏土矿物：,1、蒙脱石的晶体构造，单位晶层间存在多少种形式的水分子，在什么条件下含有3个、2个水分子？,2、天然土往往是Ca质蒙脱石，什么是Ca质蒙脱石？,3、伊利石与蒙脱石的结构相似，为何有不同的水理性质？,4、了解：从结构形式或水理特性分析，海绿石、绿磷石可划分为伊利石类。,5、叙述高岭石和绿泥石的晶体构造？,概 述,特殊土的工程地质性质软土,黏土矿物：概 述特殊土的工程地质性质软土,3,微结构：,1、微结构特征分类及其与岩土性质的联系？,2、定向排列结构的特点？,3、紊流结构特点？,4、粒状堆叠结构和粒状架空结构特点？,5、胶粘式结构特点？,概 述,特殊土的工程地质性质软土,微结构：概 述特殊土的工程地质性质软土,4,特殊土的概念,我国幅员广大，地质条件复杂，分布土类繁多，工程性质各异。,有些土类，由于,地理环境、气候条件、地质成因、物质成分及次生变化等原因,而各具有与一般土类显著不同的,特殊工程,性质，当其作为建筑场地、地基及建筑环境时，如果不注意这些特点，并采取相应的治理措施，就会造成工程事故。,概 述,特殊土的工程地质性质软土,特殊土的概念概 述特殊土的工程地质性质软土,5,特殊土的概念,特殊性土,具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土称,概 述,黄土,西北、华北等干旱、半干旱气候区,红粘土,西南亚热带湿热气候区,软土（,包括淤泥和淤泥质土,）,冻土,膨胀土,南方和中南地区,盐渍土,混合土,填土,污染土,根据工程特性,特殊土的工程地质性质软土,特殊土的概念概 述 黄土,6,软土,指在水流缓慢的环境中沉积，有微生物参与作用，富含有机质，天然含水量大，孔隙比、压缩性高，承载力低的一种,软塑到流塑状态,的粘性土。,一、软土淤泥土,特殊土的工程地质性质软土,软土指在水流缓慢的环境中沉积，有微生物参与作用，富含有机质,7,一、软土淤泥土,特殊土的工程地质性质软土,一、软土淤泥土特殊土的工程地质性质软土,8,分类,（1）按软土的形成环境分,1）沿海软土,泻湖相沉积、溺谷相沉积、滨海相沉积、三角洲相沉积,2）内陆软土,湖相沉积、河漫滩相沉积、牛轭湖相沉积、山区谷地沉积,（2）按有机质含量分类,有机质含量60%泥炭,（3）按天然含水量和孔隙比分,淤泥,淤泥质土,特殊土的工程地质性质软土,分类特殊土的工程地质性质软土,9,软土组成及结构特征,1）颜色多为灰绿、灰黑色，手摸有滑腻感，能染指，有机质含量高时，有腥臭味,2）粒度成分主要为粘粒及粉粒，粘粒含量高达6070,3）矿物成分，除粉粒中的石英、长石、云母外，粘粒中的粘土矿物主要是,伊利石,，,高岭石,次之。此外软土中常有一定量的有机质，可高达8 9,4）软土具有典型的,海绵状或蜂窝状,结构，是造成软土孔隙比大、含水量高、透水性小、压缩性大、强度低主要原因之一,5）软土常具有层理构造，软土和薄层的粉砂、泥炭层等相互交替沉积、或呈透镜体相间形成性质复杂的土体。,一、软土淤泥土,特殊土的工程地质性质软土,软土组成及结构特征 一、软土淤泥土特殊土的工程地质性质软,10,1、高孔隙比,孔隙比常见值为1.02.0；,2、饱水、天然含水率大于液限,液限一般为4060;,饱和度一般90;,天然含水率多为5070。,未扰动时，处于软塑状态，一经扰动，结构破坏，处于流动状态。,3、透水性极弱：一般垂直方向的渗透系数较水平方向小,。,4、高压缩性,：a,12,一般为0.71.5Mpa,1,，且随天然含水率,的增大而增大。,二、工程地质性质的基本特点,特殊土的工程地质性质软土,1、高孔隙比二、工程地质性质的基本特点特殊土的工程地质性质软,11,5、抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关,不排水：三轴快剪,0左右；直剪，25，c0.02Mpa；,在排水条件下，抗剪强度随固结程度提高而增大，固结,快剪的1015，c0.02Mpa。,6、较显著的触变性和蠕变性,二、工程地质性质的基本特点,特殊土的工程地质性质软土,5、抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关二、工程地质,12,工程特性：,263页,二、工程地质性质的基本特点,特殊土的工程地质性质软土,工程特性：二、工程地质性质的基本特点特殊土的工程地质性质软土,13,三、软土地基,指压缩层主要由,淤泥及淤泥质土、吹填土、杂填土或其他高压缩性土,组成的地基。,软土地基引发诸多问题,=路堤的失稳、桥头跳车等,在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷，导致公路破坏或不能正常使用即所说的桥头跳车。,特殊土的工程地质性质软土,三、软土地基指压缩层主要由淤泥及淤泥质土、吹填土、杂填土或其,14,特殊土的工程地质性质软土,特殊土的工程地质性质软土,15,软土地基引发诸多问题,一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上时，才容许铺路面。,软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移,对,临近填土的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对四周的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。,特殊土的工程地质性质软土,软土地基引发诸多问题一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少,16,软土路基,特殊土的工程地质性质软土,软土路基特殊土的工程地质性质软土,17,四、软土地基的工程评价,1、软土地基承载力的评价,用,原位测试方法,来确定地基承载力静载荷试验、十字板剪切试验、标准贯入试验、旁压试验和扁铲侧涨试验,优点：减少土的结构扰动、保持原始应力状态,特殊土的工程地质性质软土,四、软土地基的工程评价1、软土地基承载力的评价特殊土的工程地,18,1、软土地基承载力的评价,用,理论公式,来确定地基承载力,建筑地基基础设计规范：由,土的抗剪强度,指标确定,地基承载力特征值,基底下1倍短边宽深度内土的粘聚力标准值,与 有关的承载力系数，查表,基底上土的加权重度,四、软土地基的工程评价,特殊土的工程地质性质软土,1、软土地基承载力的评价地基承载力特征值基底下1倍短边宽深度,19,1、软土地基承载力的评价,用,理论公式,来确定地基承载力,按,临塑荷载,的理论公式确定,基础埋深,基底以上土的加权平均重度,由不排水剪切试验确定的粘聚力,四、软土地基的工程评价,特殊土的工程地质性质软土,1、软土地基承载力的评价基础埋深基底以上土的加权平均重度由不,20,1、软土地基承载力的评价,用,理论公式,来确定地基承载力,按,极限荷载,的理论公式确定,基础埋深,基底以上土的加权平均重度,由不排水剪切试验确定的粘聚力,方形基础,条形基础,得到极限荷载后/安全系数3,四、软土地基的工程评价,特殊土的工程地质性质软土,1、软土地基承载力的评价基础埋深基底以上土的加权平均重度由不,21,1、软土地基承载力的评价,用,工程地质类比法,来确定地基承载力当地的建筑经验,2、软土地基变形的评价,用,建筑地基基础设计规范 GB50007-2002,来确定地变形,四、软土地基的工程评价,特殊土的工程地质性质软土,1、软土地基承载力的评价2、软土地基变形的评价四、软土地基的,22,2、软土地基变形的评价,用,Skempton-Bjerrum,来确定地基沉降，对于正常固结土,四、软土地基的工程评价,特殊土的工程地质性质软土,2、软土地基变形的评价四、软土地基的工程评价特殊土的工程地质,23,2、软土地基变形的评价,用,考虑应力历史的地基沉降计算方法,来确定地变形，对于正常固结土,四、软土地基的工程评价,特殊土的工程地质性质软土,2、软土地基变形的评价四、软土地基的工程评价特殊土的工程地质,24,3、软土地基稳定性的评价,当,建筑物建在池塘、河岸等边坡较近时，应,评价地基稳定性，可用,条分法,进行评价。,当地基的,下卧层为基岩或硬土层,且表面倾斜时，应分析地基的稳定性。,当软弱土层之下分布,承压水,时，应分析承压水头对软土地基稳定性影响,四、软土地基的工程评价,承压水层上覆土层厚度,特殊土的工程地质性质软土,3、软土地基稳定性的评价四、软土地基的工程评价承压水层上覆土,25,1、排水固结法,概念：建筑物建造前，利用地基排水固结的特性，对建筑物地基进行加荷预压，使土体提前完成,固结沉降,，增加地基强度的一种软土处理措施。,适用,：处理淤泥质土、淤泥和冲填土，,方法,包括：,五、软土地基的处理技术,堆载预压法,真空预压法,降水预压法,电渗排水法,联合加压法,特殊土的工程地质性质软土,1、排水固结法五、软土地基的处理技术堆载预压法特殊土的工程地,26,堆载预压法,原理,：ep 曲线，,f,P曲线,过程,：先在地基中设置砂井、塑料排水带等竖向排水体，然后利用建筑物本身质量分级逐渐加载，或在建造前，在场地加载预压，使土体中的孔隙水排出，土层逐渐固结。,设计要点：,(1)排水竖井，井径,五、软土地基的处理技术,特殊土的工程地质性质软土,堆载预压法五、软土地基的处理技术特殊土的工程地质性质软土,27,特殊土的工程地质性质软土,特殊土的工程地质性质软土,28,特殊土的工程地质性质软土,特殊土的工程地质性质软土,29,堆载预压法,设计要点：,(1)排水竖井,井径,普通300500mm，袋桩砂井70120mm，塑料排水袋，可按下式计算：,五、软土地基的处理技术,平面布置,：等边三角形或正方形布置。有效排水直径与间距的关系为：,井径比确定,特殊土的工程地质性质软土,堆载预压法五、软土地基的处理技术平面布置：等边三角形或正方,30,堆载预压法,设计要点：,(1)排水竖井,五、软土地基的处理技术,井距,：间距可按井径比,n,选用，据工程实践，塑料排水带或袋装砂井n=1522，普通砂井，n=68。,井深,：根据建筑物对地基的稳定性、变形要求和工期确定，一般应尽可能的深。,砂料,：应选中粗砂，粘粒含量不应大于3%。,砂井直径,特殊土的工程地质性质软土,堆载预压法五、软土地基的处理技术井距：间距可按井径比n选用,31,堆载预压法,设计要点：,(2)预压荷载,五、软土地基的处理技术,范围,：大于或等于建筑物基础外缘所包围的范围。,大小,：对沉降有严格限制,的建筑，,应采用超载预压处理，超载量大小根据,预压时间内,要求完成的变形量通过计算确定，并应使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于附加应力。,加荷速率,：根据地基土的强度来确定。,预压时间,：当排水竖井底面以下,受压土层,经预压完成的变形和平均固结度符合设计要求时。,特殊土的工程地质性质软土,堆载预压法五、软土地基的处理技术范围：大于或等于建筑物基础,32,堆载预压法,设计要点：,(3)地基固结度,五、软土地基的处理技术,建筑地基处理技术规范JGJ79-2002，在一级或多级等速加载条件下，当固结时间为t时，,时间单位d，第,i,级荷载的加载速率；,T,i,、,T,i1,分别为第i级荷载加载的起始和终止时间，当计算第i级加载过程中某时间的固结度时，改为,t,；、为参数。,特殊土的工程地质性质软土,堆载预压法五、软土地基的处理技术建筑地基处理技术规范JGJ,33,五、软土地基的处理技术,条件,参数,竖向排水固结,30%,向内径向排水固结,竖向和向内径向排水固结,（竖井穿透受压土层）,1,c,h,径向排水固结系数，,c,v,竖向排水固结系数 cm