特殊土的主要工程性質(zhì)

1、特殊土的主要工程性質(zhì),中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),軟土濕陷性黃土紅粘土膨脹土填土,特殊土,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),引子：我國幅員廣大，地質(zhì)條件復(fù)雜，分布土類繁多，工程性質(zhì)各異。有些土類，由于地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、物質(zhì)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(zhì)，當(dāng)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(yīng)的治理措施，就會造成工程事故。,特殊土：人們把這些具有特殊工程性質(zhì)的

2、土稱為特殊土。特殊土分布的區(qū)域性：各種天然或人為形成的特殊土的分布，都有其一定的規(guī)律，表現(xiàn)一定的區(qū)域性。,特殊土的分布,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),在我國，具有一定分布區(qū)域和特殊工程意義的特殊土包括：沿海及內(nèi)陸地區(qū)各種成因的軟土：主要分布于西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)的黃土；西南亞熱帶濕熱氣候區(qū)的紅粘土；主要分布于南方和中南地區(qū)的膨脹土；高緯度、高海拔地區(qū)的多年凍土及鹽漬土、人工填土和污染土等。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工

3、程地質(zhì)學(xué),本章內(nèi)容： 主要闡述我國軟土、黃土、紅粘土、膨脹土及人工填土的分布、特征及其工程地質(zhì)問題。,軟土,軟土的工程特性與地基評價,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),軟土：泛指淤泥及淤泥質(zhì)土，是第四紀(jì)后期于沿海地區(qū)的濱海相、瀉湖相、三角洲相和溺谷相；內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖相和沖積洪積沼澤相等靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟粘性土。,軟土的特征：富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于1

4、。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),分類1：當(dāng)e>=1.5時，稱淤泥；當(dāng)1.5＞e＞=1.0時，稱淤泥質(zhì)土。它是淤泥與一般粘性土的過渡類型；,分類2：當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量[5%，10%]，稱有機(jī)質(zhì)土；當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量（10%，60%]時稱泥炭質(zhì)土；當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量（60%，）時，稱泥炭。泥炭是未充分分解的植物遺體堆積而成的一種高有機(jī)土，呈深褐-黑色。其含水量極高，壓縮性很大且不均勻，往往以夾層或透鏡體構(gòu)造存在于一般粘性土或淤泥質(zhì)土層中，對工程

5、極為不利。,軟土的組成和結(jié)構(gòu)特征,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),軟土的組成成分和結(jié)構(gòu)特征是由其生成環(huán)境決定的。,組成成分：由于它形成于水流不通暢、飽和缺氧的靜水盆地，這類土主要由粘粒和粉粒等細(xì)小顆粒組成。淤泥的粘粒含量較高，一般達(dá)30％-60％。粘粒的粘土礦物成分以水云母和蒙脫石為主，含大量的有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)含量一般達(dá)5％-15％，最大達(dá)17％-25％。,結(jié)構(gòu)特征：粘土礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒表面帶有大量負(fù)電荷，與水分子作用非常強(qiáng)烈，因而在其顆

6、粒外圍形成很厚的結(jié)合水膜。且在沉積過程中由于粒間靜電引力和分子引力作用，形成絮狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。,結(jié)論：軟土含大量的結(jié)合水，并由于存在一定強(qiáng)度的粒間連結(jié)而具有顯著的結(jié)構(gòu)性。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),由于軟土的生成環(huán)境及粒度、礦物組成和結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)性顯著且處于形成初期，呈飽和狀態(tài)，這都使軟土在其自重作用下難于壓密，而且來不及壓密。因此，不僅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥（1）一般呈欠壓密狀態(tài)，以致其孔隙比和天然含水量

7、隨埋藏深度很小變化，因而土質(zhì)特別松軟。淤泥質(zhì)土（2）一般則呈稍欠壓密或正常壓密狀態(tài)，其強(qiáng)度隨深度有所增大。淤泥和淤泥質(zhì)土一般呈軟塑狀態(tài)，但當(dāng)其結(jié)構(gòu)一經(jīng)擾動破壞，就會使其強(qiáng)度劇烈降低甚至呈流動狀態(tài)。,軟土的物理力學(xué)特性,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),1．高含水量和高孔隙性2．滲透性弱3．壓縮性高,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),1．高含水量和高孔隙性 軟土的天然含水量總是大于液限。 據(jù)統(tǒng)計：軟土的天然

8、含水量一般為50％-70％，最大甚至超過200％。天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1-2之間，最大達(dá)3-4。其飽和度一般大于95％，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強(qiáng)度的重要因素。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),2．滲透性弱 軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-4一i×10-8之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中

9、夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。 由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且呈飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對地基強(qiáng)度有顯著影響。,軟土的物理力學(xué)特性,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),3．壓縮性高 軟土均屬高壓縮性土，而且壓縮系數(shù)隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。,軟土在建筑荷載作用下的變形特征,中山大學(xué)地球科學(xué)

10、系,工程地質(zhì)學(xué),1. 變形大而不均勻2. 變形穩(wěn)定歷時長3. 抗剪強(qiáng)度低4. 較顯著的觸變性和蠕變性,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),變形大而不均勻 實際資料表明，對于磚墻承重的混合結(jié)構(gòu)，如以層數(shù)來表示地基受荷的大小，則4-6層的民用房屋其平均沉降量一般可達(dá)25-50cm；七層的則多達(dá)60-70cm；對于大型構(gòu)筑物，如水池、料倉、油罐等，其沉降量一般都大于50cm，甚至超過100cm。

11、 顯然在相同條件下，軟土地基的變形量比一般粘性土地基要大幾倍至十幾倍。因此上部荷重的差異和復(fù)雜的體型都會引起嚴(yán)重的差異沉降和傾斜。圖4-37,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),2. 變形穩(wěn)定歷時長 因軟土的滲透性很弱，水分不易排出，故使建筑物沉降穩(wěn)定歷時較長。例如沿海閩、浙一帶這種軟粘土地基上的大部分建筑物在建成約5年之久的時間后，往往仍保持著每年1cm左右的沉降速率，其中有些建筑物則每年下沉3-4cm。,

12、中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),3. 抗剪強(qiáng)度低 軟土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)。不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小，且與其側(cè)壓力大小無關(guān)，即其內(nèi)摩擦角為零，其內(nèi)聚力一般都小于20kPa；直剪快剪內(nèi)摩擦角一般為2-5度，內(nèi)聚力為10-15kPa；排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大，固結(jié)快剪的內(nèi)摩擦角可達(dá)8-12度，內(nèi)聚力為20kPa左右。這是因為在土體受荷時，其中孔隙水在充分排出的條件下

13、，使土體得到正常的壓密，從而逐步提高其強(qiáng)度。因此，要提高軟土地基的強(qiáng)度，必須控制施工和使用時的加荷速度，特別是在開始階段加荷不能過大，以便每增加一級荷重與土體在新的受荷條件下強(qiáng)度的提高相適應(yīng)。如果相反，則土中水分將來不及排出，土體強(qiáng)度不但來不及得到提高，反而會由于土中孔隙水壓力的急劇增大，有效應(yīng)力降低，而產(chǎn)生土體的擠出破壞。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),4. 較顯著的觸變性和蠕變性 由于軟土的結(jié)構(gòu)性在其強(qiáng)度的形成中占據(jù)相當(dāng)

14、重要的地位，則觸變性也是它的一個突出的性質(zhì)。關(guān)于軟土觸變性的特點、實質(zhì)、評價標(biāo)準(zhǔn)及其工程意義，見4.1.3。我國東南沿海地區(qū)的三角洲相及濱海一瀉湖相軟土的靈敏度一般在4—10之間，個別達(dá)13-15。 軟土的蠕變性是比較明顯的。在長期恒定應(yīng)力作用下，軟土將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減。在固結(jié)沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。上海等地許多工程的現(xiàn)場實洲結(jié)果表明：當(dāng)土中孔隙水壓力完全消散后，建筑物還繼續(xù)

15、沉降。,濕陷性黃土,一般特征,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),定義:黃土是第四紀(jì)干旱和半干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物。顏色:多呈黃色、淡灰黃色或褐黃色；顆粒組成:以粉土粒(其中尤以粗粉土粒，粒徑為0.05-0.01mm)為主，約占60％-70％，粒度大小較均勻，粘粒含量較少，一般僅占10％-20％；含碳酸鹽、硫酸鹽及少量易溶鹽；含水量小，一般僅8%-20％；孔隙比大，一般在1．0左右，且具有肉眼可見的大孔隙；具有垂直節(jié)理

16、，常呈現(xiàn)直立的天然邊坡。,分類,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土按其成因可分為原生黃土和次生黃土。一般認(rèn)為，具有上述典型持征，沒有層理的風(fēng)成黃土為原生黃土。原生黃土經(jīng)過水流沖刷、搬運(yùn)和重新沉積而形成的為次生黃土。次生黃土有坡積、洪積、沖積、坡積-洪積、沖積-洪積及冰水沉積等多種類型。它一般不完全具備上述黃土特征，具有層理，并含有較多的砂粒以至細(xì)礫，故也稱為黃土狀土。,特征,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土和黃土狀土(以下統(tǒng)稱

17、黃土)在天然含水量時,呈堅硬或硬塑狀態(tài)，具有較高的強(qiáng)度和低的或中等偏低的壓縮性，但遇水浸濕后，有的即使在其自重作用下也會發(fā)生劇烈而大量的沉陷(稱為濕陷性)，強(qiáng)度也隨之迅速降低。 而有些地區(qū)的黃土卻并不發(fā)生濕陷。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),可見，同是黃土，但遇水浸濕后的反應(yīng)卻有很大差別。凡天然黃土在上覆土的自重壓力作用下，或在上覆土的自重壓力與附加壓力共同作用下，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉的，稱為濕陷

18、性黃土。否則，稱為非濕陷性黃土。而非濕陷性黃土的工程性質(zhì)接近一般粘性土。 因此，分析、判別黃土是否屬于濕陷性的、其濕陷性強(qiáng)弱程度、地基濕陷類型和濕陷等級，是黃土地區(qū)工程勘察與評價的核心問題。,分布,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土在我國分布很廣，面積約63萬km2。其中濕陷性黃土約占3／4，遍及甘、陜、晉的大部分地區(qū)以及豫、寧、冀等部分地區(qū)。此外，新疆和魯、遼等地也有局部分布。,由于各地的地理、地質(zhì)和氣候條件的差別，濕陷性

19、黃土的組成成分、分布地帶、沉積厚度、濕陷特征和物理力學(xué)性質(zhì)也因地而異，其濕陷性由西北向東南逐漸減弱，厚度變薄。詳見《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GBJ25-90附錄二：中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)圖及其附表。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),同時，由于黃土形成的地質(zhì)年代和所處的自然地理環(huán)境不同，其組成與結(jié)構(gòu)特征及工程特征又有明顯的差異。 我國黃土按形成年代的早晚，有老黃土和新黃土之分。黃土形成年代愈久，由于鹽分溶濾較充分，固結(jié)成巖程度

20、大，大孔結(jié)構(gòu)退化，土質(zhì)愈趨密實，強(qiáng)度高而壓縮性小，濕陷性減弱甚至不具濕陷性。反之，形成年代愈短，其特性適相反。,黃土濕陷性的形成及影響因素,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土濕陷性的形成原因黃土濕陷性的影響因素黃土濕陷性及濕陷類型判別黃土濕陷起始壓力的意義及用途關(guān)于黃土地基濕陷等級的劃分,黃土濕陷性的形成原因,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),內(nèi)在因素：黃土的結(jié)構(gòu)特征及其物質(zhì)組成。外部條件：水的浸潤和壓力作用。 黃土的

21、結(jié)構(gòu)是在形成黃土的整個歷史過程中造成的，干旱和半干旱的氣候是黃土形成的必要條件。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土在干燥時具有較高的強(qiáng)度，而遇水后表現(xiàn)出明顯的濕陷性，這是由黃土本身特殊的成分和結(jié)構(gòu)所決定的。,成分特征,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),礦物成分：黃土的礦物成分主要是石英(含量常超過一半)， 長石(含量常達(dá)四分之一以上)，碳酸鹽(含量常為百分之十至十五，主要是碳酸鈣)，粘土礦物(含量一般只百分之十幾)。此外，還有少量的

22、(百分之幾)云母和重礦物，至于易溶鹽、中溶鹽和有機(jī)物的含量都少，一般都不超過百分之二。,粒度成分：黃土基本上是由＜0.25毫米的顆粒組成的，尤以0.1－0.01毫米的顆粒占主要地位。粉粒(0.05－0.005毫米)含量常超過一半以上，甚至達(dá)60－70％，且其中主要是0.05－0.01毫米的粗粉粒；砂粒(>0.05毫米)含量較少，一般很少超過20％，甚至只有百分之幾，且其中主要的是0.1－0.05毫米的微砂；粘粒(＜0.005毫米)

23、含量變化較大，可以從5％到35％，最常見為15－25％。,結(jié)構(gòu)特征,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),從結(jié)構(gòu)排列和連結(jié)情況看，黃土是由:石英和長石(還有少量的云母，重礦物和碳酸鈣)的微砂和粗粉粒構(gòu)成基本骨架，其中砂粒基本上?；ハ嗖唤佑|，浮在以粗粉粒所組成的架空結(jié)構(gòu)中。以石英和碳酸鈣等的細(xì)粉粒作為填充料，聚集在較粗顆粒之間。以高嶺石和水云母為主(還有少量的腐植質(zhì)和其他膠體)的粘粒和所吸附的結(jié)合水以及部分水溶鹽作為膠結(jié)材料，依附在上述各

24、種顆粒的周圍，將較粗顆粒膠結(jié)起來，形成大孔和多孔的結(jié)構(gòu)形式。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),由于膠結(jié)材料的成分、數(shù)量和膠結(jié)形式不同，黃土在水和壓力作用下的表現(xiàn)就不一樣。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土的這種特殊結(jié)構(gòu)形式是在干燥氣候條件下形成和長期變化的產(chǎn)物。黃土在形成時是極松散的，靠顆粒的摩擦或在少量水分的作用下略有連結(jié)。水分逐漸蒸發(fā)后，體積有些收縮，膠體、鹽分、結(jié)合水集中在較細(xì)顆粒周圍，形成一定的膠結(jié)連結(jié)。經(jīng)過多次的反復(fù)

25、濕潤干燥過程，鹽分累積增多，部分膠體陳化，因此逐漸加強(qiáng)膠結(jié)連結(jié)而形成上述較松散的結(jié)構(gòu)形式。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),綜上所述，黃土的成分和結(jié)構(gòu)上的基本特點是：以石英和長石組成的粉粒為主，礦物親水性較弱，粒度細(xì)而均一，連結(jié)雖較強(qiáng)但不抗水；未經(jīng)很好壓實，結(jié)構(gòu)疏松多孔，大孔性明顯。所以，黃土具有明顯的遇水連結(jié)減弱，結(jié)構(gòu)趨于緊密的傾向。,黃土結(jié)構(gòu)示意圖,天然狀態(tài)下的工程地質(zhì)性質(zhì),中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),1、塑性較弱，液限一般為2

26、6－34％，塑限常在16－20％之間，塑性指數(shù)多在8－14之間。,2、含水較少，天然含水量一般在10－25％之間。高原Q3馬蘭黃土含水量還低，11－20％，甚至有低于10％的。河谷階地Q4黃土含水略高，常為15－25％。,3、壓實程度很差，孔隙較大，孔隙率高，常為45－55％(孔隙比0.8－1.1)，干容重常僅1.3－1.5克／厘米3。,4、透水性較強(qiáng)，由于大孔和垂直節(jié)理發(fā)育，故透水性比粒度成分相類似的一般粘性土要強(qiáng)得多，常具中等透水性

27、(滲透系數(shù)超過l米／天)。但具有明顯的各向異性，垂直方向比水平方向要強(qiáng)得多，滲透系數(shù)可大數(shù)倍甚至數(shù)十倍。,5、強(qiáng)度較高。盡管孔隙率很高，但壓縮性仍屬中等，抗剪強(qiáng)度較高。但新近堆積黃土(Q4)土質(zhì)松軟，強(qiáng)度低，壓縮性高。,與一般粘性土一樣，黃土的強(qiáng)度取決于土的類型、孔隙和含水情況。在含水量較少時，隨著粘粒含量（也即塑性指數(shù)）的增大或均勻分布的碳酸鈣含量的增多，土的強(qiáng)度增大。對同一成分的黃土，隨著含水量的增大，或孔隙的增多，土的強(qiáng)度減低

28、。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),天然狀態(tài)下黃土的主要特點是：密實度低和含水少，透水性強(qiáng)和強(qiáng)度高。 但是黃土遇水性質(zhì)發(fā)生急劇變化，土的強(qiáng)度急劇降低，土體產(chǎn)生強(qiáng)烈沉陷變形。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),根據(jù)近年來國內(nèi)外學(xué)者對黃土濕陷本質(zhì)的研究，認(rèn)為黃土的濕陷是因水分的增加削弱了粒間聯(lián)結(jié)，導(dǎo)致黃土中的孔隙急劇而大量的破壞。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),濕陷性黃土具有以下特征： 第一，黃土中具有大量孔隙，尤其是大孔隙

29、，這是是否具有濕陷性和濕陷性強(qiáng)弱的基礎(chǔ)； 第二，顆粒間的聯(lián)結(jié)因水分增加而易于削弱和破壞； 第三，粘粉含量低，尤其是具活動晶格的粘土礦物含量低。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),水浸入孔隙度高、含碳酸鹽的粉質(zhì)黃土，將軟化和部分溶解顆粒接觸部位的膠結(jié)物，削弱結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)，從而使土顆粒在壓力作用下易于發(fā)生位移以達(dá)到新的平衡狀態(tài)，這在宏觀上就表現(xiàn)為土在壓力作用下因浸水而發(fā)生的體積變化。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),濕陷是在一定壓

30、力作用下，由于水的滲入而使土的連結(jié)顯著減弱的一種特殊變形。一般壓縮變形：是隨荷重的增加，使變形量增大，而水對連接阻力的減小是不顯著的，壓縮變形是逐漸進(jìn)行的，而且過程較長。濕陷變形：是在荷重沒有變化的情況下，由于水的滲入而使連結(jié)阻力顯著減弱，致使?jié)裣萸昂筮B接變化很大，所以濕陷變形往往在較短時間內(nèi)形成，且變形量很大。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土具有明顯的遇水連結(jié)減弱，結(jié)構(gòu)趨于緊密的有利于濕陷的特殊成分和結(jié)構(gòu)，這是黃土產(chǎn)生濕陷的

31、最根本原因。,天然狀態(tài)下的黃土含水率較小，膠結(jié)連接和強(qiáng)結(jié)合水連接占主導(dǎo)地位。一般來說，連接阻力是較強(qiáng)的，但這種連結(jié)的抗水性很弱，且膠結(jié)連接僅局限于部分接觸點上。所以，遇水后在一定壓力下就會使連結(jié)顯著減弱而產(chǎn)生濕陷變形。,同時，由于未經(jīng)很好壓實而密實度較低，大孔性和多孔性明顯，給產(chǎn)生濕陷性提供了良好的條件，因為有較多空間可以讓土粒移動，且有利于水的滲入。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),因此，黃土中親水性較弱的礦物愈多，中、易溶鹽含量愈多

32、，粉粒含量愈多，或粘粒含量愈少，土的濕陷性可能表現(xiàn)得愈明顯。,很多資料表明，在含水少的情況下，塑性指數(shù)大于12的黃土(或大致相當(dāng)于粘粒含量＞12％)，濕陷性通常很微弱或沒有；塑性指數(shù)小于12，尤其是小于10時，黃土經(jīng)常具有濕陷性，具其值愈小，濕陷性愈強(qiáng)烈。同時，黃土的天然含水率愈小，密實性愈低，則浸濕后含水量增加越多，連接減弱愈明顯，土的濕陷性愈強(qiáng)烈。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),一般說，低塑性、低含水率、低密實度的黃土常具有濕陷性

33、。,壓力的大小，水的數(shù)量和質(zhì)量，水流方向和速度等都影響著黃土的濕陷性，它影響變形的大小和快慢。 滲入黃土中的水，使膠結(jié)土粒的凝膠變?yōu)槿苣z，部分中、易溶鹽被溶解帶走，使結(jié)合水膜加厚。因此膠結(jié)連結(jié)部分被破壞，水連結(jié)減弱，結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，甚至滲透水流速度較大時，會帶走某些細(xì)顆粒。同時，水的滲入，可以增大土的自重，使壓力增加，因而影響黃土的濕陷量。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),在不同的壓力作用下，土的濕陷系數(shù)是不一樣的，當(dāng)壓力較小時

34、，濕陷量較小，隨著壓力的增大，濕陷量逐漸增加，當(dāng)壓力超過某值時，濕陷量急劇增大，結(jié)構(gòu)迅速地、明顯地破壞。這個開始出現(xiàn)明顯濕陷的壓力，稱為濕陷起始壓力。,不同地區(qū)黃土的濕陷起始壓力是不一樣的。一般是粘粒含量愈多，天然含水率越大，密實度愈高(孔隙比愈小)，黃土的濕陷起始壓力就越大；黃土埋藏較深時，土的含水率較大，壓密度較高，故濕陷起始壓力較大。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土的濕陷性一般是自地表向下逐漸減弱，埋深七、八米以上的黃土濕陷

35、性較強(qiáng)。不同地區(qū)、不同時代的黃土是不同的，這與土的成因、成巖作用、所處環(huán)境等條件有關(guān)。,黃土濕陷性的影響因素,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土濕陷性強(qiáng)弱與其微結(jié)構(gòu)特征、顆粒組成、化學(xué)成分等因素有關(guān)，在同一地區(qū)，土的濕陷性又與其天然孔隙比和天然含水量有關(guān)，并取決于浸水程度和壓力大小。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),1．根據(jù)對黃土的微結(jié)構(gòu)的研究，黃土中骨架顆粒的大小、含量和膠結(jié)物的聚集形式，對于黃土濕陷性的強(qiáng)弱有著重要的影響。,骨架顆

36、粒愈多，彼此接觸，則粒間孔隙大，膠結(jié)物含量較少，成薄膜狀包圍顆粒，粒間連結(jié)脆弱，因而濕陷性愈強(qiáng)；相反，骨架顆粒較細(xì)，膠結(jié)物豐富，顆粒被完全膠結(jié)，則粒間連結(jié)牢固，結(jié)構(gòu)致密，濕陷性弱或無濕陷性。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),2．黃土中粘土粒的含量愈多，并均勻分布在骨架顆粒之間，則具有較大的膠結(jié)作用，土的濕陷性愈弱。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),3．黃土中的鹽類，如以較難溶解的碳酸鈣為主而具有膠結(jié)作用時，濕陷性減弱，而石膏及易溶鹽含

37、量愈大，土的濕陷性愈強(qiáng)。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),4．影響黃土濕陷性的主要物理性質(zhì)指標(biāo)為天然孔隙比和天然含水量。,當(dāng)其它條件相同時，黃土的天然孔隙比愈大，則濕陷性愈強(qiáng)。實際資料表明；西安地區(qū)的黃土，如e＜0.9，則一般不具濕陷性或濕陷性很小；蘭州地區(qū)的黃土，如e＜0.86，則濕陷性一般不明顯。黃土的濕陷性隨其天然含水量的增加而減弱。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),5．在一定的天然孔隙比和天然含水量情況下，黃土的濕陷變形量將隨

38、浸濕程度和壓力的增加而增大，但當(dāng)壓力增加到某一個定值以后，濕陷量卻又隨著壓力的增加而減少。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),6．黃土的濕陷性從根本上與其堆積年代和成因有密切關(guān)系。充分反映了我國黃土的地層年代劃分及其濕陷性特征。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),按成因而言，風(fēng)成的原生黃土及暫時性流水作用形成的洪積、坡積黃土均具有的孔隙性，且可溶鹽未及充分溶濾，故均具有較大的濕陷性。而沖積黃土一般濕陷性較小或無濕陷性。,中山大學(xué)地球科學(xué)

39、系,工程地質(zhì)學(xué),對于同一堆積年代和成因的黃土的濕陷性強(qiáng)烈程度還與其所處環(huán)境條件有關(guān)。如在地貌上的分水嶺地區(qū)，地下水位深度愈大的地區(qū)的黃土，濕陷性愈大；埋藏深度愈小而土層厚度愈大的，濕陷影響愈強(qiáng)烈。,黃土濕陷性及濕陷類型判別,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),黃土濕陷性的判別黃土及其建筑場地的濕陷類型與判別,黃土濕陷性的判別,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),判別黃土是否具有濕陷性，可根據(jù)室內(nèi)壓縮試驗，在一定壓力下測定的濕陷系數(shù)來判定。

40、 濕陷系數(shù)是指天然土樣單位厚度的濕陷量，應(yīng)按下式計算： －保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的土樣，加壓至一定壓力時，下沉穩(wěn)定后的厚度。 －上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的厚度(cm)； －土樣的原始厚度(cm)。當(dāng) 時，定為非濕陷性黃土； 時，定為濕陷性黃土。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),

41、《黃土規(guī)范》(GBJ25-90)采用0.015作為劃分濕陷性與非濕陷性黃土的界限值，是根據(jù)大量室內(nèi)試驗、野外測試和建筑物實際調(diào)查綜合考慮確定的。 根據(jù)濕陷系數(shù)大小，可以大致判斷濕陷性黃土濕陷性的強(qiáng)弱，一般認(rèn)為: ,為弱濕陷性的； ，為中等濕陷性的； ，為強(qiáng)濕陷性的。,黃土及其建筑場地的濕陷類型與判別,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),濕

42、陷性黃土可分為：自重濕陷性：濕陷性黃土受水浸濕后，在其自重壓力下發(fā)生濕陷。非自重濕陷性黃土： 在其自重壓力與附加壓力共同作用下才發(fā)生濕陷。 兩種類型。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),將濕陷性黃土劃分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土對工程建筑的影響具有明顯的現(xiàn)實意義。,例如在自重濕陷性黃土地區(qū)修筑渠道初次放水時就產(chǎn)生地面下沉。兩岸出現(xiàn)與渠道平行的裂縫；管道漏水后由于自重濕陷可導(dǎo)致管道折斷；路基受水后由于自重濕陷而發(fā)生局部嚴(yán)重坍塌

43、；地基土的自重濕陷往往使建筑物發(fā)生很大的裂縫或使磚墻傾斜，甚至使一些很輕的建筑物也受到破壞；,而在非自重濕陷性黃土地區(qū)這類現(xiàn)象極為少見。所以在這兩種不同濕陷性黃土地區(qū)建筑房屋，采取的地基設(shè)計、地基處理、防護(hù)措施及施工要求等方而均應(yīng)有較大區(qū)別。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),1．黃土的濕陷類型可按室內(nèi)壓縮試驗，在土的飽和(Sr＞0.85)自重壓力下測定的自重濕陷系數(shù)來判定。自重濕陷系數(shù)按下式計算： －保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的

44、土樣，加壓至土的飽和自重壓力時，下沉穩(wěn)定后的厚度(cm)。 －上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下、下沉穩(wěn)定后的厚度(cm) 。 －土樣的原始厚度(cm)。則當(dāng) 時，定為非自重濕陷性黃土； 時，定為自重濕陷性黃土。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),2．建筑場地或地基的濕陷類型，應(yīng)按試坑浸水試驗實測自重濕陷量或按室內(nèi)壓縮試驗累計的計算自重濕陷量判定。,當(dāng)實測或計算自重濕陷量小于

45、或等于7cm時，定為非自重濕陷性黃土場地。當(dāng)實測或計算自重濕陷量大于7cm時，定為自重濕陷性黃土場地；,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),以7cm作為判別建筑場地濕陷類型的界限值是根據(jù)自重濕陷性黃土地區(qū)的建筑物調(diào)查資料確定的。,在河南、西安大部分非自重濕陷性黃土地區(qū)，實測自重濕陷量一般不超過3－4cm，而蘭州等典型自重濕陷性黃土地區(qū)則常在10cm以上，有時達(dá)30cm多；同時也考慮了建筑物地基容許下沉的因素：當(dāng)?shù)鼗灾貪裣萘吭?cm以內(nèi)時

46、，建筑物一般無明顯破壞待征，或墻面裂縫稀少，不影響建筑物的正常使用。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),現(xiàn)場試坑浸水試驗判別建筑場地濕陷類型的方法雖然比較直接反映現(xiàn)場情況，但由于耗用水量較多，浸水時間較長（一個月以上），有時不具備浸水試驗條件，有的受工期限制，故只有對新建地區(qū)的甲、乙類重要的建筑工程才宜進(jìn)行，而對一般工程只用計算自重濕陷量判定。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),計算自重濕陷量應(yīng)根據(jù)不同深度土樣的自重濕陷系數(shù)，按下式計算：

47、 式中 －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) －第i層土的厚度(cm)； －因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)，是為了使計算自重濕陷量盡量接近實測濕陷量。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0.7；對其他地區(qū)可取0.5。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),計算自重濕陷量的累計，應(yīng)自天然地面(當(dāng)挖、填方的厚度和面積較大時，自設(shè)計地面)算起，至其下全部濕陷性黃土

48、層的底面為止，其中自重濕陷系數(shù)小于0.015的土層不累計。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),用計算自重濕陷量確定建筑場地的濕陷類型比較簡便，不受現(xiàn)場條件限制，缺點是土樣易受擾動，尤其地層不均勻時，試驗誤差較大。 按試坑浸水試驗實測自重濕陷量及按室內(nèi)壓縮試驗測定濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)等，應(yīng)符合《黃土規(guī)范》有關(guān)附錄的規(guī)定。,黃土濕陷起始壓力的意義及用途,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),研究認(rèn)為：濕陷性黃土浸水后，其內(nèi)聚力較其浸水前損

49、失很大(而內(nèi)摩擦角則相對減小較少)，但當(dāng)剩余的內(nèi)聚力與內(nèi)摩接力一起，尚能抵抗一定的外力而不破壞其結(jié)構(gòu)，此時土體只發(fā)生壓縮變形。一旦外部壓力增大到某一界限，足以克服其剩余的內(nèi)聚力與內(nèi)摩擦力時，則發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，即發(fā)生濕陷。,濕陷性黃土地基在某一壓力下浸水開始出現(xiàn)濕陷時，此壓力即為濕陷起始壓力。即當(dāng)黃土地基上的自重壓力和附加壓力之和小于濕陷起始壓力時，地基土只產(chǎn)生壓縮變形，不會發(fā)生濕陷。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),因此黃土濕陷起始壓力實

50、質(zhì)上是黃土浸水后的剩余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(或稱浸水結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)。,而黃土的濕陷系數(shù)與濕陷起始壓力是同一土體的結(jié)構(gòu)特性分別在變形和強(qiáng)度兩方面的反映。,浸水結(jié)構(gòu)強(qiáng)度愈小的土，濕陷系數(shù)愈大，而濕陷起始壓力愈小。所以濕陷起始壓力也反映了黃土濕陷性的強(qiáng)烈程度，一切決定黃土濕陷性大小的因素，即決定其濕陷起始壓力小與大的因素。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),濕陷起始壓力是反映黃土濕陷性的一個重要指標(biāo)，并具有如下實用意義；,按濕陷起始壓力劃分土層的濕陷類型,1

51、．用于確定土層和場地的濕陷類型 凡濕陷起始壓力小于上覆飽和自重壓力的土層，即為自重濕陷性的；反之為非自重濕陷性的。不同濕陷類型的土層分布深度，可以從濕陷起始壓力分布曲線與飽和自重壓力分布曲線在不同深度的對比求得，如圖所示。該圖反映關(guān)中部分地區(qū)深度4－8m土層有自重濕陷性，在地表小面積浸水條件下，可不考慮其場地的自重濕陷性。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),2、對于非自重濕陷性黃土地基，當(dāng)建筑物荷重不大時，可適當(dāng)加大基礎(chǔ)底面積，控

52、制基底壓力不超過土的濕陷起始壓力，則地基即使受水浸濕也不致產(chǎn)生濕陷變形，因而可不采取設(shè)防措施；,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),3、對非自重濕陷性黃土地基，如果設(shè)計使在地基的某一深度以下，作用在土體上的飽和自重壓力與附加壓力之和小于土的濕陷起始壓力時，則這一深度以下受水浸潤時將不致產(chǎn)生濕陷。所以當(dāng)需要消除地基全部濕陷性時，可利用基底以下各土層的濕陷起始壓力與飽和自重壓力＋附加壓力分布曲線對比，決定處理濕陷性黃土層的厚度H。,中山大學(xué)地球

53、科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),濕陷起始壓力值，可按現(xiàn)場浸水載荷試驗或按室內(nèi)壓縮試驗確定。 按現(xiàn)場浸水荷載試驗確定時，應(yīng)在壓力與浸水下沉量關(guān)系曲線上，取其轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的壓力作為濕陷起始壓力值。當(dāng)曲線上的轉(zhuǎn)折點不明顯時，可取浸水下沉量與承壓板寬度之比小于、等于0.015所對應(yīng)的壓力作為濕陷起始壓力值。 按室內(nèi)壓縮試驗確定濕陷起始壓力時，應(yīng)取壓力與濕陷系數(shù)關(guān)系曲線上，濕陷系數(shù)等于0.015所對應(yīng)的壓力作為濕陷起始壓力值。,黃土濕陷起始壓

54、力的確定方法,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),由若干個具有不同濕陷系數(shù)的黃土層所組成的濕陷性黃土地基，它的濕陷程度是由這些土層被水浸濕后可能發(fā)生濕陷量的總和來衡量。,關(guān)于黃土地基濕陷等級的劃分,總濕陷量愈大，濕陷等級愈高，地基浸水后建筑物和地面的變形愈嚴(yán)重，對建筑物的危害也愈大。因此，對不同的濕陷等級，應(yīng)采取相應(yīng)不同的設(shè)計措施。而要確定濕陷等級，則首先要解決可能被水浸濕和產(chǎn)生濕陷的濕陷性黃土層的厚度以及濕陷等級界限值的合理確定。,中山大

55、學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),應(yīng)該指出：總濕陷量是假定建筑物地基在規(guī)定的壓力作用下充分浸水時的濕陷變形，它沒有考慮地基與建筑物的共同作用。而且建筑物地基可能發(fā)生的濕陷變形取決于很多因素，如浸水機(jī)率、浸水方式、浸水時間、浸入地基的水量、基礎(chǔ)面積、基礎(chǔ)形式和基底壓力大小等，所以總濕陷量只是近似地反映了地基土的濕陷程度，而并非是建筑物地基的實際可能濕陷量。,紅粘土,1、紅粘土的特征、分布與研究意義2、紅粘土的成分、物理力學(xué)特征及其變化規(guī)律3、

56、確定紅粘土地基承載力的幾個原則問題,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),紅粘土是指在亞熱帶濕熱氣候條件下，碳酸鹽類巖石及其間所夾的其他巖石，經(jīng)紅土化作用形成的高塑性粘土。紅粘土一般呈褐紅、棕紅等顏色，液限大于50％。經(jīng)流水再搬運(yùn)后仍保留其基本特征，液限大于45％的坡、洪積粘土，稱為次生紅粘土，在相同物理指標(biāo)情況下，其力學(xué)性能低于紅粘土。,1、紅粘土的特征、分布與研究意義,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),紅粘土及次生紅粘土廣泛分布于我國的

57、云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西等地區(qū)的低山、丘陵地帶頂部和山間盆地、洼地、緩坡及坡腳地段。黔、桂、滇等地古溶蝕地面上堆積的紅粘土層，由于基巖起伏變化及風(fēng)化深度的不同，造成其厚度變化極不均勾．常見為5－8m，最薄為0.5m，最厚為20m。在水平方向常見咫尺之隔，厚度相差達(dá)10m之巨。上層中常有石芽、溶洞或土洞分布其間，給地基勘察、設(shè)計工作造成困難。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),紅粘土的一般特點是天然含水量和孔隙比很大，但其

58、強(qiáng)度高、壓縮性低，工程性能良好。它的物理力學(xué)性質(zhì)間具有獨(dú)特的變化規(guī)律，不能用其他地區(qū)的、其他粘性土的物理、力學(xué)性質(zhì)相關(guān)關(guān)系來評價紅粘土的工程性能。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),紅粘土的組成成分紅粘土的一般物理力學(xué)特征紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)變化范圍及其規(guī)律性裂隙對紅粘土強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響,2、紅粘土的成分、物理力學(xué)特征及其變化規(guī)律,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),由于紅粘土系碳酸鹽類及其他類巖石的風(fēng)化后期產(chǎn)物，母巖中的較活動性的成

59、分SO2-4、Ca2+、Na+、K+經(jīng)長期風(fēng)化淋濾作用相繼流失，SiO2部分流失，此時地表則多集聚含水鐵鋁氧化物及硅酸鹽礦物，并繼而脫水變?yōu)檠趸F鋁。使土染成褐紅至磚紅色。因此，紅粘土的礦物成分除仍含有一定數(shù)量的石英顆粒外，大量的粘土顆粒則主要為多水高嶺石、水云母類、膠體二氧化硅及赤鐵礦、三水鋁土礦等組成，不含或極少含有機(jī)質(zhì)。,紅粘土的組成成分,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),其中多水高嶺石的性質(zhì)與高嶺石基本相同，它具有不活動的結(jié)晶格架

60、，當(dāng)被浸濕時，晶格間距極少改變，故與水結(jié)合能力很弱。而三水鋁土礦、赤鐵礦、石英及膠體二氧化硅等鋁、鐵、硅氧化物，也都是不溶于水的礦物，它們的性質(zhì)比多水高嶺石更穩(wěn)定。 紅粘土顆粒周圍的吸附陽離子成分也以水化程度很弱的三價鐵、鋁為主。 紅粘土的粒度較均勻，呈高分散性。粘粒含量一般為60％－70％，最大達(dá)80％。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),1、天然含水量高，一般為40％－60％，高達(dá)90％。,紅粘土的一般物理力學(xué)特征,2

61、、密度小，天然孔隙比一般為1.4-1.7，最高2.0，具有大孔性。,5、一般呈現(xiàn)較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性，固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角為8。－18。，內(nèi)聚力40－90kPa。壓縮系數(shù)a0.2-0.3=0.1-0.4MPA-1，變形模量10-30MPa，最高可達(dá)50MPA，荷載試驗比例界限200－300kPa。,3、高塑性。液限一般為60％－80％，高達(dá)110％；塑限一般為40％－60％，高達(dá)90％；塑性指數(shù)一般為20－50。,4、由于塑限很高，所以

62、盡管天然含水量高，一般仍處于堅硬或硬可塑狀態(tài)，液性指數(shù)一般小于0.25。但是其飽和度一般在90％以上，因此，甚至堅硬粘土也處于飽水狀態(tài)。,6、不具有濕陷性，其濕陷系數(shù)0.0004－0.0008《0.015。原狀土浸水后膨脹量很小(＜2％)，但失水后收縮劇烈，原狀土體積收縮率25％，而擾動土可達(dá)40％－50％。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),紅粘土：雖然天然含水量高，孔隙比很大，但卻具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和較低的壓縮性,生成環(huán)境及其相應(yīng)的組

63、成物質(zhì)和堅固的粒間連結(jié)特性。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),紅粘土呈現(xiàn)高孔隙性首先在于其顆粒組成的高分散性，是粘粒含量特別多和組成這些細(xì)小粘粒的含水鐵鋁硅氧化物在地表高溫條件下很快失水而相互凝聚膠結(jié)，從而較好地保存了它的絮狀結(jié)構(gòu)的結(jié)果。 因此，紅粘土有較高的強(qiáng)度，主要是因為這些鐵、鋁、硅氧化物顆粒本身性質(zhì)穩(wěn)定及互相膠結(jié)所造成的。特別是在風(fēng)化后期，有些氧化物的膠體顆粒會變成結(jié)晶的鐵、鋁、硅氧化物，而且他們是抗水的、不可逆的，故其

64、粒間連結(jié)強(qiáng)度更大。 另外，由于紅粘土顆粒周圍吸附陽離子成分主要為三價鐵和鋁，這些鐵、鋁化的顆粒外圍的結(jié)合水膜很薄，也加強(qiáng)了其粒間的連結(jié)強(qiáng)度。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),紅粘土的天然含水量很高，也是由于其高分散性，表面能很大，因而吸附大量水分子的結(jié)果。故這種土中孔隙是被結(jié)合水，并且主要是被強(qiáng)結(jié)合水(吸著水)所充填。強(qiáng)結(jié)合水，由于受土顆粒的吸附力很大，分子排列很密，具有很大的粘滯性和抗剪強(qiáng)度。土的塑限值很高。因此，紅粘土的天然

65、含水量雖然很高，且處于飽和狀態(tài)，但它的天然含水量一般只接近其塑限值，故使之具有較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性。 同時，另一個重要因素是由于分布地區(qū)環(huán)境地表溫度高，又處于明顯的地殼上升階段，對于一般分布在山坡、山嶺或坡腳地勢較高地段的紅粘土，其地表水和地下水的排泄條件好，使土的天然含水量也只接近于塑限，而與其液限的差值很大(達(dá)30％－50％)，必然使土體處于堅硬或硬可塑狀態(tài)。 以上所述紅粘土的組成成分及其粒間連結(jié)和含水特性，也是

66、它所以呈現(xiàn)高孔隙性和大孔性，而又不具有浸水濕陷性的主要原因。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),從各地區(qū)已有資料可知，紅粘土本身的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)又有相當(dāng)大的變化范圍，以貴州省的紅粘土為例，其天然含水量的變化范圍達(dá)25％－88％，天然孔隙比0.7－2.4，液限36－l25，塑性指數(shù)18－75，液性指數(shù)0.45－1.4。內(nèi)摩擦角2－31度，內(nèi)聚力10－140kPa，變形模量4－36MPa。其物理力學(xué)性質(zhì)變化如此之大，承載力自然會有顯著的差別

67、。貌似均勻的紅粘土，其工程性能的變化卻十分復(fù)雜，這也是紅粘土的一個重要特點。 因此，為了作出正確的工程地質(zhì)評價，僅僅掌握紅粘土的一般特點是不夠的，還必須弄清決定其物理力學(xué)性質(zhì)的因素，掌握其物理力學(xué)指標(biāo)的變化規(guī)律。,紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì)變化范圍及其規(guī)律性,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),1）在沿深度方向，隨著深度的加大，其天然含水量、孔隙比和壓縮性都有較大的增高，狀態(tài)由堅硬、硬塑可變?yōu)榭伤?、軟塑以至流塑狀態(tài)，因而強(qiáng)度則大幅度降低。

68、如圖所示，1m處的內(nèi)聚力為190kPa，到11m則降為9kPa，只及1m處的1／20。 紅粘土的天然含水量及孔隙比從上往下得以增大的原因，一方面系地表水往下滲濾過程中，靠近地表部分易受蒸發(fā)，愈往深部則愈易集聚保存下來，另一方面可能直接受下部基巖裂隙水的補(bǔ)給及毛細(xì)作用所致。,中山大學(xué)地球科學(xué)系,工程地質(zhì)學(xué),2、在水平方向，隨著地形地貌及下伏基巖的起伏變化，紅粘土的物理力學(xué)指標(biāo)也有明顯的差別。在地勢較高的部位，由于排水條件好，其天然