濕陷性黃土路基處理講義

1、濕陷性黃土路基處理,,黃土概述,一、黃土1.黃土是在第四紀形成的一種特殊的陸相疏松堆積物顆粒成份以粉粒為主，顏色一般呈黃色或褐黃色。2.黃土按成因分為：原生黃土和次生黃土。,濕陷性黃土：在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的黃土。 濕陷性土的分布：廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū)的黃土多具濕陷性。(這里所說的黃土泛指黃土和黃土狀土。濕陷性黃土

2、又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土，也有的老黃土不具濕陷性)。,濕陷性黃土,,,我國現(xiàn)行《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》將中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分為七區(qū)（其中又細分為十二個亞區(qū)），這七個區(qū)是：Ⅰ—隴西地區(qū)，Ⅱ—隴東-陜北-晉西地區(qū)，Ⅲ—關(guān)中地區(qū)，Ⅳ—山西-冀北地區(qū)，Ⅴ—河南地區(qū)，Ⅵ—冀魯?shù)貐^(qū)，Ⅶ—邊緣地區(qū)，規(guī)范并同時列出了各區(qū)和亞區(qū)濕陷性黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)和特征描述（見所附的中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)略圖及附表）。,二、黃土地層的劃分 我

3、國黃土的形成經(jīng)歷了地質(zhì)時代中的整個第四紀時期，按形成的年代可分為老黃土和新黃土 。,三、濕陷性黃土組成及結(jié)構(gòu)構(gòu)造1．顆粒組成及礦物成分 濕陷性黃土的顆粒組成以粉土顆粒為主，一般占總質(zhì)量的60%以上。而粉土中又以0.01～0.05mm的粗粉粒為多，小于0.005mm的粘粒含量較少，大于0.1mm的細砂顆粒含量在5%以內(nèi)，大于0.25mm的中砂以上的顆粒則很少見到。此外黃土中還含有大量的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶鹽類。,黃

4、土中粗顆粒的主要礦物成分是石英和長 石，粘土顆粒的主要成分是中等親水性的伊里石，以及一些水溶性鹽類物質(zhì)，這些鹽類物質(zhì) 呈固態(tài)或半固態(tài)分布在各種顆粒的表面。,,,2．黃土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 形成初期，季節(jié)性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起來，而長期的干旱使水分不斷蒸發(fā)，于是少量的水分以及溶于水中的鹽類都集中到較粗顆粒的表面和接觸點處，可溶鹽逐漸濃縮沉淀而成為膠結(jié)物，形成以粗粉粒為主體骨架的蜂窩狀大孔隙結(jié)構(gòu),黃土結(jié)構(gòu)示意圖,由于黃土是在干

5、旱半干旱的氣候條件下形成的，隨著干旱季節(jié)的來臨，黃土因失去大量水分而體積收縮，在土體中形成許多豎向裂隙，使黃土具有了柱狀構(gòu)造。 雨季來臨，大氣降水將黃土中的水溶性鹽類物質(zhì)溶解并沿著土中的孔隙下滲，干旱季節(jié)來臨時土中的水分蒸發(fā)逃逸，溶解的鹽類物質(zhì)在水分蒸發(fā)的同時于下滲線附近重新結(jié)晶并殘存下來。,四、黃土的濕陷原因和影響因素 黃土發(fā)生濕陷的內(nèi)在原因是黃土的結(jié)構(gòu)特征和其物質(zhì)成分，外在的條件為水的浸濕。 隨著含水量的減

6、少土粒彼此靠近，顆粒間的分子引力以及結(jié)合水和毛細水的聯(lián)結(jié)力逐漸加大。這些因素都增強了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體在自重壓密，從而形成以粗顆粒為主體骨架的多孔隙結(jié)構(gòu)。,由于膠結(jié)物的凝聚和結(jié)晶作用、共用結(jié)合水的聯(lián)結(jié)作用以及毛細作用、負孔隙水壓力作用等，使黃土地基表現(xiàn)出較高的強度和抵抗壓縮變形的能力。當(dāng)黃土受水浸濕或在一定外部壓力作用下受水浸濕時，結(jié)合水膜增厚并楔入顆粒之間，于是結(jié)合水聯(lián)系減弱，鹽類溶于水中，各種膠結(jié)物軟化，結(jié)構(gòu)強度降低

7、或失效，黃土的骨架強度降低，土體在上覆土層的自重壓力或在自重壓力與附加壓力共同作用下，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，大孔隙塌陷，導(dǎo)致黃土地基附加的濕陷變形。這就是黃土產(chǎn)生濕陷現(xiàn)象的內(nèi)在過程。,濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土 和非自重濕陷性黃土兩種。前者是指在上覆土自重壓力下受水浸濕發(fā)生濕陷的濕陷性黃土地基；后者是指只有在大于上覆土自重壓力下受水浸濕后才會發(fā)生濕陷的濕陷性黃土地基。,五、濕陷性黃土地基的評價 多用室內(nèi)浸水側(cè)限壓縮試驗1、濕陷系數(shù)：

8、濕陷系數(shù)反映了黃土對水的敏感程度。 時,定為非濕陷性黃土。 時,定為濕陷性黃土?！饵S土規(guī)范》規(guī)定，計算時壓力p從基礎(chǔ)底面（初堪時從地面下1.5米）算起。到其下10米內(nèi)土層為200KPa，10米以下至非失陷性土層頂面應(yīng)用上覆土的飽和自重壓力（大于300用300）。,如基底壓力大于300時，仍用實際壓力判別黃土的失陷性。 2、濕陷起始壓力和失陷起始含水量,,

9、雙線法測定濕陷起始壓力,黃土的濕陷量與所受壓力有關(guān)，存在一個壓力界限，壓力低于這個數(shù)值，黃土浸水也不會濕陷，這個壓力為濕陷其始壓力。 曲線上取所對應(yīng)的壓力作為濕陷其始壓力。 黃土的濕陷其始含水量在外荷載或自重作用下，受水浸濕開始出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象時的最低含水量。,3、濕陷類型和失陷等級自重濕陷量的計算公式為：當(dāng) 時應(yīng)定為非自重濕陷性黃土。當(dāng) 時應(yīng)定為自重濕

10、陷性黃土。 －－因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)。,－－表示第I層土層的飽和自重壓力下的濕陷系數(shù)， －－加壓至土層的飽和自重壓力下時，下沉穩(wěn)定后的試樣高度。 －－浸水飽和后土樣下沉后的高度。 n－－計算厚度內(nèi)濕陷土層的數(shù)目，從天然地面算起（挖、填方較大時從設(shè)計地面算起），其中 的土層不計。,濕陷性黃土地基的濕陷等級，應(yīng)根據(jù)基底下各土層累計的總濕陷

11、量和自重濕陷量的大小來確定。 總濕陷量可按下式計算： ---考慮黃土地基側(cè)向擠出和浸水幾率等因素的修正系數(shù)。無浸水幾率取0，有浸水幾率，基底下5米深度以內(nèi)可取1.5,基底下5～10m深度內(nèi)，取β＝1，基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面，自重濕陷性黃土場地按 。,－－第i層土的濕陷系數(shù)和厚度。計算時土層厚度自基底（初勘時從地面下1.5m）算起；對非自重濕陷性黃土地基，累計算到其下5m，對自重濕陷性黃土地基

12、，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗確定。其中 的土層不計。例題,濕陷性黃土地基的濕陷等級,六.失陷性黃土地基的勘察和工程措施（一）失陷性黃土地基的勘察1）查明黃土層的厚度和分布，測定各種物理指標(biāo)。2）研究地形起伏與降水的積累和排瀉情況。3）劃分不同的地貌單元，查明不良地質(zhì)現(xiàn)象。4）調(diào)查訪問，了解情況。5）調(diào)查鄰近已有建筑物的現(xiàn)狀、開裂及損壞情況。,（二）地基處理 針對濕陷性問題的主要措施有地

13、基處理、防水與結(jié)構(gòu)措施三類。地基處理的目的是消除黃土的濕陷性，它又可分為全部消除和部分消除兩種。防水措施是為了防止雨水和其它來源的水滲入地基中。結(jié)構(gòu)措施的作用是使建筑物有一定的適應(yīng)變性的能力，在建筑物因地基浸水出現(xiàn)附加的不均勻沉降時 能減輕對結(jié)構(gòu)的損害。,進行地基處理，以部分或全部消除建筑物地基的濕陷性，并達到減小地基沉降和提高地基承載力的目的。 選擇地基處理方法，應(yīng)根據(jù)建筑物的類別和濕陷性黃土的特性，并考慮施工設(shè)備、施工進度、材料來

14、源和當(dāng)?shù)丨h(huán)境等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟綜合分析比較后確定。,,濕陷性黃土地基常用的處理方法,黃土地區(qū)采用樁基礎(chǔ)也相當(dāng)普遍，包括鋼筋混凝土預(yù)制樁（打入、靜壓等）或灌注樁（鉆孔、挖孔、擠土成孔等） 。（三） 防水措施濕陷性黃土產(chǎn)生濕陷必須具備的外部條件是地基土浸水，因此做好建筑物建設(shè)期間的防排水工作并考慮其在使用期間的防水措施無疑也可減少或避免地基的浸水濕陷事故。,（四） 結(jié)構(gòu)措施 如果沒有采用地基處理從根本上解決地基的浸水濕陷問題