第四章_岩土体的工程地质特性素材.ppt

⑵ 融沉性 当土层解冻时，冰晶体融化，多余的水分通过毛细孔隙向非冻结区扩散，或在重力作用下向下部土体渗流，水沿孔隙逐渐排出，在土体自重作用下，孔隙比迅速减小，因而土层出现下沉现象，即融沉性。冻土融沉后，其承载能力大为降低，压缩性急剧增高。 土的冻胀性和融沉性除与气温条件有关外，主要与土的粒度成分、冻前土的含水量以及地下水位有着密切关系。同样条件下，粗粒土比细粒土冻胀和融沉性小；冻前土的含水量越小，则土的冻胀和融沉性越小；无地下水补给条件比有地下水补给条件土的冻胀和融沉性小。反之则越大。 在道路工程中，季节冻土在冬季严重的冻胀地段，春融时由于表层冻土首先融化，而土层内部仍处于冻结状态，水分不能下渗，导致表层土内含水量过多，使道路产生强烈的融沉甚至造成在路基上的翻浆现象。 在多年冻土地区的不同季节，还常常出现与地下水活动有关的不良地质现象如冰丘(冻胀引起地表产生隆起的冻胀土丘)、冰锥(冬季地下水沿裂隙冲破地表，并沿地表斜坡流动，在流动过程中逐渐被冻结在斜坡上的锥形冰体)以及与多年冻土层中的藏冰消融活动有关的热融滑塌等，严重威胁建筑物和道路工程的安全和稳定。 4.4.4 红粘土 1. 地质成因及分布 红粘土是出露于碳酸岩系夹杂着一些非碳酸盐类岩石，在亚热带温湿气候条件下经风化作用所形成的风化物与碳酸盐类的风化物混杂在一起，构成的棕红、褐黄等色的高塑性土。 红粘土属第四纪残积、坡积型土，一般分布在盆地、洼地、山麓、山坡、谷地或丘陵等地区，形成缓坡、陡坎地形，常与岩溶、土洞关系密切。我国红粘土主要分布在云南、贵州和广西等省区；其次，四川盆地南缘和东部、鄂西、湘西、湘南、粤北、皖南和浙西等地亦有分布。我国北方红粘土零星分布在一些较温湿的岩溶盆地，如陕南、鲁南和辽东等。 2. 主要工程地质性质 ① 红粘土的主要矿物成分： 高龄石、伊利石和绿泥石，具有稳定的结晶格架；天然含水量接近缩限，孔隙呈饱和水状态，因此其胀缩性以收缩为主，在天然状态下膨胀量很小，失水后干硬收缩。 ② 高塑性、高孔隙比。 红粘土高分散性，粘粒含量为60~80%，其中小于0.002mm的胶粒含量占40~70%，粒间胶体氧化铁具有较强的粘结力，形成团粒。因此，具有高塑性、高孔隙比特征。 ③ 具有较高的力学强度和较低的压缩性。 由于粘粒间胶结力强且非亲水性，因此，红粘土无湿陷性、压缩性低、力学性能好。 ④ 红粘土的压实性较差。 ⑤ 土层分布不均匀。 红粘土的厚度受下伏基岩起伏的影响而变化很大，尤其是水平方向上变化大。 ⑥ 上硬下软。 一般情况下，红粘土的表层压缩性低、强度较高、稳定性好，属良好的地基地层。但在接近下伏基岩面的下部，随着含水量的增大，土体成软塑或流塑状态，强度明显变低。 ⑦ 裂隙性。 红粘土天然状态下呈致密状，无层理，表部呈坚硬、硬塑状态，失水后含水量低于缩限时，土中开始出现裂缝，近地表处呈竖向开口状，向深处渐弱，为网状闭合微裂隙。裂隙的产生，破坏了土体的完整性，降低土的总体强度；同时，使失水通道向深部土体延伸，促使深部土体收缩，加深、加宽原有裂隙，严重时甚至形成深长地裂。 红粘土裂隙发育深度一般为2~4m，有些可达7~8m。在该土层中开挖后，受气候影响，裂隙的发生和发展迅速，将开挖面切割成支离破碎，影响边坡的稳定性。 4.4.5 膨胀土 膨胀土呈灰白、灰绿、灰黄、棕红、褐黄等色，主要由亲水性矿物伊利石和蒙脱石组成，粘粒含量高，天然孔隙比小，具有强烈的吸水膨胀和失水收缩的特性。 1. 地质成因及分布 膨胀土的成因类型很多，有河流相、残积、坡积、洪积相，还有湖相及滨海相。主要生成于第四纪晚更新世，第四纪中更新世也有生成，更早、更晚的时期几乎没有生成。 膨胀土在我国南方分布的较多、北方分布的较少。 2. 主要工程地质性质 ① 分布： 多出露于二级及二级以上的河谷阶地、山前和盆地边缘及丘陵地带，一般地形坡度平缓，无明显的陡坎。 ② 结构致密，多呈坚硬~硬塑状态。 液限多在40~55%，塑性指数多在22~35之间。土内分布有裂隙，斜交剪切裂隙越发育，其胀缩程度越大。 ③ 天然含水量接近或略小于塑限，强度高，压缩性一般中等偏低。 ④ 断口平滑，土层中常含有铁结核，有的富集成层或呈透镜体。 ⑤ 膨胀土地区易产生边坡开裂、崩塌和滑动。 土方开挖工程中遇雨易发生坑底隆起和坑壁侧胀开裂，地下洞室周围易产生高地压和洞室周边土体大变形现象；地裂缝发育，对道路、渠