4.4土的成因类型特征 根据土的地质成因,土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、冰积及冰水沉积土和风积土等类型。一定成因类型的土具有一定的沉积环境、具有一定的土层空间分布规律和一定的土类组合、物质组成及结构特征。但同一成因类型的土,在沉积形成后,可能遭到不同的自然地质条件和人为因素的变化,而具有不同的工程特性。 1. 残积土 形成原因:岩石经风化后未被搬运的原岩风化剥蚀后的产物,其分布主要受地形的控制,如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡,残积土较厚。 2. 坡积土 形成原因:经雨雪水洗刷、剥蚀、搬运,及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物,一般分布在坡腰上或坡脚下,上部与残积土相接。 3. 洪积土 形成原因:碎屑物质经暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后,因水流流速骤减而呈扇形沉积体,称洪积扇。 4. 冲积土 形成原因:碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成,发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件,可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。 5. 湖泊沉积物 形成原因:分湖边沉积物和湖心沉积物两类,湖边沉积物由湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的,近岸带多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土,远岸带为细颗粒的砂土和粘性土;湖心沉积物由河流和湖流挟带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成的,主要是粘土和淤泥,常夹有细砂、粉砂薄层。 6. 海洋沉积物 海洋沉积物可分为如下四类: 7. 冰积土和冰水沉积土 冰积土和冰水沉积土是分别由冰川和冰川融化的冰下水进行搬运堆积而成,其颗粒以巨大块石、碎石、砂、粉土及粘性土混合组成。一般分迭性极差,无层理,但冰水沉积常具斜层理。颗粒呈棱角状,巨大块石上常有冰川擦痕。 8. 风积土 风积土是指在干旱的气候条件下,岩石的风化碎屑物被风吹扬,搬运一段距离后,在有利的条件下堆积起来的一类土。颗粒主要由粉粒或砂粒组成,土质均匀,质纯,孔隙大,结构松散。最常见的是风成砂及风成黄土,风成黄土具有强湿陷性。 4.5 特殊土的主要工程性质 特殊土是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态或结构特征的土。我国的特殊土不仅类型多,而且分布广,如各种静水环境沉积的软土,西北、华北等干旱、半干旱气候区的湿陷性黄土,西南亚热带湿热气候区的红粘土,南方和中南地区的膨胀土,高纬度、高海拔地区的多年冻土及盐渍土、人工填土和污染土等。 1. 软土: 软土指天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。 软土的分布 软土在我国沿海地区分布广泛,内陆平原和山区亦有分布。我国东海、黄海、渤海、南海等沿海地区,例如滨海相沉积的天津塘沽,浙江温州、宁波等地,以及溺谷相沉积的闽江口平原河滩相沉积的长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区。内陆(山区)软土主要位于湖相沉积的洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周和古云梦泽地区边缘地带,以及昆明的滇池地区,贵州六盘水地区的洪积扇等。 2. 湿陷性黄土 湿陷性黄土:在上覆土的自重压力作用下,或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土。 湿陷性黄土的特征和分布 黄土是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色;颗粒组成以粉土粒为主,粒度大小较均匀,粘粒含量较少;含碳酸盐、硫酸盐及少量易溶盐;含水量小,;孔隙比大,且具有肉眼可见的大孔隙;具有垂直节理,常呈现直立的天然边坡。黄土按其成因可分为原生黄土和次生黄土。一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土。原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积而形成的为次生黄土。次生黄土一般具有层理,并含有砂砾和细砾。 黄土湿陷性的形成及影响因素 (1)黄土湿陷性的形成原因 我国湿陷性黄土的固有特征有: 1)黄色、褐黄色、灰黄色;2)粒度成分以粉土颗粒(0.05~ 湿陷性黄土工程特征: 1)塑性较弱;2)含水较少;3)压实程度很差,孔隙较大;4)抗水性弱,遇水强烈崩解,膨胀量较小,但失水收缩交明显;5)透水性较强;6)强度较高,因为压缩中等,抗剪强度较高。 3. 红粘土 红粘土的定义与形成条件 红粘土指碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土,液限一般大于50%,上硬下软,具明显的收缩性,裂隙发育。经再搬运后仍保留红粘土基本特征,液限大于45%小于50%的土称为次生红粘土。 红粘土的分布规律 红粘土主要为残积、坡积类型,也有洪积类型,其分布多在山区或丘陵地带。这种受形成条件所控制的土,为一种区域性的特殊性土。在我国以贵州、云南、广西分布最为广泛和典型,其次在安徽、川东;粤北、鄂西和湘西也有分布。一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中,其厚度的变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化密切相关。 红粘土的成分特点 红粘土的粒度成分中,小于0.005mm的粘粒含量为60%~80%,其中小于0.002 mm的胶粒占40%~70%,使红粘土具有高分散性。红粘土的矿物成分主要为高岭石、伊利石和绿泥石。红粘土的化学成分以SiO2、A12O3和Fe2O3为主,其次为CaO、MgO、K2O和Na2O。粘土矿物具有稳定的结晶格架,细粒组结成稳固的团粒结构,土体近于两相系且土中水多为结合水。 1)红粘土的物理力学性质:一是天然含水量、孔隙比、饱和度以及塑性界限(液限和塑限)都很高,但却具有较高的力学强度和较低的压缩性,二是各种指标的变化幅度很大。 3)红粘土中的地下水特征 4. 膨胀土 膨胀土的分布 膨胀土是指含有大量的强亲水性粘土矿物成分,具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的高塑性粘土。膨胀土的胀缩性会导致建筑物开裂和损坏,并造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等严重的不稳定因素。 膨胀土的特征 (1)土体的现场工程地质特征 膨胀土的物理、力学及胀缩性指标 1)粘粒含量多达35%~85%。 2)天然含水量接近或略小于塑限,故一般呈坚硬或硬塑状态。 3)天然孔隙比小,便其天然孔隙比随土体湿度的增减而变化,即土体增湿膨胀,孔隙比变大;土体失水收缩,孔隙比变小。 4)自由膨胀量一般超过40%,而各地膨胀土的膨胀率、膨胀力和收缩率等指标的试验结果的差异很大。 5)关于膨胀土的强度和压缩性。 膨胀土在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态,强度较高,压缩性较低。但会因干缩、裂隙发育及不规则网状与条带状结构等原因,破坏了土体的整体性,降低承载力,并可能使土体丧失稳定性。注意不能单纯从“平衡膨胀力”的角度,或小块试样的强度考虑膨胀土地基的整体强度问题。同时,当膨胀土的含水量剧烈增大或土的原状结构被扰动时,土体强度会骤然降低,压缩性增高。 影响膨胀土胀缩变形的主要因素及其评价 主要内在因素:土的粘粒含量和蒙脱石含量、土的天然含水量和密实度及结构强度等。 主要外部因素:引起地基土含水量剧烈或反复变化的各种因素,如气候条件、地形地貌及建筑物地基不同部位的日照、通风及局部渗水影响等。 膨胀土建筑场地与地基的评价,应根据场地的地形地貌条件、膨胀土的分布及其胀缩性能、等级地表水和地下水的分布、集聚和排泄条件,并按建筑物的特点、级别和荷载情况,分析计算膨胀土建筑场地和地基的胀缩变形量、强度和稳定性问题,为地基基础、上部结构及其他工程设施的设计与施工提供依据。 5. 填土 填土是一定的地质、地貌和社会历史条件下,由于人类活动而堆填的土。填土在堆填方式、组成成分、分布特征及其工程性质等方面,表现出一定的复杂性。在一般的岩土工程勘察与设计工作中,如何正确评价、利用和处理填土层,将直接影响到基本建设的经济效益和环境效益。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),填土可划分为素填土、杂填土、冲填土及压实填土四类。 (1)素填土 由碎石、砂土、粉土或粘性土等一种或几种材料组成的填土。 素填土作为地基应注意的工程地质问题如下: (2)杂填土 杂填土为含有大量杂物的填土,如建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾土等。以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成份的杂填土,一般不宜作为建筑物地基;对以建筑垃圾或一般工业废料主要组成的杂填土,采用适当措施处理后可作为一般建筑物地基。 (3)冲填土(吹填土) 冲填土由水力冲填泥砂形成的沉积土,即在整理和疏浚江河航道时,有计划地用挖泥船,通过泥浆泵将泥砂夹大量水分,吹送至江河两岸而形成的一种填土。在我国长江、上海黄浦江、广州珠江两岸,都分布有不同性质的冲填土。 冲填土的工程特性如下: 4.6影响土的工程性质的其他因素 1. 矿物成分对土的工程性质影响 可溶盐,对土的工程性质影响的实质是:溶解后使土的粒间连接减弱,增大土的孔隙性,降低土的强度和稳定性,增大其压缩性。 粘土矿物,是主要的次生矿物,是组成粘粒的主要矿物成分。大多具有由硅氧四面体与铝氧八面体两个基本单位所组成的层状结晶格架。根据不同结晶格架,可形成很多种类的粘土矿物,其中分布较广且对土性质影响较大的是蒙脱石、高岭石和伊利石(或水云母)三种。高岭石晶层之间连结牢固,水不能自由渗入,故其亲水性差,可塑性低,胀缩性弱;蒙脱石则反之,晶胞之间连结微弱,活动自由,亲水性强,胀缩性亦强;伊利石的性质介于二者之间。 有机质,有机质对土的工程性质影响的实质是它比粘土矿物有更强的胶体特性和更高的亲水性。 2. 毛细水的工程地质意义 (1)毛细压力促使土的强度增高 ; (2)毛细水上升接近基础底面时,增大基底附加应力,增大建筑物的沉降; (3)当地下水埋深浅,由于毛细管水上升,可助长地基土的冰冻现象;地下室潮湿;危害房屋基础及公路路面;促使土的沼泽化; (4)腐蚀管道和混凝土。 |
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