【文章內(nèi)容簡介】 ： ?自重濕陷性：濕陷性黃土受水浸濕后 ， 在其自重壓力下發(fā)生濕陷 。 ?非自重濕陷性黃土： 在其自重壓力與附加壓力共同作用下才發(fā)生濕陷 。 兩種類型 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 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工程建筑的影響具有明顯的現(xiàn)實意義 。 例如在自重濕陷性黃土地區(qū)修筑渠道初次放水時就產(chǎn)生地面下沉 。 兩岸出現(xiàn)與渠道平行的裂縫；管道漏水后由于自重濕陷可導致管道折斷；路基受水后由于自重濕陷而發(fā)生局部嚴重坍塌；地基土的自重濕陷往往使建筑物發(fā)生很大的裂縫或使磚墻傾斜 ， 甚至使一些很輕的建筑物也受到破壞； 而在非自重濕陷性黃土地區(qū)這類現(xiàn)象極為少見 。 所以在這兩種不同濕陷性黃土地區(qū)建筑房屋 ，采取的地基設計 、 地基處理 、 防護措施及施工要求等方而均應有較大區(qū)別 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 1． 黃土的濕陷類型可按室內(nèi)壓縮試驗 ， 在土的飽和 (Sr＞ )自重壓力下測定的自重濕陷系數(shù)來判定 。 自重濕陷系數(shù)按下式計算： －保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的土樣 ， 加壓至土的飽和自重壓力時 ， 下沉穩(wěn)定后的厚度 (cm)。 －上述加壓穩(wěn)定后的土樣 ， 在浸水作用下 、 下沉穩(wěn)定后的厚度 (cm) 。 －土樣的原始厚度 (cm)。 則當 時 ， 定為非自重濕陷性黃土； 時 ， 定為自重濕陷性黃土 。 0hhh zzsz????zhzh?0 ?zs? .?zs 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 2． 建筑場地或地基的濕陷類型 ， 應按試坑浸水試驗實測自重濕陷量或按室內(nèi)壓縮試驗累計的計算自重濕陷量判定 。 ?當實測或計算自重濕陷量小于或等于 7cm時 ， 定為非自重濕陷性黃土場地 。 ?當實測或計算自重濕陷量大于 7cm時 ， 定為自重濕陷性黃土場地； 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 以 7cm作為判別建筑場地濕陷類型的界限值是 根據(jù)自重濕陷性黃土地區(qū)的建筑物調(diào) 查資料確定的 。 在河南 、 西安 大部分 非自重濕陷性黃土地區(qū) ， 實測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 ， 有時達 30cm多 ；同時也考 慮了建筑物地基容許下沉的因素：當?shù)鼗灾貪裣萘吭?7cm以內(nèi)時 ， 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 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 現(xiàn)場試坑浸水試驗判別建筑場地濕陷類型的方法雖然比較直接反映現(xiàn)場情況 ， 但由于耗用水量較多 ， 浸水時間較長 （ 一個月以 上 ） ， 有時不具備浸水試驗條件 ， 有的受工期限制 ， 故只有對新建地區(qū)的甲 、 乙類重要的建筑工程才宜進行 ， 而對一般工程只用計算自重濕陷量判定 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 計算自重濕陷量應根據(jù)不同深度土樣的自重濕陷系數(shù) ， 按下式計算： 式中 －第 i層土在上覆土的飽和 (Sr＞ )自重壓力下的自重濕陷系數(shù) －第 i層土的厚度 (cm)； －因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù) ， 是為了使計算自重濕陷量盡量接近實測濕陷量 。 對隴西地區(qū) ， 可取 ，對隴東 、 陜北地區(qū)可取 ， 對關(guān)中地區(qū)可取 ；對其他地區(qū)可取 。 ????niizsizs h10 ??zsi?ih0? 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 計算自重濕陷量的累計 ，應自天然地面 (當挖 、 填方的厚度和面積較大時 ， 自設計地面 )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 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 用計算自重濕陷量確定建筑場地的濕陷類型比較簡便 ， 不受現(xiàn)場條件限制 ， 缺點是土樣易受擾動 ， 尤其地層不均勻時 ， 試驗誤差較大 。 按試坑浸水試驗實測自重濕陷量及按室內(nèi)壓縮試驗測定濕陷系數(shù) 、 自重濕陷系數(shù)等 ， 應符合《 黃土規(guī)范 》 有關(guān)附錄的規(guī)定 。 黃土濕陷起始壓力的意義及用途 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 研究認為：濕陷性黃土浸水后 ， 其內(nèi)聚力較其浸水前損失很大 (而內(nèi)摩擦角則相對減小較少 )， 但當剩余的內(nèi)聚力與內(nèi)摩接力一起 ， 尚能抵抗一定的外力而不破壞其結(jié)構(gòu) ， 此時土體只發(fā)生壓縮變形 。 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 ， 則發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞 ， 即發(fā)生濕陷 。 濕陷性黃土地基在某一壓力下浸水開始出現(xiàn)濕陷時 ， 此壓力即為濕陷起始壓力 。 即當黃土地基上的自重壓力和附加壓力之和小于濕陷起始壓力時 ， 地基土只產(chǎn)生壓縮變形 ， 不會發(fā)生濕陷 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 因此黃土濕陷起始壓力實質(zhì)上是黃土浸水后的剩余結(jié)構(gòu)強度 (或稱浸水結(jié)構(gòu)強度 )。 而黃土的濕陷系數(shù)與濕陷起始壓力是同一土體的結(jié)構(gòu)特性分別在變形和強度兩方面的反映 。 浸水結(jié)構(gòu)強度愈小的土 ， 濕陷系數(shù)愈大 ，而濕陷起始壓力愈小 。 所以濕陷起始壓力也反映了黃土濕陷性的強烈程度 ， 一切決定黃土濕陷性大小的因素 ， 即決定其濕陷起始壓力小與大的因素 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 濕陷起始壓力是反映黃土濕陷性的一個重要指標 ， 并具有如下實用意義； 按濕陷起始壓力 劃分土層的濕陷類型 1． 用于確定土層和場地的濕陷類型 凡濕陷起始壓力小于上覆飽和自重壓力的土層 ， 即為自重濕陷性的；反之為非自重濕陷性的 。不同濕陷類型的土層分布深度 ，可以從濕陷起始壓力分布曲線與飽和自重壓力分布曲線在不同深度的對比求得 ， 如圖所示 。 該圖反映關(guān)中部分地區(qū)深度 4－ 8m土層有自重濕陷性 ， 在地表小面積浸水條件下 ， 可不考慮其場地的自重濕陷性 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 對于非自重濕陷性黃土地基 ， 當建筑物荷重不大時 ，可適當加大基礎(chǔ)底面積 ， 控制基底壓力不超過土的濕陷起始壓力 ， 則地基即使受水浸濕也不致產(chǎn)生濕陷變形 ，因而可不采取設防措施； 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 對非自重濕陷性黃土地基 ， 如果設計使在地基的某一深度以 下 ， 作用在土體上的飽和自重壓力與附加壓力之和小于 土 的濕陷起始壓力時 ，則這一深度以下受水浸潤時將不致產(chǎn)生濕陷 。 所以當需要消除 地基 全部濕陷性時 ， 可利用基底以下各土層的 濕陷起始壓力 與 飽和自重壓力＋附加壓力 分布曲線對比 ， 決定處理 濕陷 性黃土層的厚度 H。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 濕陷起始壓力值 ， 可按現(xiàn)場浸水載荷試驗或按室內(nèi)壓縮試驗確定 。 按現(xiàn)場浸水荷載試驗確定時 ， 應在 壓力 與浸水下沉量關(guān)系曲線上 ， 取其轉(zhuǎn)折點所對應的壓力作為濕陷起始壓力值 。 當 曲線 上 的轉(zhuǎn)折點不明顯時 ， 可取浸水下沉量與承壓板寬度之比小于 、 等于 力值 。 按室內(nèi)壓縮試驗確定濕陷起始壓力時 ， 應取壓力與濕陷系數(shù)關(guān)系曲線上 ， 濕陷系數(shù)等于 值 。 黃土濕陷起始壓力的確定方法 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 由若干個具有不同濕陷系數(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 。 關(guān)于 黃土 地基濕陷等級的劃分 總濕陷量愈大 ， 濕陷等級愈高 ， 地基浸水后建筑物和地面的變形愈嚴重 ， 對建筑物的危害也愈大 。 因此 ， 對不同的濕陷等級 ，應采取相應不同的設計措施 。 而要確定 濕陷等級 ， 則首先要解決可能被水浸濕和產(chǎn)生濕陷的濕陷性黃土層的厚度以及濕陷等級界限值的合理確定 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 應該指出：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的濕陷變形 ， 它沒有考慮地基與建筑物的共同作用 。 而且 建筑物地基可能發(fā)生的濕陷變形取決于很多因素 ， 如浸水機率 、浸水方式 、 浸水時間 、 浸入地基的水量 、基礎(chǔ)面積 、 基礎(chǔ)形式 和 基底壓力大小等 ，所以總濕陷 量 只是近似地反映 了 地基 土的濕陷程度 ， 而并非是建筑物地基的實際可能濕陷 量 。 紅粘土 紅粘土的特征、分布與研究意義 紅粘土的成分、物理力學特征及其變化規(guī)律 確定紅粘土地基承載力的幾個原則問題 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 ?紅粘土是指在亞熱帶濕熱氣候條件 下 ，碳酸鹽類巖石及其間所夾的其他巖石 ，經(jīng)紅土化作用形成的高塑性粘土 。 ?紅粘土一般呈褐紅 、 棕紅等顏色 ， 液限大于 50％ 。 ?經(jīng)流水再搬運后仍保留其基本 特征 ，液限大于 45％ 的坡 、 洪積粘土 ， 稱為次生紅粘土 ， 在相同物理指標情況下 ， 其力學性能低于紅粘土 。 紅粘土的特征、分布與研究意義 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 紅粘土及次生紅粘土廣泛分布于我國的云貴高原 、 四川東部 、 廣西 、 粵北及鄂西 、湘西等地區(qū)的低山 、 丘陵地帶頂部和山間盆地 、 洼地 、 緩坡 及坡腳地段 。 黔 、 桂 、 滇等地古溶蝕地面上堆積的紅粘土層 ， 由于基巖起伏變化及風化深度的不同 ， 造成其厚度變化極不均勾 ． 常見為 5－ 8m， 最薄為 ，最厚為 20m。 在水平方向常見咫尺之隔 ， 厚度相差達 10m之巨 。 上層中常有石芽 、 溶洞或土洞分布其間 ， 給地基勘察 、 設計工作造成 困難 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 紅粘土的一般特點是 天然含水 量 和 孔隙 比很大 ， 但其強度高 、壓縮性低 ， 工程性能良好 。 它的物理力學性質(zhì) 間 具有獨特的變化規(guī)律 ， 不能用其他地區(qū)的 、 其他粘性土的物理 、 力學性質(zhì)相關(guān)關(guān)系來評價紅粘土的工程性能 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 ?紅粘土的組成成分 ?紅粘土的一般物理力學特征 ?紅粘土的物理力學性質(zhì)變化范圍及其規(guī)律性 ?裂隙對紅粘土強度和穩(wěn)定性的影響 紅粘土的成分、物理力學特征及其變化規(guī)律 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 由于紅粘土系 碳酸鹽類及其他類巖石的風化后期產(chǎn)物 ， 母巖中的較活動性的成分 SO2Ca2+、 Na+、 K+經(jīng)長期風化淋濾作用相繼流失 ，SiO2部分流失 ， 此時地表則多集聚 含水鐵鋁氧化物及硅酸鹽礦物 ， 并繼而脫水變?yōu)檠趸F鋁 。使土染成褐紅至磚紅色 。 因此 ， 紅粘土的礦物成分除仍含有一定數(shù)量的石英顆粒外 ， 大量的粘土顆粒則主要為 多水高嶺石 、 水云母類 、 膠體二氧化硅及赤鐵礦 、 三水鋁土礦 等組成 ， 不含或極少含有機質(zhì) 。 紅粘土的組成成分 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 其中多水 高 嶺石的性質(zhì)與高嶺石基本相同 ， 它具有不活動的結(jié)晶格架 ， 當被浸濕時 ，晶格 間距極少改變 ， 故與水結(jié)合能力很弱 。而 三 水鋁土礦 、 赤鐵礦 、 石英及 膠體 二氧化硅等鋁 、 鐵 、 硅氧化物 ， 也都是不溶于水的礦物 ， 它們的性質(zhì)比多水高嶺石更穩(wěn)定 。 紅粘土顆粒周圍的吸附陽離子成分也以水化程度很弱的 三價鐵 、 鋁 為主 。 紅粘土的粒度較均勻 ， 呈高分散 性 。 粘粒含量一般為 60％ － 70％ ， 最大達 80％ 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 天然含水量高 ， 一般為 40％ － 60％ ， 高達 90％ 。 紅粘土的一般物理力學特征 密度小 ， 天然孔隙比一般為 ， 最高 ， 具有大孔性 。 一般呈現(xiàn)較高的強度和較低的壓縮性 ， 固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角為 8。－ 18。 ， 內(nèi)聚力 40－ 90kPa。 壓縮系數(shù) =， 變形模量 1030MPa， 最高可達 50MPA， 荷載試驗比例界限 200－ 300kPa。 高塑性 。 液限一般為 60％ － 80％ ， 高達 110％ ；塑限一般為 40％－ 60％ ， 高達 90％ ；塑性指數(shù)一般為 20－ 50。 由于塑限很高 ， 所以盡管天然含水量高 ， 一般仍處于堅硬或硬可塑狀態(tài) ， 液性指數(shù)一般小于 。 但是其飽和度一般在 90％ 以上 ，因此 ， 甚至堅硬粘土也處于飽水狀態(tài) 。 不具有濕陷性 ， 其濕陷系數(shù) － 《 。 原狀土浸水后膨脹量很小 (＜ 2％ )， 但失水后收縮劇烈 ， 原狀土體積收縮率25％ ， 而擾動土可達 40％ － 50％ 。 中山大學地球科學系 工程地質(zhì)學 紅粘土：雖然天然含水量高 ，孔隙比很大 ， 但卻具有較高的