【正文】 工程地質(zhì)學(xué) 塑性較弱 ， 液限一般為 26－ 34％ ， 塑限常在 16－ 20％之間 ， 塑性指數(shù)多在 8－ 14之間 。 ?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) 。 ?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 。 ?粒度成分 ：黃土基本上是由＜ ， 尤以－ 。 黃土的結(jié)構(gòu)是在形成黃土的整個(gè)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。 黃土形成年代愈久 ， 由于 鹽分溶濾較充分 ， 固結(jié)成巖程度大 ， 大 孔 結(jié)構(gòu)退化 ， 土質(zhì)愈趨 密實(shí) ， 強(qiáng)度高而壓縮性小 ，濕 陷性減弱甚至不具濕 陷 性 。 由于各地的地理 、 地質(zhì)和氣候條件的差別 ，濕陷性黃土的組成成分 、 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 。 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(jí) ，是黃土地區(qū)工程勘察與評(píng)價(jià)的核心問題 。 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 。 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 。 ?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 )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 ， 常呈現(xiàn)直立的天然邊坡 。 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 。 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)重要的地位 ，則觸變性也是它的一個(gè)突出的性質(zhì) 。 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 25度 ， 內(nèi)聚力為 1015kPa； 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) 812度 ， 內(nèi)聚力為 20kPa左右 。 因此上部荷重的差異和復(fù)雜的體型都會(huì)引起嚴(yán)重的差異沉降和傾斜 。 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(duì)地基強(qiáng)度有顯著影響 。 天然孔隙比 在 12之間 ， 最大達(dá) 34。 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(dòng)破壞 ， 就會(huì)使其強(qiáng)度劇烈降低甚至呈流動(dòng)狀態(tài) 。 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 。 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) 。 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(duì)工程極為不利 。 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。 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 。 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 工程地質(zhì)學(xué) 分類 1：當(dāng) e= ， 稱 淤泥 ；當(dāng) ＞e＞ = ， 稱 淤泥質(zhì)土 。 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 。 有機(jī)質(zhì)含量一般達(dá) 5％ 15％ ， 最大達(dá) 17％ 25％ 。 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 。 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 。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 。 圖 437 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(shí)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(shí)較長 。 這是因?yàn)樵谕馏w受荷時(shí) ， 其中孔隙水在充分排出的條件下 ， 使土體得到正常的壓密 ， 從而逐步提高其強(qiáng)度 。 關(guān)于軟土觸變性的特點(diǎn) 、實(shí)質(zhì) 、 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其工程意義 ， 見 。 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 。 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 。 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 。 ?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 濕陷性黃土 。 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。 詳見 《 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范 》 GBJ2590附錄 二 ：中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)圖及其附 表 。 反之 ， 形成年代愈短 ， 其特性適相反 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 黃土在干燥時(shí)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 。 粉粒 (－ )含量常超過一半以上 ， 甚至達(dá) 60－ 70％ ， 且其中主要是 －；砂粒 ( )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 － 的微砂；粘粒 (＜ )含量變化較大 ， 可以從 5％ 到 35％ ，最常見為 15－ 25％ 。 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 。 ?經(jīng)過多次的反復(fù)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 。 含水較少 ， 天然含水量一般在 10－ 25％ 之間 。 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 (滲透系數(shù)超過 l米／天 )。 但新近堆積黃土 (Q4)土質(zhì)松軟 ， 強(qiáng)度低 ， 壓縮性高 。 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(diǎn)是 ：密實(shí)度低和含水少 ， 透水性強(qiáng)和強(qiáng)度高 。 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) 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)生濕陷的最根本原因 。 同時(shí) ， 由于未經(jīng)很好壓實(shí)而密實(shí)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?yàn)橛休^多空間 可以 讓土粒移動(dòng) ， 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) 一般說 ， 低塑性 、 低含水率 、 低密實(shí)度的黃土常具有濕陷性 。 同時(shí) ， 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 。 一般是粘粒含量愈多 ， 天然含水率越大 ，密實(shí)度愈高 (孔隙比愈小 )， 黃土的濕陷起始?jí)毫驮酱螅稽S土埋藏較深時(shí) ， 土的含水率較大 ， 壓密度較高 ， 故濕陷起始?jí)毫^大 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 1． 根據(jù)對(duì)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(duì)于黃土濕陷性的強(qiáng)弱有著重要的影響 。 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 。 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浸濕程度和壓力的增加而增大 ， 但當(dāng)壓力增加到某一個(gè)定值以后 ， 濕陷量卻又隨著壓力的增加而減少 。 而沖積黃土一般濕陷性較小或無 濕陷性 。 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(jì)算： －保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的土樣 ， 加壓至一定壓力時(shí) ，下沉穩(wěn)定后的厚度 。 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 。 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(duì)工程建筑的影響具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義 。 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(yàn) ， 在土的飽和 (Sr＞ )自重壓力下測(cè)定的自重濕陷系數(shù)來判定 。 則當(dāng) 時(shí) ， 定為非自重濕陷性黃土； 時(shí) ， 定為自重濕陷性黃土 。 在河南 、 西安 大部分 非自重濕陷性黃土地區(qū) ， 實(shí)測(cè)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(shí)達(dá) 30cm多 ；同時(shí)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?7cm以內(nèi)時(shí) ， 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 。 ????niizsizs h10 ??zsi?ih0? 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 計(jì)算自重濕陷量的累計(jì) ，應(yīng)自天然地面 (當(dāng)挖 、 填方的厚度和面積較大時(shí) ， 自設(shè)計(jì)地面 )算起 ， 至其下全部濕陷性黃土層的底面為止 ，其中自重濕陷系數(shù)小于 。 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(shí) ， 則發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞 ， 即發(fā)生濕陷 。 而黃土的濕陷系數(shù)與濕陷起始?jí)毫κ峭煌馏w的結(jié)構(gòu)特性分別在變形和強(qiáng)度兩方面的反映 。不同濕陷類型的土層分布深度 ，可以從濕陷起始?jí)毫Ψ植记€與飽和自重壓力分布曲線在不同深度的對(duì)比求得 ， 如圖所示 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 濕陷起始?jí)毫χ?， 可按現(xiàn)場(chǎng)浸水載荷試驗(yàn)或按室內(nèi)壓縮試驗(yàn)確定 。 黃土濕陷起始?jí)毫Φ拇_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(gè)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 。 中山大學(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(shí)的濕陷變形 ， 它沒有考慮地基與建筑物的共同作用 。 ?經(jīng)流水再搬運(yùn)后仍保留其基本 特征 ，液