山区地基及红粘土地基

山区地基及红粘土地基 山区地基及红粘土地基 2010-11-05 山区地基覆盖层厚薄不均，下卧基岩面起伏较大，土岩组合地基在山区较为普遍。当地基下卧岩层为可溶性岩层时，易出现岩溶发育。土洞是岩溶作用的产物，凡具备土洞发育条件的岩溶地区，一般均有土洞发育。红粘土也常分布在岩溶地区，成为基岩的覆盖层。由于地表水和地下水的运动引起冲蚀和潜蚀作用，红粘土中也常有土洞存在。 7-5-1土岩组合地基 当建筑地基的主要受力层范围内存在有:?下卧基岩表面坡度较大;?石牙密布并有出露的地基;?大块孤石地基之一时，则属于土岩组合地基。 1.土岩组合地基的特性 土岩组合地基在山区建设中较为常见，其主要特征是地基在水平和垂直方向具有不均匀性，主要工程特性如下: ?下卧基岩表面坡度较大 若下卧基岩表面坡度较大，其上覆土层厚薄不均，将使地基承载力和压缩性相差悬殊而引起建筑物不均匀沉降，致使建筑物倾斜或土层沿岩面滑动而丧失稳定。 如建筑物位于沟谷部位，基岩呈V形，岩石坡度较平缓，上覆土层强度较高时，对中小型建筑物，只须适当加强上部结构刚度，不必作地基处理。若基岩呈八字形倾斜，建筑物极易在两个倾斜面交界处出现裂缝，此时可在倾斜交界处用沉降缝将建筑物分开。 图7-5石芽密布地基 ?石芽密布并有出露的地基 该类地基多系岩溶的结果，我国贵州、广西和云南等省广泛分布。其特点是基岩表面凹凸不平，起伏较大，石芽间多被红粘土充填(图7-5)，即使采用很密集的勘探点，也不易查清岩石起伏变化全貌。其地基变形目前理论上尚无法计算。若充填于石芽间的土强度较高，则地基变形较小;反之变形较大，有可能使建筑物产生过大的不均匀沉降。 ?大块孤石或个别石芽出露地基 地基中夹杂着大块孤石，多出现在山前洪积层中或冰碛层中。该类地基类似于岩层面相背倾斜及个别石芽出露地基，其变形条件最为不利，在软硬交界处极易产生不均匀沉降，造成建筑物开裂。 2.土岩组合地基的处理 土岩组合地基的处理，可分为结构措施和地基处理两方面，两者相互协调与补偿。 图7-6褥垫构造图 ?结构措施 建造在软硬相差比较悬殊的土岩组合地基，若建筑物长度较大或造型复杂，为减小不均匀沉降所造成的危害，宜用沉降缝将建筑物分开。缝宽30~50mm。必要时应加强上部结构的刚度，如加密隔墙，增设圈梁等。 ?地基处理 地基处理措施可分为两大类。一类是处理压缩性较高部分的地基，使之适应压缩性较低的地基。如采用桩基础、局部深挖、换填或用梁、板、拱跨越，当石芽稳定可靠时，以石芽作支墩基础等方法。此类处理方法效果较好，但用度较高;另一类是处理压缩性较低部分的地基，使之适应压缩性较高的地基。如在石芽出露部位做褥垫(图7-6)，也能取得良好效果。褥垫可采用炉渣、中 砂、土夹石(其中碎石含量占20~30%)或粘性土等，厚度宜取300~500mm，采用分层夯实。 7-5-2岩溶 岩溶或称喀斯特(Karst)是指可溶性岩石，如石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等受水的长期溶蚀作用而形成溶洞、溶沟、裂隙、暗河、石芽、漏斗、钟乳石等奇异的地区及地下形态的总称(图7-7)。我国岩溶分布较广，尤其是碳酸盐类岩溶，西南、东南地区均有分布，贵州、云南、广西等省最为发育。 图7-7岩溶岩层剖面示意图 1-石芽、石林;2-漏斗;3-落水洞;4-溶蚀裂隙; 5-塌陷洼地;6-溶沟、溶槽;7-暗河;8-溶洞;9-钟乳石 1.岩溶发育条件和规律 岩溶的发育与可溶性岩层、地下水活动、天气、地质构造及地形等因素有关，前两项是形成岩溶的必要条件。若可溶性岩层具有裂隙，能透水，而又具有足够溶解能力和足够流量的水，就可能出现岩溶现象。岩溶的形成必须有地下水的活动，因富含CO2的大气降水和地表水渗透地下后，不断更新水质，维持地下水对可溶性岩层的化学溶解能力，从而加速岩溶的发展。若大气降水丰富，地下水源充沛，岩溶发展就快。此外，地质构造上具有裂隙的背斜顶部和向斜轴部、断层破碎带、岩层接触面和构造断裂带等，地下水活动快，有利于岩溶的发育。地形的起伏直接影响地下水的流速和流向，如地势高差大，地表水和地下水流速大，也将加速岩溶的发育。 可溶性岩层不同，岩石的性质和形成条件不同，岩溶的发育速度也就不同。一般情况下，石灰岩、泥灰岩、白云岩及大理岩发育较慢。岩盐、石膏及石膏质岩层发育很快，经常存在有漏斗、洞(被和谐)并发生塌陷现象。岩溶的发育和分布规律主要受岩性、裂隙、断层以及不同可溶性岩层接触面的控制。其分布常具有带状和成层性。当不同岩性的倾斜岩层相互成层时，岩溶在平面上呈带状分布。 2.岩溶地基稳定性评价和处理措施 对岩溶地基的评价与处理，是山区工程建设经常碰到的目，通常，应先查明其发育、分布等情况，作出正确评价，其次是预防与处理。 首先要了解岩溶的发育规律、分布情况和稳定程度。岩溶对地基稳定性的影响主要表现在:?地基主要受力层范围内若有溶洞、暗河等，在附加荷载或振动作用下，溶洞顶板塌陷，地基出现忽然下沉;?溶洞、溶槽、石芽、漏斗等岩溶形态使基岩面起伏较大，或分布有软土，导致地基沉降不均匀;?基岩上基础四周有溶沟、竖向岩溶裂缝、落水洞等，可能使基底沿倾向临空面的软弱结构面产生滑动;?基岩和上覆土层内，因岩溶地区较复杂的水文地质条件，易产生新的工程地质题目，造成地基恶化。 一般情况下，应尽量避免在上述不稳定的岩溶地区进行工程建设，若一定要利用这些地段作为建筑场地，应结合岩溶的发育情况、工程要求、施工条件、经济与安全的原则，采取必要的防护和处理措施。如: ?清爆换填适用于处理顶板不稳定的浅埋溶洞地基。即清除覆土，爆开顶板，挖往松软填充物，回填块石、碎石、粘土或毛石混凝土等，并分层密实。对地基岩体内的裂隙，可灌注水泥浆、沥青或粘土浆等。 ?梁、板跨越对于洞壁完整、强度较高而顶板破碎的岩溶地基，宜采用钢筋混凝土梁、板跨越，但支承点必须落在较完整的岩面上。 ?洞底支撑适用于处理跨度较大，顶板具有一定厚度，但稳定条件差，若能进进洞内，可用石砌柱、拱或钢筋混凝土柱支撑洞顶。但应查明洞底的稳定性。 ?水流排导地下水宜疏不宜堵，一般宜采用排水隧洞、排水管道等进行疏导，以防止水流通道堵塞，造成动水压力对基坑底板、地坪及道路等的不良影响。 7-5-3土洞地基 1.概述 土洞是岩溶地区上覆土层在地表水冲蚀或地下水潜蚀作用下形成的洞(被和谐)(图7-8)。土洞继续发展，逐渐扩大，则引起地表塌陷。 图7-8土洞剖面示意图 1-土;2-灰岩;3-洞;4-溶洞;5-裂隙 土洞多位于粘性土层中，砂土和碎石土中少见。其形成和发育与土层的性质、地质构造、水的活动、岩溶的发育等因素有关。且以土层、岩溶的存在和水的活动等三因素最为重要。根据地表或地下水的作用可将土洞分为:?地表水形成的土洞，因地表水下渗，内部冲蚀淘空而逐渐形成的土洞;?地下水形成的土洞，若地下水升降频繁或人工降低地下水位，水对松软土产生潜蚀作用，使岩土交界面处形成土洞。 2.土洞地基的工程措施 在土洞发育地区进行工程建设，应查明土洞的发育程度和分布规律，土洞和塌陷的外形、大小、深度和密度，以提供建筑场地选择、建筑总平面布置所需的资料。 建筑场地最好选择于地势较高或最高水位低于基岩面的地段，并避开岩溶强烈发育及基岩面软粘土厚而集中的地段。若地下水位高于基岩面，在建筑施工或使用期间，应留意因人工降水或取水时形成土洞或发生地表塌陷的可能性。 在建筑物地基范围内有土洞和地表塌陷时，必须认真进行处理。采取如下措施: ?地表、地下水处理在建筑场地范围内，作好地表水的截流、防渗、堵漏，杜尽地表水渗透，使之停止发育。尤其对地表水引起的土洞和地表塌陷，可起到根治作用。对形成土洞的地下水，若地质条件许可，可采取截流、改道的办法，防止土洞和塌陷的进一步发展。 ?挖填夯实对于浅层土洞，可先挖除软土，然后用块石或毛石混凝土回填。对地下水形成的土洞和塌陷，可挖除软土和抛填块石后做反滤层，面层用粘土夯实。也可用强夯破坏土洞，加固地基，效果良好。 ?灌填处理适用于埋躲深、洞径大的土洞。施工时在洞体范围的顶板上钻两个或多个钻孔，用水冲法将砂、砾石从孔中(直径100mm)灌进洞内，直至排气孔(小孔，直径50mm)冒砂为止。若洞内有水，灌砂困难时，也可用压力灌注C15的细石混凝土等。 ?垫层处理在基底夯填粘土夹碎石作垫层，以扩散土洞顶板的附加压力，碎石骨架还可降低垫层沉降量，增加垫层强度，碎石之间以粘性土充填，可避免地表水下渗。 ?梁板跨越若土洞发育剧烈，可用梁、板跨越土洞，以支承上部建筑物，但需考虑洞旁土体的承载力和稳定性;若土洞直径较小，土层稳定性较好时，也可只在洞顶上部用钢筋混凝土连续板跨越。 ?桩基和沉井对重要建筑物，当土洞较深时，可用桩、沉井或其他深基础穿过覆盖土层，将建筑物荷载传至稳定的岩层上。 7-5-4红粘土地基 1.红粘土的形成和分布 石灰岩、白云岩等碳酸盐系出露区的岩石在炎热湿润天气条件下，经长期的成土化学风化作用(红土化作用)，形成棕红、褐黄等色的高塑性粘土称红粘土。其液限一般大于50%，具有表面收缩、上硬下软、裂隙发育等特征。 红粘土广泛分布于我国贵州、云南、广西等省，湖南、湖北、安徽、四川等部分地区也有分布。通常堆积在山坡、山麓、盆地或洼地中，主要为残积、坡积类型。常为岩溶地区的覆盖层，因受基岩起伏影响，厚度变化较大。若红粘土层受间歇性水流冲蚀，被搬运至低洼处，沉积形成新土层，但仍保存其基本特征，且液限大于45%者称为次生红粘土。 2.红粘土的工程地质特征 ?矿物化学成分 红粘土的矿物成分主要为石英和高岭石(或伊利石)，化学成分以SiO2、Fe2O3、Al2O3为主。土中基本结构单元除静电引力和吸附水膜连结外，还有铁质胶结，使土体具有较高的连接强度，抑制土粒扩散层厚度和晶格扩展，在自然条件下具有较好的水稳性。由于红粘土分布区天气湿润多雨，含水量远高于缩限，在自然条件下失水，土粒结合水膜减薄，颗粒间隔缩小，使红粘土具有明显的收缩性和裂隙发育等特征。 ?物理力学性质 红粘土中较高的粘土颗粒含量(55%~70%)使其孔隙比较大(1.1~1.7)，常处 ，自然含水量(30%~60%)几乎与液限相等，但液性指数较小于饱和状态(Sr 85%) (-0.1~0.4)，即红粘土以含结合水为主。故其含水量虽高，但土体一般仍处于硬塑或坚硬状态，且具有较高的强度和较低的压缩性。在孔隙比相同时，其承载力约为软粘土的2~3倍。此外，红粘土的各种性能指标变化幅度很大，具有较高的分散性。 ?不良工程特征 从土的性质来说，红粘土是较好的建筑物地基，但也存在一些不良工程特征。?有些地区的红粘土具有胀缩性;?厚度分布不均，常因石灰岩表面石芽、溶沟等的存在，其厚度在短间隔内相差悬殊(有的1m之间相差竟达8m);?上硬下软，从地表向下由硬至软明显变化，接近下卧基岩面处，土常呈软塑或流塑状态，土的强度逐渐降低，压缩性逐渐增大;?因地表水和地下水的运动引起的冲蚀和潜蚀作用，岩溶现象一般较为发育，在隐伏岩溶上的红粘土层常有土洞存在，影响场地稳定性。 3.红粘土地基评价与工程措施 在工程建设中，应根据具体情况，充分利用红粘土上硬下软的分布特征，基础尽量浅埋。当红粘土层下部存在局部的软弱下卧层和岩层起伏过大时，应考虑地基不均匀沉降的影响，采取相应的措施。 红粘土地还常存在岩溶和土洞，可按前述方法进行地基处理。为了清除红粘土中地基存在的石芽、土洞和土层不均匀等不利因素的影响，应采取换土、填洞、加强基础和上部结构整体刚度，或采用桩基和其它深基础等措施。 红粘土裂隙发育，在建筑物施工或使用期间均应做好防水排水措施，避免水分渗透地基。对于自然土坡和人工开挖的边坡及基槽，应防止破坏坡面植被和自然排水系统，坡面上的裂隙应加填塞，做好地表水、地下水及生产和生活用水的排泄、防渗等措施，保证土体的稳定性。对基岩面起伏大，岩质坚硬的地基，也可采用大直径嵌岩桩和墩基进行处理。 历史上的今天: S形曲线:男人眼中的必杀器2010-11-05官窑品质---南宋龙泉窑梅花盏 11-05中国不必担心钾肥垄断2010-11-05学者称中国存在巨大财富"黑洞2010- "2010-11-05