【正文】 (5)關(guān)于膨脹土的強(qiáng)度和壓縮性 膨脹土在天然條件下一般處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài) ， 強(qiáng)度較高 ， 壓縮性較低 。 但這種土層往往由于干縮 ， 裂隙發(fā)育 ， 呈現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀與條帶狀結(jié)構(gòu) ， 破壞了土體的整體性 ， 降低承載力 ， 并可能使土體喪失穩(wěn)定性 。 這一點(diǎn) ， 特別對(duì)淺基礎(chǔ) 、 重荷載的情況 ，不能單純從 “ 平衡膨脹力 ” 的角度 ， 或小塊試樣的強(qiáng)度考慮膨脹土地基的整體強(qiáng)度問(wèn)題 。 同時(shí) ， 當(dāng)膨脹土的含水量劇烈增大 (例如：由于地表浸水或地下水位上升 )或土的原狀結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)時(shí) ， 土體強(qiáng)度會(huì)驟然降低 ， 壓縮性增高 。 這顯然是由于土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力都相應(yīng)減小及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞的緣故 。 已有的國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料表明 ， 膨脹土被浸濕后 ， 其抗剪強(qiáng)度將降低 1／ 3－ 2／ 3。 而由于結(jié)構(gòu)破壞 ， 將使其抗剪強(qiáng)度減小 2／ 3－ 3／ 4， 壓縮系數(shù)增高 1／ 4－ 2／ 3. 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 3）已有建筑物的變形、裂縫特征 對(duì)已有建筑物地區(qū) ， 根據(jù)建于同一地貌單元的相同土層上的已有建筑物的某些特定變 形開(kāi)裂情況 ， 是發(fā)現(xiàn) 、 判別膨脹土的一種比較準(zhǔn)確的方法 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) (1)在膨脹土地區(qū)已有建筑物變形 、 破壞的總特征是： 1） 建筑物破壞一般是在同一地貌單元的相同土層地段成群出現(xiàn) ， 特別是氣候強(qiáng)烈變化 (如長(zhǎng)期干旱等 )之后更是如此； 2） 低 、 輕房屋最易破壞 ， 四層樓損壞者是極個(gè)別的； 在同一建筑范圍 ， 破壞變形大小與荷載分布無(wú)關(guān) ， 而是受地基脹縮變形條件控制 ，往 往在相同荷載部位產(chǎn)生很大的差異變形； 3） 建筑物裂縫具有隨季節(jié)變化而往復(fù)伸縮的性質(zhì) 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 2） 按建筑物裂縫部位與形態(tài)特征 (以外墻地基失水收縮為例 )表現(xiàn)為： 1） 山墻 、 內(nèi)墻呈 “ 倒八字 ” 的對(duì)稱(chēng)或不對(duì)稱(chēng)裂縫及垂直裂縫 。 2） 外縱墻下端呈水平裂縫 ， 基礎(chǔ)向外扭轉(zhuǎn) ， 墻體上部?jī)?nèi)傾 。 圖 4－ 44為合肥某校宿舍樓 ， 二層磚木結(jié)構(gòu) ， 1956年建成到1962年由于外墻基土逐漸失水收縮 ， 在外縱墻上出現(xiàn)了一只手能插進(jìn)去的水平裂縫 ， 墻面外傾最大達(dá) ， 裂縫延伸約 24m， 內(nèi)外墻接頭處拉開(kāi)達(dá) 。 3） 房屋角端裂縫嚴(yán)重 。 而且常伴隨著一定的水平位移和轉(zhuǎn)動(dòng) 。 這種特征裂縫的形成 ， 主要是因?yàn)榛A(chǔ)埋置過(guò)淺 ， 而墻角部位基土兩面與大氣接觸 ， 土中水分蒸發(fā)較大 ， 地基收縮變形遠(yuǎn)比墻體中間部位劇烈的緣故 。 4)地坪多出現(xiàn)平行于外縱墻的通長(zhǎng)裂縫 。 這種裂縫的特點(diǎn)是 ， 靠近外墻者寬 ， 離外墻較遠(yuǎn)的變窄 ， 再遠(yuǎn)則不出現(xiàn)裂縫 。 這種裂縫大小與外墻距離有關(guān)的現(xiàn)象 ， 顯然 ， 是因外墻基土體收縮下沉 ． 使地坪折斷 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 以上各種裂縫的總的 特征 是上寬下窄 ， 水平裂縫外寬內(nèi)窄；二樓的裂縫比底層的嚴(yán)重；特別是這些裂縫具有隨季節(jié)變化 (即隨月蒸發(fā) 量和月降雨量關(guān)系的變化 )而往復(fù)伸縮的變化 ， 是區(qū)別于其他 原因 造成建筑 事故 的有力證據(jù) 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 4）膨脹土的判別 膨脹土的判別 ， 是解決膨脹土問(wèn)題的前提 ， 因?yàn)橹挥写_認(rèn)了膨脹土及其脹縮性等級(jí)才 可能有針對(duì)性地研究 、 確定需要采取的防治措施問(wèn)題 。 膨脹土的判別方法 ， 應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 、 與室內(nèi)物理性質(zhì)和脹縮特性試驗(yàn)指標(biāo)鑒定相結(jié) 合的原則 。 即首先必須根據(jù)土體及其埋藏 、 分布條件的工程地質(zhì)特征和建于同一地貌單元 的已有建筑物的變形 、 開(kāi)裂情況作初步判斷 ， 然后再根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)一步驗(yàn)證 ， 綜合判別 。 凡具有前述 土體的工程地質(zhì)特征以及已有建筑物變形 、 開(kāi)裂特征的場(chǎng)地 ， 且土的自由 膨脹率大于或等于 40％ 的土 ， 應(yīng)判定為膨脹土 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 影響膨脹土脹縮變形的主要因素 1）、影響膨脹土脹縮變形的主要內(nèi)在因素 2）、影響膨脹土脹縮變形的主要外在因素 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 影響膨脹土脹縮變形的主要內(nèi)在因素 （ 1） 礦物成分 （ 2） 粘粒的含量 （ 3） 土的初始密度和含水量 （ 4） 土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 1）礦物成分 膨脹土主要由蒙脫石 、 伊利石等強(qiáng)親水性礦物組成 。 蒙脫石礦物親水性更強(qiáng) ，具有既易吸水又易失水的強(qiáng)烈活動(dòng)性 。 伊利石親水性比蒙脫石低 ， 但也有較高的活動(dòng)性 。 蒙脫石礦物吸附外來(lái)的陽(yáng)離子的類(lèi)型對(duì)土的脹縮性也有影響 ， 如吸附鈉離子(鈉蒙脫石 )就具有特別強(qiáng)烈的脹縮性 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 2）粘粒的含量 由于粘土顆粒細(xì)小 ， 比面積大 ， 因而且有很大的表面能 ， 對(duì)水分子和水中陽(yáng)離子的吸附能力強(qiáng) 。 因此 ， 土中粘粒含量眾多 ，則土的脹縮性愈強(qiáng) 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 3）土的初始密度和含水量 土的脹縮表現(xiàn)于土的體積變化 。 對(duì)于含有一定數(shù)量的蒙脫石和伊利石的粘土來(lái)說(shuō) ，當(dāng)其在同樣的天然含水量條件下浸水 ， 天然孔隙比愈小 ， 土的膨脹愈大 ， 而收縮愈小 。反之 ， 孔隙比愈大 ， 收縮愈大 。 因此 ， 在一定條件下 ， 土的天然孔隙比 (密實(shí)狀態(tài) )是影響脹縮變形的一個(gè)重要因素 。 此外 ， 土中原有的含水量與土體膨脹所需的含水量相差愈大時(shí) ， 則遇水后土的膨脹愈大 ， 而失水后土的收縮愈小 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 4）土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度愈大 ， 土體抵制脹縮變形的能力也愈大 。 當(dāng)土的結(jié)構(gòu)受到破壞以后 ， 土的脹縮性隨之增強(qiáng) 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 影響膨脹土脹縮變形的主要外在因素 （ 1） 氣候條件 （ 2） 地形地貌條件 （ 3） 日照 、 通風(fēng)影響 （ 4） 建筑物周?chē)拈熑~樹(shù) （ 5） 局部滲水 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 1）氣候條件 氣候條件是首要因素 。 從現(xiàn)有的資料分析 ， 膨脹土分布地區(qū)年降雨量的大部分一般集中在雨季 ， 繼之是延續(xù)較長(zhǎng)的旱季 。 如建筑場(chǎng)地潛水位較低 ， 則表層膨脹土受大氣影響 ， 土中水分處于劇烈的變動(dòng)之中 。在雨季 ， 土中水分增加 ， 在干旱季節(jié)則減少 。 房屋建造后 ， 室外上層受季節(jié)性氣候影響較大 ， 因此 ， 基礎(chǔ)的室內(nèi)外兩側(cè)土的脹縮變形有明顯差別 ， 有時(shí)甚至外縮內(nèi)脹 ， 致使建筑物受到反復(fù)的不均勻變形的影響 ，從而導(dǎo)致建筑物的開(kāi)裂 。 據(jù)野外實(shí)測(cè)資料表明 ， 季節(jié)性氣候變化對(duì)地基土中水分的影響隨深度的增加而遞減 。 因此 ， 確定建筑物所在地區(qū)的大氣影響深度對(duì)防治膨脹土的危害具有實(shí)際意義 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 2）地形地貌條件 如在丘陵區(qū)和山前區(qū) ， 不同地形和高程地段地基上的初始狀態(tài)及其受水蒸發(fā)條件不同 ， 因此 ， 地基土產(chǎn)生脹縮變形的程度也各不相同 。 凡建在高曠地段膨脹土層上的單層淺基建筑物裂縫最多 ， 而建在低洼處 、 附近有水田水塘的單層房屋裂縫就少 。 這是由于高曠地帶蒸發(fā)條件好 ， 地基土容易干縮 ， 而低洼地帶土中水分不易散失 ， 且補(bǔ)給有源 ，濕度較能保持相對(duì)穩(wěn)定的緣故 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 3）日照、通風(fēng)影響 例如一 U字形房屋建造在成都粘土 (膨脹土 )層上 ， 前縱墻出現(xiàn)裂縫 ， 而后縱墻完好無(wú)損 ， 經(jīng)分析其原因是 ， 前縱墻通風(fēng)條件較后縱墻為好 ，使地基土水分易于蒸發(fā) 、 土體收縮 ， 從而引起磚墻裂縫； 膨脹土地基土建筑物開(kāi)裂情況的許多調(diào)查資料表明：房屋向陽(yáng)面 ， 即南 、西 、 東 、 尤其南 、 西兩面外裂較多 ， 背陽(yáng)面即北面開(kāi)裂很少 ， 甚至沒(méi)有 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 4）建筑物周?chē)拈熑~樹(shù) 在炎熱和干早地區(qū) ， 建筑物周?chē)拈熑~樹(shù) (特別是不落葉的桉樹(shù) )對(duì)建筑物的脹縮變形造成不利影響 。 尤其在旱季 ， 當(dāng)無(wú)地下水或地表水補(bǔ)給時(shí) ，由于樹(shù)根的吸水作用 ， 會(huì)使土中的含水量減少 ， 更加劇了地基上的干縮變形 ， 使近旁有成排樹(shù)木的房屋產(chǎn)生裂縫 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 5）局部滲水的影響 對(duì)于 天然濕度較低 的膨脹土 ，當(dāng)建筑物內(nèi) 、 外有局部水源補(bǔ)給(如水管漏水 、 雨水和施工用水未及時(shí)排除 )時(shí) ， 必然會(huì)增大地基脹縮變形的差異 。 另外 、 在膨脹土地基上建造冷庫(kù)或高溫構(gòu)筑物 如無(wú)隔熱措施 ， 也會(huì)因不均勻脹縮變形而開(kāi)裂 。 填土 填土分布概況與研究意義 填土的工程分類(lèi)及工程地質(zhì)問(wèn)題 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 填土分布概況與研究意義 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 填土是一定的地質(zhì) 、 地貌和社會(huì)歷史條件下 ， 由于人類(lèi)活動(dòng)而堆填的土 。 由于我國(guó)幅員廣大 ， 歷史悠久 ， 因此在我國(guó)大多數(shù)古老城市的地表面 ， 廣泛覆蓋著各種類(lèi)別的填土層 。 這種填土層無(wú)論從堆填方式 、 組成成分 、 分布特征及其工程性質(zhì)等方面 ，均表現(xiàn)出一定的復(fù)雜性 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 各地區(qū)填土的分布和物質(zhì)組成特征 ， 在一定程度上可反映出城市地形 、地貌變遷及發(fā)展歷史 ， 例如在我國(guó)的上海 、 天津 、 杭州 、 寧波 、 福州等地 ，填土分布和特征都各有其特點(diǎn) 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 上 海地區(qū)多暗 、 暗塘 、 暗井 ，常用素土和垃圾回填 ， 回填前沒(méi)有清除水草 ， 含有大量腐殖質(zhì) 。 在黃浦江沿岸 ， 則多分布由水力沖填泥砂形成的沖填土 。 浙江杭州 、 寧波等地由于城市的發(fā)展 ， 建筑物的變遷 ， 地表以碎磚瓦礫等建筑垃圾為主填積而成 ， 一般厚度 2－ 3m左石 ， 個(gè)別地方厚達(dá) 4－ 5m。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 天津的舊城區(qū)和海河兩岸一般表層都有填土 ， 主要成份有素土 、 瓦礫爐碴 、 爐灰 、煤灰等雜物 ， 有些地區(qū)是幾種雜土混合填成 。 福建福州市填土分布較普遍 ， 厚度 1－5m， 表層多為瓦礫填土 ， 其瓦礫含量不一 ，如以瓦礫為主的稱(chēng)瓦礫層 ， 如以粘性土為主稱(chēng)瓦礫填土 。 瓦礫填土層下部常見(jiàn)一種粘土質(zhì)填土 。 在傍山地帶則分布一種高挖低填 、未經(jīng)夯實(shí)堆積在斜坡上的粘性土 ， 當(dāng)?shù)胤Q(chēng)其為松填土 ， 經(jīng)過(guò)夯實(shí)的稱(chēng)為夯填土 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 在一般的巖土工程勘察與設(shè)計(jì)工作中 ， 如何正確評(píng)價(jià) 、 利用和處理填土層 ， 將直接影響到基本建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益 。 在我國(guó) 20世紀(jì)三四十年代以前 ， 對(duì)填土常不分情況一律采取挖除換土 ， 或采用其它人工地基 ， 大大增加了工程造價(jià) ， 并給環(huán)境條件帶來(lái)麻煩 。 到 50年代 ， 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 在利用表層填土作為天然地基方面取得不少好經(jīng)驗(yàn) ， 這些經(jīng)驗(yàn)已逐步反映在一些地區(qū)的地基設(shè)計(jì)規(guī)范或技術(shù)條例中 。 在幾經(jīng)修訂的 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》中 ， 對(duì)于填土的分類(lèi)及評(píng)價(jià)都有了不同程度的反映 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料 ， 對(duì)填土的分類(lèi)與評(píng)價(jià)主要是考慮其 堆積方式 、 年限 、組成物質(zhì)和密實(shí)度 等幾個(gè)因素 。 關(guān)于按密實(shí)度劃分問(wèn)題 ， 由于填土本身的復(fù)雜性 ， 目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 。 在國(guó)內(nèi)有些地區(qū)和單位曾用釬探或其他動(dòng)力觸探的方法判定雜填土的密實(shí)程度及其均勻性 ， 有關(guān)經(jīng)驗(yàn)資料尚待進(jìn)一步積累 、 總結(jié)研究 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 填土的工程分類(lèi)及工程地質(zhì)問(wèn)題 在 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》（ GBJ7－ 89） 中 ， 對(duì)填土根據(jù)其組成物質(zhì)和堆填方式形成的工程性質(zhì)的差異 ， 劃分為： （ 1） 素填土 （ 2） 雜填土 （ 3） 沖填土 三類(lèi) 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) （ 1）素填土 素 填土為由碎石 、 砂土 、 粉土或粘性土等一種或幾種材料組成的填土 ， 其中不含雜質(zhì)或雜質(zhì)很少 。按其組成物質(zhì)分為碎石素填土 、 砂性素填土 、 粉性素填土和粘性素填土 。 索填土經(jīng)分層壓實(shí)者 ， 稱(chēng)為壓實(shí)填土 。 中山大學(xué)地球科學(xué)系 工程地質(zhì)學(xué) 在一些古老城市中 ， 由于地形的起伏或有溝 、塘存在 ， 在歷史上已將這些低