第九章特殊性岩土的工程勘察
特殊性岩土是指在特定的地理環境或人為條件下形成的具有特殊的物理力學性質和工程特徵，以及特殊的物質組成、結構構造的岩土。如果在此類岩土上修建建築物，在常規勘察設計的方法下不能滿足工程要求，為了安全和經濟，因而在岩土工程勘察中須採取特殊的進行研究和處理，否則會給工程帶來不良後果。特殊性岩土的種類很多，其分布一般具有明顯的地域性。
常見的特殊性岩土又是溼陷性土、紅粘土、軟土、混合土、填土、多年凍土、膨脹岩土、鹽漬岩土、風化巖與殘積土及汙染土等。
第一節溼陷性土
溼陷性土是指那些非飽和和結構不穩定的土，在一定壓力作用下受水浸濕後，其結構迅速破壞，並產生顯著的附加下沉。溼陷性土在我國北方分布廣泛，除常見的溼陷性黃土外，在我國的乾旱及半乾旱地區，特別是在山前洪、坡積扇中常遇到濕陷性碎石土、濕陷性砂土等。
一、濕陷性黃土
濕陷性黃土屬於黃土。當其未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較低。但受水浸濕後，在上覆土層的自重應力或自重應力和建築物附加應力作用下，土的結構迅速破壞，並發生顯著的附加下沉，其強度也隨著迅速降低。
濕陷性黃土分布在近地表幾公尺到幾十公尺深度範圍內，主要為晚更新世形成的馬蘭黃土（q3）和全新世形成的q4黃土（包括q41黃土和q42新近堆積的黃土）。而中更新世及其以前形成的離石黃土和午城黃土一般僅在上部具有較微弱的溼陷性或不具有濕陷性。我國陝西、山西、甘肅等省區分布有大面積的溼陷性黃土。
（一）濕陷性黃土的性質
1．粒度成分上，以粉粒為主，粉粒含量超過50%以上，砂粒、粘粒含量較少。
2．密度小，孔隙率大，大孔性明顯。在其它條件相同時，孔隙比越大，濕陷性越強烈。
3．天然含水量較少時，結構強度高，濕陷性強烈；隨含水量增大，結構強度降低，濕陷性降低。
4．塑性較弱，塑性指數在8~13之間。當溼陷性黃土的液限小於30%時，濕陷性較強；當液限大於30%以後，濕陷性減弱。
5．濕陷性黃土的壓縮性與天然含水量和地質年代有關，天然狀態下，壓縮性中等，抗剪強度較大。隨含水量增加，黃土的壓縮性急劇增大，抗剪強度顯著降低。新近沉積黃土，土質鬆軟，強度低，壓縮性高。
6．抗水性弱，遇水強烈崩解，膨脹量小，但失水收縮較明顯，遇水濕陷性較強。
（二）濕陷性黃土的勘察要點
1．在溼陷性黃土場地進行岩土工程勘察時應查明下列內容，並結合建築物特點和設計要求，對場地和地基做出評價，對地基處理措施提出建議。黃土地層的時代、成因；濕陷性黃土的厚度；溼陷係數、自重溼陷係數和溼陷起始壓力隨深度的變化；場地溼陷型別和地基溼陷等級的平面分布；變形引數和承載力；地下水等環境水的變化趨勢；其他工程地質條件。
2．勘察階段可分為場址選擇或可行性研究、初步勘察、詳細勘察三個階段，各個階段的勘察成果應符合各相應設計階段的要求。對場地面積不大，地質條件簡單的地區可簡化勘察階段。對工程地質條件複雜或有特殊要求的建築物，必要時應進行施工勘察或專門勘察。
3．採取不擾動土樣，必須保持其天然的濕度、密度和結構，並符合級土樣質量的要求。
在探井中取樣，豎向間距宜為1公尺，土樣直徑不宜小於120mm；在鑽孔中取樣，應嚴格按規範要求執行，避免擾動。
取土勘探點中，應有足夠數量的探井，其數量應為勘探點總數的1/3~1/2，並不宜少於3個。探井的深度宜穿透濕陷性黃土層。
4．勘探點使用完畢後，應立即用原土分層回填夯實，並不宜小於該場地天然黃土的密度。
5．場址選擇或可行性勘察階段應對擬建場地的穩定性和適宜性做出初步評價。進行的工作有收集資料、現場調查，當已有資料不能滿足設計要求時，應進行必要的工程地質測繪、勘探和試驗等工作。
6．初步勘察階段應查明場地溼陷型別，為確定建築物總平面圖的合理布置提供依據，對地基基礎方案、不良地質現象和地質環境的防治提供引數和建議。進行的工作有：初步查明場地各土層物理力學性質、場地溼陷型別、地基溼陷等級、不良地質現象及其影響，並對場地穩定性做出初步評價。
勘探工作要求：
（1）初步勘探線的布置應按地貌單元的縱、橫線方向布置，勘探點的間距宜按表9-1確定。
表9-1 初步勘探點的間距（m）
（2）取土和原位測試點的數量，應按地貌單元和控制性地段布置，其數量不得少於全部勘探點的1/2。
（3）勘探點深度應根據濕陷性黃土層的厚度和地基壓縮層深度的預估值確定，控制性勘探點應有一定數量的取土勘探點穿過濕陷性黃土層。
（4）新建地區的重要建築，應按規定進行現場試坑浸水試驗，並按自重溼陷係數的實測值判定場地溼陷型別。
7．詳細勘察階段應按建築物或建築群提供詳細的岩土工程資料和設計所需的岩土技術引數；對地基、樁基或深基坑做出分析評價；並對地基處理、不良地質現象、地質環境和施工監測提出建議。進行的工作有：詳細查明地基土層及其物理力學性質指標，確定場地溼陷型別、地基溼陷等級的平面分布和承載力。
勘探工作要求：
（1）勘探點的間距應按建築物類別和工程地質條件的複雜程度等因素確定，宜按表9-2確定。
表9-2 詳細勘察勘探點的間距（m）
（2）在單獨的甲、乙類建築場地，勘探點不應少於4個。
（3）採取不擾動土樣和原位測試的勘探點不得少於全部勘探點的2/3，其中採取不擾動土樣的勘探點不宜少於1/2。
（4）勘探點的深度應大於地基壓縮層的深度，並符合表9-3的規定或穿透濕陷性黃土層。
表9-3 勘探點的深度（m）
（三）濕陷性黃土地基濕陷性的評價
黃土地基的溼陷性評價內容：首先判定黃土是溼陷性黃是非濕陷性的；如果是溼陷性黃土，再進一步判定濕陷性黃土場地溼陷型別；其次判別濕陷性黃土地基的溼陷等級。
1． 黃土濕陷性判定
黃土濕陷性是按室內浸水壓縮試驗在一定壓力下測定的溼陷係數δs值判定。
9-1）
式中：hp——保持天然濕度和結構的土樣，加壓至一定壓力時，下沉穩定後的高度，cm；
——上述加壓穩定後的土樣，在浸水作用下，下沉穩定後的高度，cm；
——土樣的原始高度，cm。
當δs＜0.015時，為非溼陷性黃土；當δs≥0.015時，為溼陷性黃土。
壓縮試驗測定溼陷係數的壓力，應自基礎底面算起（初勘時自地面下1.5m算），10m內的土層該壓力應用200kpa，10m以下至非溼陷性土層頂面，應用其上覆土的飽和自重壓力（當大於300kpa時，仍應用300kpa，對新近沉積黃土，基地以下5m內的土層宜用100~150kpa壓力）。對基底壓力大於300kpa的建築物，宜按實際壓力測定溼陷係數。
2． 場地溼陷型別判定
（1）自重濕陷性判別
自重濕陷性的判別是測定在飽和自重壓力土的溼陷係數δzs值，當δzs＜0.015時，為非自重濕陷性黃土；當δzs≥0.015時，為自重濕陷性黃土。自重溼陷係數按下式計算：
9-2）
式中：——保持天然的濕度和結構的土樣，加壓至土的飽和自重壓力時，下沉穩定後的高度，cm；
——上述加壓穩定後的土樣，在浸水作用下，下沉穩定後的高度，cm；
——土樣的原始高度，cm。
飽和自重壓力，通常是自地面算起，至該土樣頂面為止的上覆土層飽和自重壓力。
（2）場地溼陷型別
濕陷性黃土場地溼陷型別，應按照自重溼陷量的實測值δzs′或計算值δzs判定。濕陷性黃土場地自重溼陷量計算值δzs按下式計算：
9-3）
式中：——第i層土在上覆的飽和自重壓力下的自重溼陷係數；
——第i層土的厚度，cm；
——因地區土質而異的修正係數。對隴西地區可取1.5；對隴東和陝北地區可取1.2；對關中地區可取0.7；對其他地區可取0.5。
計算自重溼陷量δzs的累計，應自天然地面算起（當挖、填方的厚度和面積較大時，應自設計地面算起），至其下全部濕陷性黃土層的底面為止，其中自重溼陷係數δzs＜0.015的土層不累計。
濕陷性黃土場地的溼陷型別按下列條件判別：
當自重溼陷量的實測值δzs′或計算值δzs小於或等於7cm時，應定為非自重濕陷性黃土場地；當自重溼陷量的實測值δzs′或計算值δzs大於或等於7cm時，應定為自重濕陷性黃土場地；當自重溼陷量的實測值與計算值出現矛盾時，應按自重溼陷量的實測值判定。
3．地基溼陷等級判定
濕陷性黃土地基的溼陷等級，應根據各土層累計的總溼陷量和計算自重溼陷量的大小等因素按照下表判定。
表9-4 濕陷性黃土地基的溼陷等級
濕陷性黃土地基的總溼陷量δs，應按下式計算：
9-4）
式中：δsi——第i層土的溼陷係數；
hi——第i層土的厚度（mm）
β——考慮基底下地基土的受水浸濕可能性和側向擠出等因素的修正係數，基底以下0~5m，取β=1.50；基底下5~10m，取β=1；基底下10m以下至非溼陷性黃土層頂面，在自重濕陷性黃土場地，可取工程所在地區的βo值。
溼陷量的計算值的計算深度，應自基礎底面（如基底標高不確定時，自地面以下1.5m）算起；在非自重濕陷性黃土場地，累計至基底下（或地基壓縮層）深度至；在自重濕陷性黃土場地，累計至非溼陷性黃土層的頂面至。其中溼陷係數δs（10m以下為δzs）小於0.
015的土層不累計。
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