一、黃土的特征和分布

黃土是第四紀沉積物，具有一系列內(nèi)部物質(zhì)成分和外部特征，與同時期的其他沉積物不同。

黃土具有

1.顏色以黃、褐黃為主，有時為灰黃

2.粒子構(gòu)成以粉粒(0.05-0.005mm)為主，含量一般在60%以上，粒徑在0.25mm以上的粒子幾乎沒有

3.孔隙大，一般在1.0左右

4.富含碳酸鈣鹽類的

5.垂直節(jié)理發(fā)育

6.一般有肉眼可見的大孔隙。

缺乏其中一個或幾個特征的稱為黃土狀土。

黃土的分類

黃土根據(jù)原因分為原生(或典型)黃土和次生黃土。一般認為無層次的風(fēng)成黃土是原生黃土。原生黃土經(jīng)過流水沖刷、搬運重新沉積而形成的具有層理含有大量砂粒和細粒的黃土稱為次生黃土

黃土分布

黃土分布廣泛，面積達1300萬平方公里，約占地面積的9.3%。世界各大洲黃土復(fù)蓋面積總面積的比例為歐洲7%、北美5%、南美10%、亞洲3%，澳大利亞、北非也有零星分布。

我國黃土分布面積635280平方公里，占全球黃土分布總面積的4.9%左右，主要分布在北緯33-47度，34-45度之間最發(fā)育，屬于干旱、半干旱氣候類型。

我國濕陷性黃土分布面積約占我國黃土分布總面積的60%左右，27萬平方公里，大部分在黃土中游地區(qū)，北至長城附近，南達秦嶺，西自烏鞘嶺，東至太行山，即北緯34-41度，東經(jīng)102-114度之間。

濕黃土一般復(fù)蓋在下臥的非濕黃土層上，厚度在六盤山以西地區(qū)大，達30米，六盤山以東地區(qū)薄，汾渭河谷多數(shù)米至十幾米，東至河南西部少，非濕黃土位于濕黃土層之間。

二、發(fā)生黃土濕陷的原因和影響因素

對黃土潮濕的原因和機理的各種論點，可歸納為內(nèi)因和外因兩個方面。內(nèi)因主要是土本身的物質(zhì)成分(粒子構(gòu)成、礦物構(gòu)成和化學(xué)構(gòu)成)及其結(jié)構(gòu)，外因是水和壓力的作用。

1.毛管假設(shè)

Terzaghi指出，當濕砂土中的不連續(xù)水分積聚在顆粒接觸點時，相鄰顆�？字械乃�和空氣交界處的表面張力將土粒拉在一起。水浸入土中后，表面張力消失，砂土崩潰。一些學(xué)者用這種觀點解釋黃土的濕陷，然后反對。J.G.Dudley認為毛細壓力是黃土中形成細粉粒粘結(jié)和絮凝粒粘結(jié)的重要因素。黃土中毛細的作用存在，但作為濕潤的主要原因值得討論。常寶琦曾經(jīng)用風(fēng)干的干擾土樣制作試件，破壞了毛細管的通道，消除了彎曲液面的作用，還有很大的濕陷性。

2.溶鹽假說

黃土中存在大量可溶鹽。當黃土的含水量較少時，易溶鹽處于微晶體狀態(tài)，附著在顆粒表面，起著一定的膠結(jié)作用。這種粘合作用是黃土加強內(nèi)聚力的一部分，浸泡在水中容易溶解鹽，這部分的強度喪失，產(chǎn)生濕陷。

我國濕陷性黃土中易溶鹽含量少，不是強化內(nèi)聚力的主要部分，難溶鹽含量高，但溶解緩慢，因此多數(shù)觀點認為易溶鹽的溶解不是濕陷的主要原因。

3.膠體不足

認為黃土的濕潤性是含有0.05mm以下粒子含量不足10%的土的固有性質(zhì)，該土缺乏膠體部分的顯著數(shù)量的膠體，膨脹可以防止?jié)駶櫟陌l(fā)生。朱海認為，當粘粒含量超過15-20%時，黃土沒有濕潤性，但蘭州西盆地北岸二級地面黃土粘粒含量超過30%，濕潤性強。

4.水膜楔入

低含水量黃土包裹在細粒(主要是粘粒)表面的結(jié)合水膜一般較薄，溶解在其中的陰、陽離子的靜電引力較強，連接表面帶負荷的粘粒，形成一定的凝聚強度。水進入土中時，結(jié)合水膜變厚，與楔子分離牢固連接的粒子，使粒子表面膨脹，體積增大，引力減弱，凝聚強度下降，產(chǎn)生濕陷。水膜楔入可以很好地說明黃土進水后立即發(fā)生濕陷現(xiàn)象，但不足以說明各種復(fù)雜的濕陷現(xiàn)象(例如濕陷性強弱、自重濕陷和非自重濕陷等)的發(fā)生。

5.欠壓密理論

黃土是在干旱或半干旱氣候條件下形成的。風(fēng)成黃土在沉積過程中，表面受大氣降水的影響。在干燥少雨的條件下，大氣降水浸濕帶的厚度往往少于蒸發(fā)影響帶的厚度，A-A線以上的土層在降水期，土中含水量較高，處于最佳壓密條件，但由于土層較薄，自重壓力較小，無法得到有效壓密。隨著黃土的不斷堆積，A-A線得到了提升，在新的A-A線與B-B線之間的土層，雖然不會影響大氣降水，但是蒸發(fā)過程還是繼續(xù)進行。由于水分減少，鹽類分析，膠體凝結(jié)產(chǎn)生了加固內(nèi)聚力。

上霸土層壓力增大，但不足以克服土中形成的加固內(nèi)聚力，成為壓力不足的狀態(tài)。這樣循環(huán)往復(fù)，堆積的壓縮土層越來越厚，浸水深，加強內(nèi)聚力消失，就會產(chǎn)生濕陷。當降水量少，干旱期長時，欠壓密程度大，而且欠壓密土層也較厚；反之，黃土欠壓密程度就弱，形成的欠壓密土層也較薄。不足壓密論容易說明中國黃土為什么西北部濕度強，東南部弱。

三、濕地基的處理

濕地基的處理方法很多，根據(jù)地區(qū)的不同，地基的土質(zhì)和結(jié)構(gòu)物也不同，地基的處理方法也不同。在調(diào)查階段，經(jīng)現(xiàn)場采樣，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析，判斷是自重濕性黃土還是非自重濕性黃土，以及濕性黃土層的厚度、濕度等級、等級、等級后，經(jīng)濟分析比較，綜合考慮技術(shù)環(huán)境、工期等多方面的因素。最后選擇最合適的地基處理方法，優(yōu)化設(shè)計后，確保滿足處理后地基的承載力和變形條件。

采用的方法是:

*重錘表層夯實和強夯

*土墊層

**打樁基礎(chǔ)

*其增強方法(預(yù)浸水法、熱加強法、水下爆破法、電火花加強法)

增強土地基礎(chǔ)

增強土地基礎(chǔ)

增強土地也是一種非常重要的地區(qū)性特殊的土類，根據(jù)我國《增強土地區(qū)域性的建筑技術(shù)規(guī)范》(GBJ1112)(以下簡稱為增強土地區(qū)的規(guī)范)。眾所周知，一般粘土也具有膨脹、收縮的特性，但其量不大，對工程沒有太大實際意義的膨脹土的膨脹-收縮-再膨脹的周期性變形特性非常顯著，對工程造成危害，因此工程從一般粘土中區(qū)分，作為特殊土對待。

膨脹土在我國分布范圍廣，據(jù)現(xiàn)有資料顯示，廣西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山東等20多個省、自治區(qū)、市都有膨脹土。國外也一樣，如美國，50個州中有膨脹土的占40個州，此外在印度、澳大利亞、南美洲、非洲和中東廣大地區(qū)，也都有不同程度的分布。目前膨脹土的工程問題，已成為世界性的研究課題。

一、膨脹土的辨別和膨脹土地基的膨脹收縮等級

a、影響膨脹土膨脹收縮特性的主要因素

影響膨脹土膨脹收縮性質(zhì)的內(nèi)在機制，主要指礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)。實驗證明，膨脹土含有大量活性粘土礦物，如蒙脫石和伊利石，特別是蒙脫石，在低含水量時對水有很大的吸引力，土中蒙脫石的含量直接決定了土的膨脹性質(zhì)的大小。除了礦物成分因素外，這些礦物成分在空間上的連接狀態(tài)也會影響膨脹收縮性質(zhì)。通過對大量不同場所的膨脹土掃描電鏡的分析，表面-表面連接的重疊體是膨脹土的普遍結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)比團粒結(jié)構(gòu)具有更大的吸水膨脹和失水吸收能力。

影響膨脹土脹縮性質(zhì)的最大外界因素是水對膨脹土的作用，或者更確切地說，水分的遷移是控制土脹、縮特性的關(guān)鍵外在因素。因為只有土中存在著可能產(chǎn)生水分遷移的梯度和進行水分遷移的途徑，才有可能引起土的膨脹或收縮。某種粘土雖然有潛在的高膨脹勢頭，但如果其含水量不變，就不會發(fā)生體積變化，相反，含水量的微小變化，即使只有1%-2%的量值，實踐證明也足以引起有害的膨脹。因此，判斷膨脹土的膨脹收縮性指標反映了含水量變化時膨脹土的膨脹收縮量和膨脹力的大小。

b、膨脹土的膨脹性指標

1.自由膨脹率def

人工制作的細干燥土樣，在無頸漏斗中注入量杯，測量其體積，然后倒入盛水的量筒中，充分吸水膨脹穩(wěn)定后，測量其體積。增加的體積與原體積的比值def稱為自由膨脹率。

2．膨脹率dep與膨脹力Pe

膨脹率表示原狀土在側(cè)限壓縮儀中，在一定壓力下，浸水膨脹穩(wěn)定后，土樣增加的高度與原高度之比。

以各級壓力下的膨脹率dep為縱坐標，壓力p為橫坐標，將試驗結(jié)果繪制成p-dep關(guān)系曲線，該曲線與橫坐標的交點Pe稱為試樣的膨脹力，膨脹力表示原狀土樣，在體積不變時，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。膨脹力是選擇基礎(chǔ)型號和基礎(chǔ)壓力時有用的指標。如果想在設(shè)計上減少膨脹變形，基礎(chǔ)壓力應(yīng)接近膨脹力。

二、膨脹土的判別

根據(jù)我國十幾年的實踐經(jīng)驗，判別膨脹土的主要依據(jù)是工程地質(zhì)特征和自由膨脹率。因此，《膨脹土規(guī)范》規(guī)定，具有以下工程地質(zhì)特征的場所，自由膨脹率def≥40%的土應(yīng)判定為膨脹土。

1.裂縫發(fā)育，經(jīng)常有光滑的表面和擦傷，在裂縫中填充灰色、灰色的綠色粘土。自然條件下堅硬或堅硬的塑料狀態(tài)

2.多出現(xiàn)在二級或二級以上的高級地區(qū)、山前和盆地邊緣的丘陵地區(qū)，地形緩慢，沒有明顯的自然陡峭

3.常見的淺層塑性滑坡、地裂、新孔(槽)墻壁容易崩潰等

4.建筑物的裂縫隨氣候的變化而張開和關(guān)閉。

三、膨脹土地基礎(chǔ)橋涵基礎(chǔ)工程設(shè)計與施工應(yīng)采取的措施

1.更換土墊

2.合理選擇基礎(chǔ)埋設(shè)深度

3.石灰灌漿加固

4.合理選擇基礎(chǔ)類型

5.合理選擇施工方法

一、凍土定義

凍土是溫度低于零攝氏度、含冰的巖土。凍土是對溫度敏感、性質(zhì)不穩(wěn)定的土體。冷凍土中的冰可以以冷凍結(jié)晶或冰層的形式存在，冷凍結(jié)晶可以從微米到納米級，冰層可以從大米或百米級變厚，構(gòu)成冷凍土中五花八門、千姿百態(tài)的冷凍結(jié)構(gòu)。

二、冷凍土的分布

地球上多年冷凍土的分布面積約占地面積的23%，主要分布在俄羅斯、加拿大、中國和美國的阿拉斯加等地。我多年的凍土主要是高山多年的凍土帶和多年的凍土帶，多年的凍土面積約為206.8×104平方公里，僅次于原蘇(1000×104平方公里)和加拿大(390×104平方公里)約為美國的1.5倍。我國是世界第三凍土大國，約占世界多年凍土分布面積的10%，約占中國國土面積的21.5%，同時我國多年凍土主要分布在被稱為中低緯度世界屋頂?shù)那嗖馗咴�上，其他分布在帕米爾、西部高�?祁連山、阿爾金山、天山、西準格爾山、阿爾泰山等)、東北大小興安嶺、東部。

三、防凍膨脹措施

目前，減少冷凍膨脹力，改善周圍冷凍膨脹性，防止冷凍膨脹:

1.基礎(chǔ)四側(cè)交換土，采用比較純凈的砂、砂礫等粗粒土填充基礎(chǔ)四側(cè)的冷凍土，填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土填充土的

2.改善基礎(chǔ)表面平滑度，基礎(chǔ)基礎(chǔ)側(cè)面在凍土范圍內(nèi)也可以用工業(yè)范土林、渣油等涂裝，減少切向凍膨脹力。樁基也可用混凝土套管減少切向凍脹。

3.選擇抗凍膨脹性基礎(chǔ)改變基礎(chǔ)斷面形狀，利用抗凍膨脹力的錨定作用增加基礎(chǔ)抗凍拔出的能力。