特殊巖土工程地質(zhì)條件特性分析

常青

摘要：隨著科技和社會的發(fā)展和進(jìn)步，各種工程和建筑的建造等都需要對土地進(jìn)行開發(fā)和施工，所以在現(xiàn)在，對于巖土工程的勘察也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。對于軟土、黃土、膨脹土等多種特殊巖土，要進(jìn)行仔細(xì)的勘察。本文就濕陷性黃土、膨脹土以及軟土這三大類特殊地質(zhì)進(jìn)行工程地質(zhì)條件特性分析。

關(guān)鍵詞：特殊巖土;地質(zhì)條件;特性

引言

巖土的概念是一種組合，即地面土層中的任何巖土混合物。當(dāng)巖土中含有特殊的物質(zhì)，或者巖土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)不同于其他普通巖土?xí)r，這種特殊性質(zhì)就是特殊的地質(zhì)性質(zhì)。在特殊的巖土中，有些極易引起施工現(xiàn)場的地質(zhì)災(zāi)害。這些破壞性的特殊巖土類型包括軟土、凍土、紅鉆石土、黃土和泥炭土。在實際施工前，必須對實際作業(yè)場地的巖土性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的工程勘察，為后續(xù)施工做好準(zhǔn)備。

一、特殊巖土工程地質(zhì)概述

在我國，甚至在世界各地，都會或多或少地出現(xiàn)一些特殊的巖土工程地質(zhì)問題。很難保證施工區(qū)域的土壤質(zhì)量完全符合要求。因此，工程建設(shè)中埋下了一些隱患，給實際工程過程帶來了麻煩。這就要求相關(guān)工程人員調(diào)查實際施工周圍環(huán)境中的土壤性質(zhì)和土質(zhì)條件，熟悉這些特殊巖土的工程地質(zhì)條件，從而設(shè)計出合適、合理的施工工藝。

二、特殊巖土工程地質(zhì)條件特性分析

（一）濕陷性黃土

1.壓縮性

壓縮性外力作用下，土體的壓縮變形主要包括兩個方面。首先是土體組成部分的壓縮，包括土顆粒及孔隙水的壓縮、土中氣的壓縮、土中孔隙的壓縮，第二是土結(jié)構(gòu)性的壓縮。對濕陷性黃土壓縮性的判斷與其他粘土一樣，即：a1-2 < 0.1MPa-1，為低壓縮性土;0.1MPa-1< a1-2 <0.5 MPa-1，為中等壓縮性土;a1-2 >0.5MPa-1則為高壓縮性土。

濕陷性黃土的壓縮變形是指其在沒有水入侵的天然條件下，在上部荷載所施加的外力作用下產(chǎn)生的壓縮變形，不包括其遇水后產(chǎn)生的濕陷變形。

2.抗剪強(qiáng)度

含水率和密度在很大程度上反映了黃土的抗剪強(qiáng)度。低含水量高密度黃土的抗剪強(qiáng)度往往較高。當(dāng)黃土的天然含水量大于塑性極限時，其抗剪強(qiáng)度迅速降低。當(dāng)土壤含水量相同時，抗剪強(qiáng)度隨密度的增加而增大。試驗結(jié)果表明，濕陷性黃土的抗剪強(qiáng)度比相同壓力下的飽和黃土低10%～15%，濕陷性黃土在發(fā)育過程中的強(qiáng)度經(jīng)水浸泡后強(qiáng)度最低，即，濕陷性黃土地基在濕陷性變形過程中處于最不利的工程狀態(tài)。黃土結(jié)構(gòu)中存在垂直節(jié)理和大孔隙，具有明顯的各向異性。因此，從不同的剪切方向得到的抗剪強(qiáng)度是不同的。

3.滲透性

黃土的各向異性直接導(dǎo)致了黃土豎直方向與水平方向滲透系數(shù)的顯著差異。一般黃土豎直方向的滲透系數(shù)范圍在0.16～0.3x10-5cm/s，水平方向滲透系數(shù)0.8x10-6～0.1 x 10-5 cm/s。黃土的非飽和特性決定了其滲透系數(shù)并非一個定值，滲透液體的性質(zhì)、水力坡降、滲透時間都不同程度的影響到黃土的滲透系數(shù)。水力坡降增大，滲透系數(shù)相應(yīng)增大。關(guān)于初始水力坡降問題，亦即水力坡降大于某一值后，滲透水流才開始在土中流動，根據(jù)試驗得出，黃土中的大孔隙結(jié)構(gòu)使得黃土中沒有起始水力坡降問題，即當(dāng)水力坡降大于零時，黃土中便就存在滲透現(xiàn)象，所以，達(dá)西定律可以應(yīng)用于黃土的滲透問題。

（二）膨脹土

1.膨脹土構(gòu)成

膨脹土主要由蒙脫石組成，強(qiáng)親水礦物是膨脹土的粘土成分。硅氧四面體片和氫氧化鋁八面體片對土壤物理性質(zhì)有重要影響。膨脹土主要由兩個四面體片和一個八面體片反復(fù)疊置而成，形成三層式。根據(jù)層間水化離子的吸水特性，結(jié)構(gòu)單元的填充會引起較大的晶格活性，從而增加整個土壤的壓縮性和膨脹性。

2.膨脹土性質(zhì)

膨脹土具有吸水膨脹性強(qiáng)、失水收縮性強(qiáng)、易開裂、易固結(jié)、強(qiáng)度衰減等特點。在工程建設(shè)中，必須妥善處理，避免給工程建設(shè)造成重大損害。不同條件下的壓力膨脹率和自由膨脹率能反映土的特定膨脹性能。膨脹土的含水量與膨脹率成反比。膨脹率越高，土壤含水量越低。因此，自由膨脹率是反映膨脹土工程地質(zhì)分類的最重要因素。

美國墾務(wù)局法將膨脹土脹縮等級分為四級，評價指標(biāo)為塑性指數(shù)、縮限、膨脹體變、小于0.001 mm膠粒含量，分類結(jié)果見表1。

按照國家標(biāo)準(zhǔn)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GBJ7-89）提出膨脹土的判別方法，采用單一指標(biāo)，只考慮自由膨脹率（Fs）一項。判別標(biāo)準(zhǔn)為Fs≧40%的為膨脹土：膨脹土的膨脹潛勢等級按自由膨脹率劃分為三個等級，如表2。

（三）軟土

軟土主要包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。湖州地區(qū)軟土主要為全新統(tǒng)Q41～Q43及上更新統(tǒng)上組c段Q32c時期的，成因主要為濱海積、沖湖積、瀉湖、湖沼積等。

軟土的主要物理力學(xué)性質(zhì)為：含水量高、比重小、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低、流變性好、觸變性強(qiáng)、敏感性高。由于軟土地基對建筑工程和場地穩(wěn)定性有許多不利的特征，如剪切變形、壓縮沉降、震陷、滑坡等，準(zhǔn)確測定軟土的物理力學(xué)性質(zhì)具有重要意義。

軟土的抗剪強(qiáng)度隨著含水率c的降低、φ 值增大;粘粒含量的增高，c值會相應(yīng)增大，φ 值相應(yīng)降低。土的均勻性和各向異性，使實際工程和試驗條件的剪切面有差異。

不同試驗方法和排水條件下得到的強(qiáng)度參數(shù)不同，有其適用性。對于不同應(yīng)力歷史的軟土，其抗剪強(qiáng)度也有很大差異。確定軟土抗剪強(qiáng)度的常用試驗有直剪試驗、三軸壓縮試驗和十字板剪切試驗。在工程建設(shè)中，試驗方法的選擇應(yīng)根據(jù)軟土本身的特殊性和整個工程的情況，如土層性質(zhì)、厚度、排水條件、工期等綜合考慮。

結(jié)語

總之，在我國的建設(shè)項目中，必須深入了解和分析特殊地質(zhì)條件下的巖土工程和施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件。特別是對于那些特殊的地質(zhì)條件，必須根據(jù)不同的地質(zhì)條件制定不同的施工方案，以保證建設(shè)工程的順利施工和建設(shè)工程的施工質(zhì)量。

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