【正文】 計算，概念明確，指標穩(wěn)定，是一種比較合理的分析方法，只要能比較準確地確定孔隙水壓力，則應該推薦采用有效應力強度指標。當土中的孔隙水壓力 能通過實驗、計算或其他方法加以確定時，宜采用有效應力法。有效應力強度指標可用三軸排水剪成三軸固結不排水剪 (測孔隙水壓力 )測定。 (3)不固結不排水剪指標 土樣進行不固結不排水剪切時，所施加的外力將全部由孔隙水壓力承擔，土樣完全保持初始的有效應力狀況，所測得的強度即為土的天然強度。在對可能發(fā)生快速加荷的正常固結粘性土上的路堤進行短期穩(wěn)定分析時，可采用不固結不排水的強度指標；對于土層較厚、滲透性較小、施工速度較快工程的施工期或竣工時，分析也可采用不固結不排水剪的強度指標。 (4)固結不排水剪指標 土樣進行固結不 排水剪試驗時，周圍固結壓力 ，將全部轉化為有效應力而施加的偏應力將產生孔隙水壓力。在對土層較薄、滲透性較大、施工速度較慢的工程進行分析時，可采用固結不排水剪的強度指標。 【例題 19】當需采用有效應力法進行計算時，對土樣進行試驗時應采用的方法為（ ）。 A. 不固結不排水剪 B. 固結不排水剪 C. 固結排水剪 D. 固結快剪 答案： B 第二節(jié) 特 殊 性 土 由于成土環(huán)境的不同，會造成具有不同性質的特殊性土。這些特殊性土在分布上都具有區(qū)域性的特點，故也稱為區(qū)域性土或環(huán)境土。我國自然 環(huán)境變化大，世界上幾種主要的特殊性土類在我國都有分布，包括軟土、黃土、紅粘土、膨脹土、凍土、鹽漬土和填土 一、軟土 軟土是指分布于沿海的濱海相、三角洲相、溺谷相和內陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒土組成的孔隙比大 (一般大于 )、天然含水量高 (接近或大于液限 )、壓縮性高 ( 1－ 2)和強度低的土層。多數軟土還具有高靈敏度的結構性。工程實際中經常遇到的軟土主要是淤泥和淤泥質土，包括淤泥、淤泥質粘性土、淤泥質粉質粘土等。 淤泥是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經生物化學作用形 成，天然含水量大于液限、天然孔隙比e≥ 的粘性土。淤泥質土是在同樣的沉積條件下形成，但天然孔隙比符合 ≤e 的粘性土。當土的有機質含量大于 5％時則稱為有機質土；大于 60％時則稱為泥炭土。泥炭土是在潮濕和缺氧環(huán)境中未經充分分解的植物遺體堆積而成的一種有機質土，呈深褐色 — 黑色。其含水量極高，壓縮性很大，且不均勻。 【例題 20】軟弱土的工程特性有 ( )。 、孔隙比大； ； C. 滲透系數值大； ，靈敏度高。 答案： A、 D 【例題 21】當土的有機質含 量大于 60％時則稱為（ ）。 A. 淤泥 B. 淤泥質土 C. 機質土 D. 泥炭土 答案： D 二、黃土 黃土是我國地域分布最廣的一種特殊性土類，它是第四紀時期形成的一種特殊堆積物。其主要特征為：顏色以黃為主，有灰黃、褐黃等；含有大量粉粒 (～ )，含量一般在 55％以上；具有肉眼可見的大孔隙，孔隙比在 ；富含碳酸鹽類；無層理，垂直節(jié)理發(fā)育；具有濕陷性和易溶性、易沖刷性等，對工程建設有其特殊的危害性。 (一 )黃土的濕陷性及其評價 1. 黃土濕陷的機理 濕陷性是黃土最主要的工程特性 。所謂濕陷性就是黃土浸水后在外荷載或自重的作用下發(fā)生下沉的現(xiàn)象。濕陷性黃土又可分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩類。自重濕陷性黃土是指土層浸水后在土層自重作用下也能發(fā)生濕陷的黃土。 黃土濕陷的機理通常認為是由于黃土的結構特性和膠結物質的水理特性決定的。黃土是在干旱或半干旱的氣候條件下形成的，可溶鹽逐漸濃縮沉淀而成為膠結物，這些因素增強了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體的自重壓密。黃土受水浸濕時，結合水膜增厚楔入顆粒之間，可溶性鹽類溶解和軟化，骨架強度降低，土體在上覆土層的自重壓力或附加壓力共同作用下土的結構迅 速破壞，土粒滑向大孔隙，粒間孔隙減少，這就是黃土濕陷的機理。 黃土中膠結物的含量和成分以及顆粒的組成和分布，對于黃土的結構特點和濕陷性的強弱有著重要的影響。膠結物含量大，粘粒含量多，黃土結構則致密，濕陷性降低，并使力學性質得到改善；反之，結構疏松、強度降低、濕陷性強。此外，對于黃土中的鹽類，如以難溶的碳酸鈣為主，則濕陷性弱；若以石膏及易溶鹽為主，則濕陷性強。 黃土的濕陷性還與孔隙比、含水率以及所受壓力的大小有關。天然孔隙比越大或天然含水率越小則濕陷性越強。在天然孔隙比和含水率不變的情況下，壓力增大，黃土濕 陷量也增加，但當壓力超過某一數值后，再增加壓力，濕陷量反而減少。 【例題 22】下列關于黃土的濕陷性強弱的敘述，正確的是（ ）。 B. 含水量越大孔隙比越大濕陷性越強 D. 含水量越小孔隙比越大濕陷性越強 答案： D 【例題 23】原始黃土的成因，是由 ( )形成的。 A. 沖洪積 B. 風積 C. 殘積 D. 冰積 答案： B 2. 黃土濕陷性評價 【例題 24】當黃土的濕陷性系數 為（ ）可判斷該黃土為濕陷性黃土。 A. ≥ B. ≥ C. D. 答案： A (二 )黃土地基的工程措施 濕陷性黃土地基的設計和施工，除了必須遵循一般的設計和施工原則外，還應針對濕陷性特點，采用適當的工程措施，包括以下三個方面： ① 地基處理，以消除產生濕陷性的內在原因； ② 防水和排水，以防止產生引起濕陷的外界條件； ③ 采取結構措施，以改善建筑物對不均勻沉降的適應性和抵抗的能力。 1. 地基處理 濕陷性黃土地基處理的原理，主要是破壞濕陷性黃土的大孔隙結構，以便全部或部分消除地基的濕陷性，目前對于濕陷性黃土常用的地基處理方法詳見表 1581。 2. 防水措施 防水措施包括以下三方面： 1)場地防水措施 盡量選擇具有排水暢通或利于場地排水的地形條件，避開受洪水或水庫等可能引起地下水位上升的地段，確保管道和貯水構筑物不漏水，場地內應設排水溝等。 2)單體建筑物的防水措施 建筑物周圍必須設置具有一定寬度的混凝土散水，以便排泄屋面水。確保建筑物地面嚴密不漏水。室內的給水 ，排水管道應盡量明裝，室外管道布置應盡量遠離建筑物，檢漏管溝應做好防水處理。 3)施工階段的防水措施 施工場地應平整，做好臨時性防洪、排水措施。大型基坑開挖時應防止地面水流入，坑底應保持一定坡度便于集水和排水。盡量縮短基坑暴露時間。 3. 結構措施 1)加強建筑物的整體性和空間剛度； 2)選擇適宜的結構和基礎形式； 3)加強砌體和構件的剛度。 在濕陷性黃土地基的設計中，應根據建筑物的類別，場地濕陷類型、結合當地的建筑經驗，施工與維護管理等條件結合確定。 三、膨脹土 (一 )膨脹土的成因及其分布 膨脹土一般指 粘粒成分主要由強親水性的蒙脫石和伊利石礦物組成，同時具有吸水膨脹和失水收縮兩種性能的粘性土。膨脹土的成因環(huán)境主要為溫和濕潤且具備化學風化的良好條件，在這種環(huán)境條件下，硅酸鹽為主的礦物不斷分解，鈣被大量淋失，鉀離子被次生礦物吸收形成伊利石和伊利石 — 蒙脫石混合物為主的粘性土。 膨脹土在我國分布廣泛，與其他土類不同的是，膨脹土主要呈島狀分布，根據現(xiàn)有資料，膨脹土在廣西、云南、貴州、湖北、河北、河南、四川、安徽、山東、陜西、江蘇和廣東等地均有不同范圍的分布，在國外則主要分布在非洲和南亞地區(qū)。 【例題 25】膨脹土主 要呈（ ）分布。 A. 島狀 B. 片狀 C. 塊狀 D. 層狀 答案： A 【例題 26】膨脹土的礦物成分以（ ）為主。 A. 蒙脫石 B. 伊利石 C. 石膏 D. 氧化亞鐵 答案： A、 B (二 )膨脹土的工程特性及對工程的危害 膨脹土的工程特性主要表現(xiàn)在以下方面： 1. 脹縮性 膨脹土吸水后體積膨脹，使其上的建筑物隆起，如果膨脹受阻即產生膨脹力；膨脹土失水體積收縮，造成土體開裂，并使其上的建筑物下沉。土中蒙脫石含量越多，其膨脹量和膨脹力也越大；土的初始含水率越低，其膨脹量與膨脹 力也越大；擊實膨脹土的膨脹性比原狀膨脹土大，密實越高，膨脹性也越大。 2. 崩解性 膨脹土浸水后體積膨脹，發(fā)生崩解。強膨脹土浸水后幾分鐘即完全崩解；弱膨脹土則崩解緩慢且不完全。 3. 多裂隙性 膨脹土中的裂隙，主要可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土層分割成具有一定幾何形狀的塊體，從而破壞了土體的完整性，容易造成邊坡的塌滑。 4. 超固結性膨脹土大多具有超固結性，天然孔隙比小，密實度大，初始結構強度高。 5. 風化特性 膨脹土受氣候因素影響很敏感，極易產生風化破壞作用?；娱_挖后，在風化作 用下，土體很快會產生破裂、剝落，從而造成土體結構破壞，強度降低。受大氣風化作用影響的深度各地不完全一樣，云南、四川、廣西地區(qū)約至地表下 3～ 5m，其他地區(qū) 2m 左右。 6. 強度衰減性 膨脹土的抗剪強度為典型的變動強度，具有峰值強度極高而殘余強度極低的特性。由于膨脹土的超固結性，初期強度極高，現(xiàn)場開挖很困難，然而隨著脹縮效應和風化作用時間的增加，其抗剪強度又大幅度衰減。在風化帶以內，濕脹干縮效應顯著，經過多次濕脹干縮循環(huán)以后，特別是粘聚力 c大幅度下降，而內摩擦角 變化不大，一般反復循環(huán) 2～ 3 次以后趨于穩(wěn)定。 膨脹土對 工程造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1. 對建筑物的影響 膨脹土地基上易遭受破壞的大多為埋置較淺的低層建筑物，一般為三層以下的民房。房屋損壞具有季節(jié)性和成群性兩大特點，房屋墻面角端的裂縫常表現(xiàn)為山墻上的對稱或不對稱的倒八字形縫，外縱墻下部出現(xiàn)水平縫，墻體外側并有水平錯動，由于土體的脹縮交替，還會使墻體出現(xiàn)交叉裂縫。 2. 對道路交通工程的影響 膨脹土地區(qū)的道路，由于路幅內土基含水率的不均勻變化，從而引起不均勻收縮，并產生幅度很大的橫向波浪形變形。雨季路面滲水，路基受水浸軟化，在行車荷載下形成泥漿，并沿路 面的裂縫和伸縮縫濺漿冒泥。 3. 對邊坡穩(wěn)定的影響 膨脹土地區(qū)的邊坡坡面最易受大氣風化的作用。在干旱季節(jié)蒸發(fā)強烈，坡面剝落；雨季坡面沖蝕，沖蝕溝深一般為 ～ ，最大可達 ，坡面變得支離破碎。土體吸水飽和，在重力與滲透壓力作用下，沿坡面向下產生塑流狀溜塌。當雨季雨量集中時還會形成泥流，堵塞涵洞，淹埋路面，甚至引發(fā)出破壞性很大的滑坡。 【例題 27】某房屋墻面角端的裂縫為：山墻上的對稱或不對稱的倒八字形縫，外縱墻下部出現(xiàn)水平縫，墻體外側并有水平錯動；試根據以上現(xiàn)象判斷該建筑物地基為（ ）地基。 A. 黃土 B. 填土 C. 不均勻 D. 膨脹土 答案： D 【例題 28】膨脹土地區(qū)房屋損壞具有的特點為（ ）。 A. 季節(jié)性 B. 成群性 C. 不確定性 D. 高層較多 答案： A、 B (三 )建筑施工注意事項 1. 建筑規(guī)劃措施 1)正確選擇場地。當地形平坦時應避免大挖大填，坡度應小于 14176。 ，并有可能設置低擋墻以防止土體溜滑發(fā)生。 2)場地內綠化布置。應根據氣候條件，膨脹土條件等，結合當地經驗，種植草皮，并采用蒸發(fā)量小的樹木綠化。 2. 結構措施 結構措施的目的是要提高建筑物適應地基變形的能力。方 法主要有：設置圈梁或設置暗柱與圈梁形成框架結構，提高砌體強度，采用懸挑結構等。 3. 地基處理措施 1)用足地基強度，增大基底壓力； 2)采用換土、砂石墊層等措施，改良土性； 3)改變基礎形式，可采用樁基、墩基等。 4. 消除局部熱源和水源的影響 四、紅粘土 (一 )紅粘土的成因及其分布 紅粘土是碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石，經過更新世以來在濕熱的環(huán)境中，由巖變土一系列的紅土化作用，形成并覆蓋于基巖上，呈棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。其液限 WL一般大于 50％，在垂直方向的濕度上有上部小下部大的明顯變化規(guī)律，失水后有 較大的收縮性，土中裂隙發(fā)育。所謂紅土化作用是碳酸鹽系巖石在濕熱氣候環(huán)境條件下，逐漸由巖石演變成土的過程。已經形成的紅粘土，經后期水流搬運，土中成分相對調整，仍然保留著紅粘土的基本特征，其 WL一般大于 45％，稱為次生紅土。 根據紅粘土的成土條件，這類土主要集中分布在我國長江以南，即北緯 33176。 以南的地區(qū)，西起云貴高原，經四川盆地南緣、鄂西、湘西、廣西向東延伸到粵北、湘南、皖南、浙西等丘陵山地。 (二 )紅粘土的工程特性 紅粘土的工程特性主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1. 高塑性和高孔隙比 紅粘土呈高分散性，粘粒含量 高，粒間膠體氧化鐵具有較強的粘結力，并形成團粒。因此反映出具有高塑性的特征，特別是液限 WL比一般粘性土高，都在 50％以上。由于團粒結構在形成過程中，造成總的孔隙體積大，因此孔隙比常大于 ，它與黃土的不同在于單個孔隙體積很小，粘粒間膠結力強且非親水性，故紅粘土無濕陷性，其壓縮性也低，力學性能好。紅粘土天然狀態(tài)飽和度大多在 90％以上，使紅粘土成為二相體系。所以紅粘土濕度狀態(tài)的指標也同時反映了土的密實度狀態(tài)，含水率 w 和孔隙比 e具有良好的線性關系。 紅粘土雖然其力學性能隨深度而變弱，但作為天然地基時，對一般建筑 物而言，其基底附加應力隨深度的衰弱幅度大于強度減小的幅度，因此在多數的情況下滿足了持力層也就滿足了對下臥層承載力驗算的