特殊巖土工程地質條件特性分析

常青

摘要：隨著科技和社會的發展和進步，各種工程和建筑的建造等都需要對土地進行開發和施工，所以在現在，對于巖土工程的勘察也是非常重要的一個環節。對于軟土、黃土、膨脹土等多種特殊巖土，要進行仔細的勘察。本文就濕陷性黃土、膨脹土以及軟土這三大類特殊地質進行工程地質條件特性分析。

關鍵詞：特殊巖土;地質條件;特性

引言

巖土的概念是一種組合，即地面土層中的任何巖土混合物。當巖土中含有特殊的物質，或者巖土的內部結構和物理性質不同于其他普通巖土時，這種特殊性質就是特殊的地質性質。在特殊的巖土中，有些極易引起施工現場的地質災害。這些破壞性的特殊巖土類型包括軟土、凍土、紅鉆石土、黃土和泥炭土。在實際施工前，必須對實際作業場地的巖土性質進行詳細的工程勘察，為后續施工做好準備。

一、特殊巖土工程地質概述

在我國，甚至在世界各地，都會或多或少地出現一些特殊的巖土工程地質問題。很難保證施工區域的土壤質量完全符合要求。因此，工程建設中埋下了一些隱患，給實際工程過程帶來了麻煩。這就要求相關工程人員調查實際施工周圍環境中的土壤性質和土質條件，熟悉這些特殊巖土的工程地質條件，從而設計出合適、合理的施工工藝。

二、特殊巖土工程地質條件特性分析

（一）濕陷性黃土

1.壓縮性

壓縮性外力作用下，土體的壓縮變形主要包括兩個方面。首先是土體組成部分的壓縮，包括土顆粒及孔隙水的壓縮、土中氣的壓縮、土中孔隙的壓縮，第二是土結構性的壓縮。對濕陷性黃土壓縮性的判斷與其他粘土一樣，即：a1-2 < 0.1MPa-1，為低壓縮性土;0.1MPa-1< a1-2 <0.5 MPa-1，為中等壓縮性土;a1-2 >0.5MPa-1則為高壓縮性土。

濕陷性黃土的壓縮變形是指其在沒有水入侵的天然條件下，在上部荷載所施加的外力作用下產生的壓縮變形，不包括其遇水后產生的濕陷變形。

2.抗剪強度

含水率和密度在很大程度上反映了黃土的抗剪強度。低含水量高密度黃土的抗剪強度往往較高。當黃土的天然含水量大于塑性極限時，其抗剪強度迅速降低。當土壤含水量相同時，抗剪強度隨密度的增加而增大。試驗結果表明，濕陷性黃土的抗剪強度比相同壓力下的飽和黃土低10%～15%，濕陷性黃土在發育過程中的強度經水浸泡后強度最低，即，濕陷性黃土地基在濕陷性變形過程中處于最不利的工程狀態。黃土結構中存在垂直節理和大孔隙，具有明顯的各向異性。因此，從不同的剪切方向得到的抗剪強度是不同的。

3.滲透性

黃土的各向異性直接導致了黃土豎直方向與水平方向滲透系數的顯著差異。一般黃土豎直方向的滲透系數范圍在0.16～0.3x10-5cm/s，水平方向滲透系數0.8x10-6～0.1 x 10-5 cm/s。黃土的非飽和特性決定了其滲透系數并非一個定值，滲透液體的性質、水力坡降、滲透時間都不同程度的影響到黃土的滲透系數。水力坡降增大，滲透系數相應增大。關于初始水力坡降問題，亦即水力坡降大于某一值后，滲透水流才開始在土中流動，根據試驗得出，黃土中的大孔隙結構使得黃土中沒有起始水力坡降問題，即當水力坡降大于零時，黃土中便就存在滲透現象，所以，達西定律可以應用于黃土的滲透問題。

（二）膨脹土

1.膨脹土構成

膨脹土主要由蒙脫石組成，強親水礦物是膨脹土的粘土成分。硅氧四面體片和氫氧化鋁八面體片對土壤物理性質有重要影響。膨脹土主要由兩個四面體片和一個八面體片反復疊置而成，形成三層式。根據層間水化離子的吸水特性，結構單元的填充會引起較大的晶格活性，從而增加整個土壤的壓縮性和膨脹性。

2.膨脹土性質

膨脹土具有吸水膨脹性強、失水收縮性強、易開裂、易固結、強度衰減等特點。在工程建設中，必須妥善處理，避免給工程建設造成重大損害。不同條件下的壓力膨脹率和自由膨脹率能反映土的特定膨脹性能。膨脹土的含水量與膨脹率成反比。膨脹率越高，土壤含水量越低。因此，自由膨脹率是反映膨脹土工程地質分類的最重要因素。

美國墾務局法將膨脹土脹縮等級分為四級，評價指標為塑性指數、縮限、膨脹體變、小于0.001 mm膠粒含量，分類結果見表1。

按照國家標準《膨脹土地區建筑技術規范》（GBJ7-89）提出膨脹土的判別方法，采用單一指標，只考慮自由膨脹率（Fs）一項。判別標準為Fs≧40%的為膨脹土：膨脹土的膨脹潛勢等級按自由膨脹率劃分為三個等級，如表2。

（三）軟土

軟土主要包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等。湖州地區軟土主要為全新統Q41～Q43及上更新統上組c段Q32c時期的，成因主要為濱海積、沖湖積、瀉湖、湖沼積等。

軟土的主要物理力學性質為：含水量高、比重小、孔隙比大、壓縮性高、強度低、流變性好、觸變性強、敏感性高。由于軟土地基對建筑工程和場地穩定性有許多不利的特征，如剪切變形、壓縮沉降、震陷、滑坡等，準確測定軟土的物理力學性質具有重要意義。

軟土的抗剪強度隨著含水率c的降低、φ 值增大;粘粒含量的增高，c值會相應增大，φ 值相應降低。土的均勻性和各向異性，使實際工程和試驗條件的剪切面有差異。

不同試驗方法和排水條件下得到的強度參數不同，有其適用性。對于不同應力歷史的軟土，其抗剪強度也有很大差異。確定軟土抗剪強度的常用試驗有直剪試驗、三軸壓縮試驗和十字板剪切試驗。在工程建設中，試驗方法的選擇應根據軟土本身的特殊性和整個工程的情況，如土層性質、厚度、排水條件、工期等綜合考慮。

結語

總之，在我國的建設項目中，必須深入了解和分析特殊地質條件下的巖土工程和施工現場的地質條件。特別是對于那些特殊的地質條件，必須根據不同的地質條件制定不同的施工方案，以保證建設工程的順利施工和建設工程的施工質量。

參考文獻：

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