第 12 章区域性地基

第 12 章区域性地基

§12.2 湿陷性黄土地基

黄土：是一种颗粒组成以粉粒为主的黄色或褐黄色粉状土。湿陷性黄土：凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低的，称为湿陷性黄土。

湿陷性黄土的特征和分布

湿陷性黄土分类：

湿陷性黄土

自重湿陷性黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷

非自重湿陷性若在自重应力作用下不发生湿陷，而需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷


湿陷性黄土分布：

在我国，它占黄土地区总面积的 60% 以上，约为 40 万 km2 ，而且又多出现在地表浅层，主要分布在黄河中游山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部，其次是宁夏、青海、河北的一部分地区，新疆、山东、辽宁等地局部也有发现。


湿陷性黄土湿陷的原因：1.1. 水的浸湿水的浸湿：由于管道（或水池）漏水、地面积水、生产和生活用水等渗入地下，或由于降水量较大，灌溉渠和水库的渗漏或回水使地下水位上升等原因而引起。2.2. 黄土的结构特征：黄土的结构特征：长期的干旱使土中水分不断蒸发，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体的自重压密，于是形成了以粗粉粒为主体骨架的多孔隙结构。3.3. 物质成分：物质成分：黄土中粒径大于 0.05mm 的颗粒较多，胶结物多呈薄膜状分布，骨架颗粒多数彼此直接接触，结构疏松，强度低而湿陷性强。


颗粒以粗粉粒为主

土粒间为胶结物


湿陷过程

结合水膜增厚锲入颗粒之间

土粒滑向大

孔隙减少

黄土受水浸湿

结合水联结消失，

盐溶于水

骨架强度随着降低

结构迅速破坏

湿陷性黄土湿陷的影响因素：

1. 黄土中颗粒的组成和分布：粘粒含量多，并且均匀分布在骨架之间，起胶结物的作用，会使湿陷性降低并使力学性质得到改善。

2. 黄土中的盐类：如以较难溶解的碳酸钙为主而具有胶结作用时，湿陷性减弱，但石膏及易溶盐的含量愈大时，湿陷性增强。

粘粒可以改善湿陷性

石膏及易溶盐，使湿陷性增强



黄土地基的湿陷性评价：

1 ）湿陷系数 δs

湿陷系数 δs 值来进行判定黄土是否具有湿陷性。

式中： hp –– 天然状态土样，加压至一定压力 p 后，下沉稳定后的高度； –– 加压稳定后土样，浸水作用下，下沉稳定后的高度； h0 –– 土样原始高度。

ph

原状土样0h

hh pps

室内压缩试验

在压力 P 下浸水压缩曲线

我国《湿陷性黄土地区建筑规范》（ GBJ25-90 ）按照国内各地经验采用 s=0.015 作为湿陷性黄土的界限值， s≥0.015定为湿陷性黄土，否则为非湿陷性黄土。湿陷性土层的厚度也是用此界限值确定的。

湿陷性判定

一般认为 s<0.03 为弱湿陷性黄土，0.03<s≤0.07 为中等湿陷性黄土，s>0.07 为强湿陷性黄土。

压力 p取实际土压力；对于一般建筑物，自基底算起，10m 以上用 200kpa ， 10m 以下用其上覆土的饱和自重应力


湿陷类型的划分

《湿陷性黄土地区建筑规范》用计算自重湿陷量 zs来划分两种湿陷类型的地基， zs(cm) 按下式计算

哪两种？？？

n

iizsizs h

10

式中：0——根据我国建筑经验，因各地区土质而异的修正系数。zsi—— 第 i 层地基土样在压力值等于上覆土的饱和自重应力时，试验测定的自重湿陷系数；hi—— 地基中第 i 层土的厚度 (m) ；n—— 计算总厚度内土层数。

zs≤7cm 为非自重湿陷性黄土， zs>7cm 为自重湿陷性黄土。


黄土地基的湿陷等级判定

湿陷性黄土地基的湿陷等级，用地基内各土层湿陷下沉稳定后所发生湿陷量的总和 Δs （总湿陷量）来衡量。

i

n

isis h

1

式中： δsi—— 第 i 层土的湿陷系数； hi—— 第 i 层土的厚度； β—— 考虑地基土测向挤出和浸水几率等因素的修正系数。

我们刚讲过奥

基底下 5m深度内取 1.5 ； 5m 以下，在非自重湿陷性黄土场地，可不计算；在自重湿陷性黄土场地，可按 β0取值。


Ⅳ （很严重）Ⅲ （严重）—△s..>60

Ⅲ （严重）Ⅱ 或ⅢⅡ （中等）30 ＜△ s≤60

—Ⅱ （中等） Ⅰ （轻微）△s≤30

△zs..>357 ＜△ zs≤35△zs≤7

自重湿陷性场地非湿陷性场地计算自重湿陷量总湿陷量

湿陷性黄土地基的湿陷等级应根据基底各土层累计的总湿陷量和计算自重湿陷量的大小等因素判定：

再根据总湿陷量判定湿陷等级

先根据自重湿陷量判断场地类型


1 ）防水措施：采取一定工程措施，防止雨水或生产用水渗入浸湿地基。 2 ）结构措施：结构形式尽可能采用简支梁等；对不均匀沉降不敏感的结构，加大基础刚度使受力较均匀；对长度较大且体形复杂的建筑物，采用沉降缝将其分为若干独立单元。 3）地基处理措施：采用地基处理措施破坏湿陷黄土的大孔结构，消除地基湿陷性的方法。

湿陷性黄土地基的工程措施


1.灰土或素土垫层：将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖到预计深度，然后用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分层夯实回填。2. 重锤夯实及强夯法重锤自由落下一定高度，锤击地基土，可消除一定范围内土层的湿陷性。3. 石灰土或二灰（石灰与粉煤灰）挤密桩用打入桩、冲钻或爆扩等方法在土中成孔，然后用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔而成（少数也有用素土），用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性。

常用的地基处理措施


§12.3 膨胀土地基

膨胀土：指黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土；它一般强度较高压缩性较低。


膨胀土的一般特征

1 ）粒径小于 0.002mm 的胶体含量≥ 20% ；2 ）液限 ωL ≥40% ；塑性指数 Ip ≥17, 在 22 ～ 35 之间。3 ）自由膨胀率≥ 40% 。

膨胀土的分布

广西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山东等 20 多个省、自治区、市均有膨胀土。国外也一样，如美国，50个州中有膨胀土的占 40个州，此外在印度、澳大利亚、南美洲、非洲和中东广大地区，也都有不同程度的分布。


膨胀土的危害

膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩的特性。建造在膨胀土上的建筑物，随季节性气候的变化会反复不断的产生不均匀的升降，而使房屋破坏。

膨胀土地基上，房体开裂。


影响膨胀土胀缩特性的主要因素

内在机制

外界因素

1. 矿物成分：蒙脱石和伊利石，尤其是蒙脱石，比表面积大，在低含水量时对水有巨大的吸力 2. 微观结构：面——面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式，具有很大的吸水膨胀和失水吸缩的能力

水分的迁移是控制土胀、缩特性的关键外在因素。


膨胀土的胀缩性指标

1. 自由膨胀率 ef

人工制备的磨细烘干土样，经充分吸水膨胀稳定后，增加的体积与原体积的比值 ef 称为自由膨胀率。

o

owef V

VV

用于初步判定是否是膨胀土

注意：自由膨胀力是在无结构力影响下的结果


2. 膨胀率 ep

膨胀率 ep 表示原状土在侧限压缩仪中，在一定压力下，浸水膨胀稳定后，土样增加的高度与原高度之比，表示为：

o

owep h

hh

膨胀率用来评价地基胀缩等级，计算膨胀土地基变形量，测定膨胀力。


3. 线缩率 e 和收缩系数 λs

线缩率 e ：指土的竖向收缩变形与原状土样高度之比。

%100

o

ioe h

hh

式中： h0 –– 土样的原始高度， mm ； hi ––某含水量 wi时的土样高度，mm 。


随含水率减小，线缩率 δs 增大。

线缩率与含水量关系曲线

cd阶段：直线段，土的微缩阶段

bc阶段：土的收缩过渡阶段

ab阶段：直线段，土的收缩阶段

利用收缩曲线直线收缩段可求得收缩系数 s

wsr

s

w2 w1

δs （ % ）

%w

δs1

δs2 Δδs

Δw a

b

cd


膨胀土的判别

《膨胀土规范》中规定，凡具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率 ef≥40% 的土应判定为膨胀土。

1 ）裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；； 2 ）多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎； 3）常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等； 4 ）建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。


地基土的膨胀变形量 se 计算

n

iiepiee hs

1

计算膨胀变形量的经验系数，3 层及 3 层以下建筑物，可采用 0.6 ；

基础底面下第 i 层土在该层土的平均自重应力与平均附加应力之和作用下的膨胀率，由室内试验确定， % ；

第 i 层土的计算厚度， mm ；

自基础底面至计算深度 z

n 内所划分的土层数


膨胀土地基评价

地基分级变形量 se/mm 级别破坏程度

15≤se＜ 35 Ⅰ 轻微

35≤se＜ 70 Ⅱ 中等

se≥70 Ⅲ 严重

《膨胀土规范》规定以 50kPa 压力下测定的土的膨胀率，计算地基分级变形量，作为划分胀缩等级的标准


膨胀土地基工程措施

设计措施

1、建筑体型简单，增设沉降缝；

2、加强隔水、排水措施；

3、要求严格的建筑物，采用地面配筋或地面架空；

4、加强建筑物的整体刚度；

5、增大埋深。施工措施

1、施工中尽量减少地基中含水量的变化；

2、尽量避免在坡坎上施工；

加快施工速度

雨季施工应采取防水措施


岩溶


• 岩溶（碦斯特）：它是石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩石膏、岩盐层等可溶性岩石受水的化学作用而形成的溶洞、溶沟、裂缝等奇特的地面及地下形态的总称。

我国岩溶的分布很广：其中黔、桂、川、滇等省最为广泛；

§12.4 岩溶、土洞和红粘土地基



岩溶发育的条件

主要受岩性、裂缝、断层以及可溶性不同的岩层接触面控制。

岩溶分布常具有带状和成层性


岩溶地基稳定性评价和处理措施

首先要了解岩溶的发育规律、分布情况和稳定程度。其次要查明溶洞、暗河、陷穴的界限；以及场地有无出现涌水、淹没的可能性。


土层

• 土洞形成的要素：岩溶的存在水的活动建筑物地表范围内有土洞和地表塌陷时应作如下处理：1）地表水和地下水处理：2）挖填处理；3）灌沙处理；4）垫层处理；5）梁板跨越；6）采用桩基或沉井。

土洞地基


位于我国四川盆地的红黏土分布区

红粘土地基红黏土：炎热湿润气候条件下石灰岩、白云石等碳酸盐系的出露区，岩石在长期的成土化学风华作用下形成的高塑性黏土物质，其液限一般大于 50% ，一般呈褐红、棕红、紫红和黄褐色等。黄黏土常堆积在山麓坡地、丘陵、谷地等处。


红黏土的物理特性：1）含有较高的黏土颗粒，含量 55% ～ 70% ；2）具有高分散性和较大的孔隙比（ e=1.1 ～ 1.7 ）3）饱和度 Sr>85%, 它的含水量ω=30% ～ 60% ，液限指数较小 IL=-0.1 ～ 0.44 ）上硬下软

红黏土是较好的地

基

1 ）红黏土适合做天然地基的持力层。当红黏土层下存在软弱的下卧层时，应考虑地基不均匀沉降；2 ）适当采取换土、填洞、加强基础和上部结构的刚度或采取桩基础等；3 ）施工时做好防水措施，不能长时间将红黏土地基暴露。

红黏土地基设计及工程措施：

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第 12 章 区域性地基

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