第9章 特殊土地基

本章主要内容 要求 湿陷性黄土地基、膨胀土地基 红粘土地基、岩溶与土洞、山区地基 1、了解特殊土地基的特征 2、理解作为建筑地基时的特殊工程性质和等级的划分 3、掌握设计施工的基本原则和方法

特殊土－－具有特殊工程性质的土类 特殊土地基的分布具有区域性 9.1 概述 特殊土－－具有特殊工程性质的土类 特殊土地基的分布具有区域性 9.2湿陷性黄土地基 一、黄土的特征和分布 （一）湿陷性黄土的特征 1、色黄 2、粉土粒含量较大，占60%以上； 3、含大量可溶性碳酸盐类； 4、具有肉眼可见的大孔隙，竖直节理发育。

黄土高坡

黄土高原

黄土窑洞

（二）黄土的类型 非湿陷性黄土 湿陷性黄土 黄土的湿陷：黄土受水浸湿后，在压力（自重或附加压力）作用下由于结构破坏而显著下沉的现象。 非自重湿陷性黄土 自重湿陷性黄土

非湿陷性黄土——不发生湿陷的黄土。 湿陷性黄土——在土的自重应力或自重应力与附加应力综合作用下受水浸湿而发生显著附加沉降的黄土。 非自重湿陷性黄土——土在自重应力作用下受水浸湿不发生湿陷。 自重湿陷性黄土——土在自重应力作用下受水浸湿发生湿陷。 根据形成年代可分为：老黄土和新黄土

二、黄土湿陷的原因 1、干旱或半干旱气候条件、土中水分蒸发、可溶盐浓缩沉淀； 2、多孔、大孔结构形成； 3、结构破坏，发生湿陷。 黄土结构示意图 1-砂粒；2-粗粉粒； 3-胶结物；4-大孔隙

1、湿陷系数δs：在规定压力P作用下正常沉降后的高 度hp与加水湿陷后的高度hp’之差与土样原始高度h0之比。 .三 、湿陷性黄土地基的评价 1、湿陷系数δs：在规定压力P作用下正常沉降后的高 度hp与加水湿陷后的高度hp’之差与土样原始高度h0之比。 2、湿陷起始压力psh——黄土即使浸水只发生土层正常 的压缩变形，而不出现湿陷现象的界限压力。 (a) 岩石 (b)砂土 (c)粘土 (d)泥石流 在设计非自重湿陷性黄土地基上荷载不大和土垫层时， 可适当选择基底尺寸和埋深、土垫层的厚度，使基底 压力或垫层底面的总压力不超过基底下土的湿陷起始 压力，以避免湿陷。

2、湿陷性黄土地基评价几个指标 符号 用途 界限 湿陷系数 判断是否湿陷 <0.015非湿陷 ≥0.015湿陷 自重湿陷量 划分非自重与自重湿陷场地 ≤70mm非自重 ＞70mm自重 总湿陷量 判别黄土湿陷等级

四、湿陷性黄土地基的工程措施 1、地基处理 地基处理的目的：破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性，从根本上避免或消弱湿陷现象的发生。 处理方法：垫层、重锤夯实、预浸水法、化学加固、土桩挤密等。 2、防水措施、结构措施

9.3 膨胀土地基 膨胀土——指粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩性能的粘性土或泥质岩石。 一、主要特征 9.3 膨胀土地基 膨胀土——指粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩性能的粘性土或泥质岩石。 一、主要特征 1、强亲水性：<0.002mm胶粒超过20% 2、强裂隙性：竖向，斜交，水平裂隙——引起滑坡 3、强胀缩性：旱季地表地裂，雨季裂隙闭合

膨胀土

二、膨胀土对建筑物的危害 1、建筑物开裂呈地区性成群出现； 2、边坡易产生浅层滑坡。

膨胀土边坡

膨胀土

三、膨胀土地基的评价 为膨胀土 （2）膨胀性能强弱的分类 1、自由膨胀率 （1）用于判断是否为膨胀土 2、膨胀力pe——表示原状土样在体积不变 条件下，由于浸水产生的最大压力。 (在浸水条件下维持体积不变所需要的力)

四、膨胀土地基的工程措施 1、建筑规划措施 （1）正确选择建筑场地，避免大挖大填； （2）作好排水系统；用蒸发量小的树木绿化； （3）建筑体型简单。 2、结构措施——结构措施的目的是为提高建筑物适应地基变形的能力。 （1）设圈梁 （2）提高砌体强度，采用悬挑结构等。

3、地基处理措施 （1）充分利用地基承载力，缩小基底面积、合理选择基底型式，以便增大基底压力，减少地基膨胀变形。 （2）换土垫层 （3）改变基础型式 4、施工措施

9.4 红粘土地基 红粘土是碳酸盐岩系在炎热湿润气候条件下红土化作用形成的高塑性粘土。 一、红粘土的工程特征 9.4 红粘土地基 红粘土是碳酸盐岩系在炎热湿润气候条件下红土化作用形成的高塑性粘土。 一、红粘土的工程特征 1、较高的粘粒含量使具有高分散性和较大孔隙比； 2、一般处于硬塑和坚硬状态； 3、较高的强度和较低的压缩性；

二、红粘土地基的评价 1、天然状态下红粘土膨胀量小，但有强失水收缩性； 2、红粘土中常有溶洞或土洞，裂隙发育，地基稳定性差。 3、地基承载力较高； 4、土层不均匀

红粘土地区的岩溶和土洞石芽

三、红粘土的工程措施 1、充分利用红粘土上部坚硬或硬塑状态的土层作持力层； 2、对石芽密布的地基可将基础直接置于其上；对石芽出露的地基，可作褥垫； 3、对基础下红粘土厚度变化较大的地基，可进行换填，以调整基础沉降差。

9.5 岩溶与土洞 岩溶——可溶性岩石受水的化学和机械作用而形成的溶洞。 土洞——岩溶地区上覆土层在地表水或地下水作用下形成的洞穴。

岩溶分布

溶洞

黄龙岩溶

重庆武隆岩溶

岩溶地貌

岩溶塌陷

岩溶塌陷

土洞

岩 溶 剖 面

岩溶

岩溶地基评价和处理措施 1、在调查的基础上进行地基稳定性评价 2、处理措施 （1）小洞和浅洞可用梁板跨越或填充； （2）大洞采用支撑； （3）裂隙采用灌注； （4）疏导地下水。

土洞地基 1、处理地下水； 2、挖填、灌砂处理； 3、垫层处理； 4、梁板跨越； 5、采用桩基或沉井。

补充 山区地基 一、山区地基的特点 山区地基特点，主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性这两个方面。 山区地基与平原地基相比，具有如下特点： (1)地形崎岖，大量的挖填方易造成地基软硬不均、或边坡失稳； (2)基岩起伏多变，土类分布不均匀，形成山区特有的土岩组合地基； (3)存在多种不良地质现象，给建筑物造成直接或潜在的威胁； (4)位于斜坡地段的地基，有可能失稳； (5)地质构造对建筑物地基有明显地影响； (6)水文及水文地质条件比较复杂，地面水、地下水对建筑物地基的影响常较突出。 山区地基特点，主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性这两个方面。

二、岩石地基 1） 岩石地基的特点 强度较高和压缩性较低 但是作为岩石地基的岩体，相对于岩石的复杂性主要表现在以下几个方面：

(1)岩体的地质不连续性 包括岩性不连续和结构不连续两个方面。 岩性不连续指岩体内岩石性质沿一些界面发生突变，这些界面如不整合面、层面、侵入岩接触带、火山熔岩与下覆岩层的接触面等。 结构不连续指岩体中岩石被各种结构面，如节理、断层、劈理等所切断。 其中后者对岩体的工程性质影响最大。

（2）岩体的非均匀性 （3）岩体的各向异性 指岩体物理 ~ 力学特性随所测定点的空间位置不同而有差异的性质。 指岩体的性质随着岩体结构的取向而具方向性的特性。 。

岩石光弹试验 岩石地基中应力等值线，从图中可看出，岩体中的结构面对地基的应力分布有较大影响。

岩体中常存在不同于自重应力的地应力，包括古构造运动的残余应力和现代构造应力。 （4）岩体中存在天然应力场 岩体中常存在不同于自重应力的地应力，包括古构造运动的残余应力和现代构造应力。 坡顶卸荷裂隙

2） 岩石地基上的基础型式 (2) ( 3) （1) (4) (4) （1）墙下无大放脚基础 （2）现浇柱直接插入岩体 （3）在岩石地基上开凿杯口，承插上 部结构预制柱 （4）锚杆基础 (2) ( 3) （1) (4) (4)

三、土岩组合地基 土岩组合地基过去又称岩土不均匀地基、岩土混合地基，是山区常见的地基之一。 定义：建筑地基的主要受力层范围内，遇到下列情况之一者，属于土岩组合地基 ： ① 下卧基岩坡度较大的地基； ② 石芽密布并有出露的地基； ③ 大块孤石或个别石芽出露的地基。

1）土岩组合地基特点 特点之一： 地基变形不均匀 与软土地基相比，一般来说强度方面问题不是很大，关键是下卧岩石起伏不平，土层在平面及空间方向均不均匀，导致地基变形的不均匀。 特点之二： 场地的稳定性问题 一般土岩组合地基往往伴随着边坡存在，特别是暗藏的下伏基岩，经常给地基稳定性造成威胁。

（a）单向倾斜；（b）相背倾斜；（c）相向倾斜 2）土岩组合地基的类型 （1）下卧基岩表面坡度较大 基岩面与倾斜情况 （a）单向倾斜；（b）相背倾斜；（c）相向倾斜 1—土层；2—岩层

（2）石芽密布并有出露地基 石芽密布地基 1—土层；2—岩层

（3）大块孤石地基 大块孤石地基 1—土层；2—岩层

3）土岩组合地基的利用和处理 （1）加强上部结构刚度； （2）采用不同的基础形式； （3）采取适当的处理措施。 土岩组合地基的处理原则： （1）地基土质部分所占比例较大时，改 造（处理）岩石地基； （2）地基岩石部分所占比例较大时，改 造（处理）土质地基。

岩石地基的处理方法： 土质地基的处理方法： 换填法，梁板跨越法，局部桩基等。 最常用的办法是采用褥垫。 褥垫：在基底下一定深度范围内，将局部压缩性低的岩石凿去，换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实形成垫层，作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形协调。 土质地基的处理方法： 换填法，梁板跨越法，局部桩基等。