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1、土力学地基基础Soil Mechanics and Foundation Engineering,河南科技大学建筑工程学院高笑娟,第十章 特殊土地基,10.1湿陷性黄土地基10.2膨胀土地基10.3红黏土土地基10.4山区地基10.5地震区的地基基础问题,10.1湿陷性黄土地基10.1.1黄土的特征 黄土：是一种颗粒组成以粉粒组成为主的黄色或褐黄色粉状土。 湿陷性黄土：覆盖土层在自重应力或自重应力和建筑物附加应力的综合作用下受水浸湿，使土的结构迅速破坏而发生显著的附加下沉。 物理力学性质：（1）以粉土为主；粉粒含量一般大于60%（2）含水率低；一般为10%-20%,（3）天然密度小；1.40-
2、1.65g/cm3之间（4）孔隙比大；一般e1.0（5）塑性指数偏低；一般Ip为7-13（6）属中、高压缩性土；a=0.2-0.6Mpa-1（7）富含碳酸钙盐类。10.1.2湿陷发生的原因和影响因素 外因：由于各种原因的渗漏或回水使地下水位上升而引起的。 内因：黄土内部具有大孔隙，含有大量可溶盐类。,10.1.3湿陷性黄土地基的评价,一、湿陷系数和自重湿陷系数 黄土是否具有湿陷性，可以用湿陷系数s值来进行判定。式中 hp保持天然的湿度和结构的土样，加压至一定 压力p时，下沉稳定后的高度mm。 hp上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下 沉稳定后的高度mm h0土样的初始高度mm,试验过程： 将
3、环刀试样保持在天然湿度下，分级加荷至规定压力，待下沉稳定后浸水，至湿陷稳定为止。浸水宜用纯水，湿陷稳定标准为：下沉量不大于0.01mmh。 分级加荷标准：在(0-200)kPa之内，每级加荷增量为50kPa，在200kPa以上，每级加荷增量为100kPa。,按上述公式计算的湿陷系数： s0.015 非湿陷性黄土 s0.015 湿陷性黄土 自重湿陷系数zs，将环刀试样保持在天然湿度下，采用快速分级加荷，加至试样的上覆土的饱和自重压力；待下沉稳定后浸水，至湿陷稳定为止。稳定标准为变形量不大于0.01mmh。,自重湿陷系数zshz保持天然湿度和结构的土样，加压至土的饱和自重压力时，下沉稳定后的高度，
4、cm；hz上述加压稳定后的土样，在浸水作用下下沉稳定后的高度，cm；h0土样的原始高度，cm。,二、湿陷类型和湿陷等级 非自重湿陷性黄土1、建筑场地湿陷类型的划分 自重湿陷性黄土 按实测自重湿陷量或计算自重湿陷量判定建筑场地的湿陷类型,2、黄土地基的湿陷等级 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：,其中总湿陷量式中 si第i层土的湿陷系数； hi第i层土的厚度； 考虑地基土侧向挤出和浸水几率等因素的修正系数。其中自重湿陷量式中 zsi第i层土在上覆土的饱和自重应力作用下的湿陷系数； n总计算厚度内湿陷土层的数目； 0因地区土质而异的修正系数 自
5、重湿陷量不大于7cm时，为非自重湿陷性黄土场地；大于7cm时，定为自重湿陷性黄土场地。,测定湿陷系数的压力应自基础底面算起，初步勘察时自地面下1.5m算起；10m以内的土层，应用200kPa；10m以下至非湿陷性土层顶面，应用其上覆土的饱和自重压力(当大于300kPa时，仍应用300kPa)。,中国西北部黄土高原的地形地貌,10.1.3 湿陷性黄土地基处理 地基处理，具目的在于破坏湿院性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿阳性，从根本上避免或削弱湿陷现象的发生。 防水措施，不仅要放眼于整个建筑场地的排水、防水问题，且要考虑到单体建筑物的防水措施，在建筑物长期使用过程中要防止地基被浸湿，同
6、时也要做好施工阶段的排水、防水工作。,结构措施，在建筑物设计中，应从地基、基础和上部结构相互作用的概念出发，采用适当的措施，增强建筑物适应或抵抗因湿陷引起的不均匀沉降的能力。 在上述措施中，地基处理是主要的措施。防水、结构措施的采用，应根据地基处理的程度不同而有所差别。,10.2膨胀土地基10.2.1膨胀土的特性 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。一、膨胀土的特征1）粒径小于0.002mm的胶体含量20%；2）液限L40%；塑性指数Ip17,在2235之间。3）自由膨胀率40%。,自由膨胀率 人工制备的烘干
7、土，在水中增加的体积与原来体积之比，按下式计算：膨胀率 在一定压力下，浸水膨胀稳定后，试样增加的高度与原高度之比，按下式计算：,收缩系数 为原状土样在直线收缩阶段，含水率减少1%时的竖向线缩率，按下式计算：膨胀力 为原状土体积不变时，由于浸水膨胀产生的最大内应力，由试验测定。,收缩曲线,膨胀变形量se按下式计算 地基土的收缩变形量,二、膨胀土对建筑物的危害 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。三、影响膨胀土胀缩变形的主要因素内部因素： 1、矿物成分 2、微观结构特征 3、黏粒的含量 4、土的密度和含水
8、量 5、土的结构强度外部因素：1、气候条件 2、地形地貌,10.2.2、膨胀土的勘察与评价,一、膨胀土的涨缩性指标二、膨胀土地基的评价 膨胀土：自由膨胀率 ，一般具有膨胀土物理力学特征和建筑物开裂破坏特征，且为胀缩性能较大的黏性土。,10.3红黏土地基,红黏土：炎热湿润气候条件下石灰岩、白云石等盐酸盐系的出露区，岩石在长期的成土化学风化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。 红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）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=1.11.7） 3）饱和度Sr85%,它
9、的含水量=30%60%，液性指数较小IL=-0.10.4,红黏土地基设计及工程措施：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。4）应防止破坏坡面植被和自然排水系统，土面上的裂缝应填塞，做好建筑场地的地表水、地下水及生产生活用水的排水、防水措施。,位于我国四川盆地的红黏土分布区,位于我国淮北的红黏土分布区,10.4山区地基,山区地基的土层比较复杂，与平原地区相比具有如下特点：具有滑坡崩塌、泥石流、岩溶和土洞等特殊不良地质条件；10.4.
10、1 岩溶10.4.2 土洞地基10.4.3 滑坡,10.4.1岩溶,岩溶（喀斯特）：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和机械重压而形成的溶洞、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；一、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。 其分布常具有带状和成层性。二、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。,岩溶圣地-天然美景,凤山地质公园-岩溶天然桥,10.4.2土洞地基,土
11、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）灌砂处理；4）垫层处理；5）梁板跨越；6）采用桩基或沉井。,陕西土洞,10.4.3滑坡,滑坡：岩质或土质边坡在一定的地形地貌、地质构造、岩土性质、水文地质等自然条件下，由于地表水及地下水的作用或受地震、爆破、切坡、堆载等因素的影响，斜坡土石体在重力的作用下，失去原有的稳定状态，沿斜坡方向向下作长期而缓慢的整体移动。,滑坡的预防,1、场址要选择在山坡稳定的地段；2、规划场区时，应避免大挖大填尽量利用原有地形条件3、认真做好排水工作，尽可能的保持场地原有的自然排水系统。4、在山坡稳定情况下开挖边坡，如发现有滑动的迹象，应避免继续开挖。,2、饱和沙土和粉土的震动液化 砂土液化的宏观标志是：在地表裂缝中喷水冒砂，地面下陷，建筑物产生巨大沉降和严重倾斜，甚至失稳。3、地震的滑坡和地裂 地震导致滑坡的原因： 1）地震时边坡滑动时承受了附加惯性力，下滑力加大； 2）土体受震趋于密实，空隙水压力增高，有效应力降低，从而减小阻止滑动的内摩擦力。,世界上最易发生地震的国家日本富士山,唐山地震,汶川地震,1989年旧金山地震,中国九江地震后建筑物的变形,
