土木工程事故分析与安全技术课件.ppt

1、土木工程事故分析与安全技术土木工程事故分析与安全技术 1 岩土工程事故研究进展 1.1 1.1 概述概述 上篇上篇 岩土工程事故分析岩土工程事故分析 岩土工程灾害是由具有破坏性的自然因素（地岩土工程灾害是由具有破坏性的自然因素（地震、降雨、火山爆发等）或人类工程地质活动（山震、降雨、火山爆发等）或人类工程地质活动（山体开凿、建筑大坝、基坑开挖等）引起的，造成人体开凿、建筑大坝、基坑开挖等）引起的，造成人员伤亡和物质财富损毁的自然、社会现象或过程。员伤亡和物质财富损毁的自然、社会现象或过程。 当今世界，各种岩土工程灾害已经成为危及人们生当今世界，各种岩土工程灾害已经成为危及人们生存与社会发展的一

2、个严重问题。存与社会发展的一个严重问题。 1.3.1 坡坡 1.3.2 崩塌崩塌 1.2 1.2 岩土工程灾害防治的内涵岩土工程灾害防治的内涵 现今对于岩土工程，学术界没有一个准确的定义，但岩土界的现今对于岩土工程，学术界没有一个准确的定义，但岩土界的很多专家对岩土工程有不同的释义，综合起来大概有三个层次：很多专家对岩土工程有不同的释义，综合起来大概有三个层次：（1 1）是以土力学与基础工程、岩石力学与工程为基础，并和工程）是以土力学与基础工程、岩石力学与工程为基础，并和工程地质学密切结合的综合性学科；地质学密切结合的综合性学科； （2 2）是以岩石和土的利用、整治、或改造作为研究内容；）是以

3、岩石和土的利用、整治、或改造作为研究内容； （3 3）服务于各类主体工程的勘察、设计与施工的全过程，是这些）服务于各类主体工程的勘察、设计与施工的全过程，是这些主体工程的组成部分。主体工程的组成部分。 当然，岩土工程不是一门独立于土木工程之外的学科，而是属当然，岩土工程不是一门独立于土木工程之外的学科，而是属于各主体工程之中的学科。岩土工程在地质灾害的防治中涉及到监于各主体工程之中的学科。岩土工程在地质灾害的防治中涉及到监测、岩石土体的开挖、填土、加固等过程。测、岩石土体的开挖、填土、加固等过程。1.3 岩土工程灾害分类及一般防治措岩土工程灾害分类及一般防治措施施 1.3.11.3.1滑坡滑坡

4、 滑坡是指在某种诱发因素下，斜坡土和岩体在重力作用下失去滑坡是指在某种诱发因素下，斜坡土和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下滑动的现象。滑动的现象。 滑坡防治工程方面，采用的措施主要有：地下排水工程、刷方滑坡防治工程方面，采用的措施主要有：地下排水工程、刷方减重工程、支挡工程、滑带土质改良工程、绕避等几个方面。减重工程、支挡工程、滑带土质改良工程、绕避等几个方面。 1.3.21.3.2崩塌崩塌 崩塌是指陡峻或极陡斜坡上，某些大块或巨块岩石，突然崩落崩塌是指陡峻或极陡斜坡上，某些大块或巨块岩石，

5、突然崩落或滑落，顺山坡猛烈翻滚跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡或滑落，顺山坡猛烈翻滚跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚的这一过程。脚的这一过程。1.3.31.3.3泥石流泥石流 泥石流是山区常见的一种自然地质灾害，大都形成于沟谷和坡泥石流是山区常见的一种自然地质灾害，大都形成于沟谷和坡地，由于暴雨或冰湖、水库等溃决而在沟谷或坡面产生的一种携带地，由于暴雨或冰湖、水库等溃决而在沟谷或坡面产生的一种携带有大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。有大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。 泥石流是一种危害性极强的地质灾害，其灾害具有突然爆发、泥石流是一种危害性极强的地质灾害，其灾害具有突然爆发、历时

6、短暂和破坏力强大的特点，是各种自然因素和人类工程活动因历时短暂和破坏力强大的特点，是各种自然因素和人类工程活动因素共同作用的产物。素共同作用的产物。 泥石流的形成必须具备地形、地质、和气象三个基本条件。泥石流的形成必须具备地形、地质、和气象三个基本条件。 1.4 1.4 我国岩土工程工程灾害研究现状我国岩土工程工程灾害研究现状1.4.1 1.4.1 滑坡灾害预测预报及发展趋势滑坡灾害预测预报及发展趋势 今后一段时期，现代数理科学一些新理论在滑坡预报研究的综今后一段时期，现代数理科学一些新理论在滑坡预报研究的综合应用进一步深化；以遗传算法、模糊逻辑和神经网络为代表的计合应用进一步深化；以遗传算法

7、、模糊逻辑和神经网络为代表的计算智能科学理论，在滑坡预报研究中必将做出更多创新性贡献；智算智能科学理论，在滑坡预报研究中必将做出更多创新性贡献；智能集成预报与能集成预报与“3S”“3S”监测预报技术手段，将是今后滑坡预报两个最监测预报技术手段，将是今后滑坡预报两个最有力的武器。有力的武器。1.4.2 1.4.2 边坡稳定性分析边坡稳定性分析 纵观国内外现今已有的边坡稳定性研究成果，可将影响边坡纵观国内外现今已有的边坡稳定性研究成果，可将影响边坡稳定性的主要因素概括为内外两大因素：稳定性的主要因素概括为内外两大因素： 内因主要包括：地形地貌、地层特性、地质构造、岩土特性、内因主要包括：地形地貌、

8、地层特性、地质构造、岩土特性、地应力场、水文特性、植被条件等；地应力场、水文特性、植被条件等； 外因主要有：气候条件、地震动情况、人造工程、地下水动外因主要有：气候条件、地震动情况、人造工程、地下水动态等。态等。 具体到某一区域或某一类型边坡时，往往需要对影响因素作具体到某一区域或某一类型边坡时，往往需要对影响因素作一些取舍或细化，因为并非上述所有因素对该类边坡稳定性起主一些取舍或细化，因为并非上述所有因素对该类边坡稳定性起主要作用。要作用。 1.5 1.5 结结 语语 岩土工程灾害的种类繁多，包括诸如山体崩塌、滑坡、泥石流、岩土工程灾害的种类繁多，包括诸如山体崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地

9、面塌陷、地裂缝、膨胀土、湿陷性黄土、冻土、软土地面沉降、地面塌陷、地裂缝、膨胀土、湿陷性黄土、冻土、软土等等。今后一个较长时期，岩土工程灾害防治的研究将集中在下述等等。今后一个较长时期，岩土工程灾害防治的研究将集中在下述几个方面：几个方面：1)岩土工程灾害的危险性与评估理论；岩土工程灾害的危险性与评估理论；2)固气液多相介质耦合作用与灾变动力学；固气液多相介质耦合作用与灾变动力学；3)高应力深部地下工程的诱变灾害与防治；高应力深部地下工程的诱变灾害与防治；4)大型地下工程环境损伤与控制；大型地下工程环境损伤与控制；5)重大工程边坡灾害防治与预警；重大工程边坡灾害防治与预警；6)重大工程地基失效

10、与防治；重大工程地基失效与防治；7)重大工程灾害行为与健康诊断；重大工程灾害行为与健康诊断；8)智能预测系统智能预测系统以基于以基于“3S(GIS,GPS,RS)”技术的工程应用为技术的工程应用为代表的相关专家系统的进一步完善和发展。代表的相关专家系统的进一步完善和发展。 思考题1.什么是岩土工程灾害？2.降雨对滑坡的影响有哪些？3.简述滑坡灾害预测预报及发展趋势。4.简述边坡稳定性专家评估系统。5.从历史上发生的岩土工程灾害中可以获得哪些哪些经验与教训？2 岩土工程事故及其处理岩土工程事故及其处理2.1 2.1 概述概述 2.1.12.1.1地基与基础地基与基础 地基分为地基分为天天然地基与

11、人工地基两种类型。然地基与人工地基两种类型。 天然地基：不需要对地基进行处理就可以直接放置基础的天然土层；天然地基：不需要对地基进行处理就可以直接放置基础的天然土层；当土层的地质状况较好，承载力较强时可以采用天然地基当土层的地质状况较好，承载力较强时可以采用天然地基。 人工地基：天然土层的土质过于软弱或不良的地质条件，需要人工加人工地基：天然土层的土质过于软弱或不良的地质条件，需要人工加固或处理后才能修建的地基；而在地质状况不佳的条件下，如坡地、沙固或处理后才能修建的地基；而在地质状况不佳的条件下，如坡地、沙地或淤泥地质，或虽然土层质地较好，但上部荷载过大时，为使地基具地或淤泥地质，或虽然土层

12、质地较好，但上部荷载过大时，为使地基具有足够的承载能力，则要采用人工加固地基，即人工地基。有足够的承载能力，则要采用人工加固地基，即人工地基。 基础【基础【FoundationFoundation】指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用】指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用泛指把建筑上部的荷载传给地基。泛指把建筑上部的荷载传给地基。 2.1.2 常见地基与基础工程事故分类及原因常见地基与基础工程事故分类及原因一、地基与基础工程事故分类一、地基与基础工程事故分类二、地基与基础工程事故原因二、地基与基础工程事故原因 2.1.3 地基与基础加固方法分类地基与基础加固方法分类大致可分为如下八类大

13、致可分为如下八类: :1 1、置换、置换2 2、排水固结、排水固结3 3、灌入固化物、灌入固化物4 4、振密、挤密、振密、挤密5 5、加筋、加筋6 6、冷热处理、冷热处理7 7、托换、托换8 8、纠偏、纠偏2 2.2.2地基与基础工程事故及处理地基与基础工程事故及处理 2.2.2.2.1 1 地基沉降造成的工程事故地基沉降造成的工程事故 【2-12-1】某住宅楼锚杆静压桩地基加固】某住宅楼锚杆静压桩地基加固 某住宅楼为七层砖混结构，地基采用某住宅楼为七层砖混结构，地基采用395395根振动灌注桩基础。根振动灌注桩基础。 为控制沉降与不均匀沉降进一步发展，在沉降较大一例采用锚为控制沉降与不均匀沉

14、降进一步发展，在沉降较大一例采用锚杆静压桩加固地基。桩截面为杆静压桩加固地基。桩截面为200mm200mm，桩长取，桩长取16.0m，桩，桩段长段长2.0m、1.5m和和1.0m不等。采用硫磺胶泥接桩。设计单桩承载力不等。采用硫磺胶泥接桩。设计单桩承载力200kN。锚杆采用。锚杆采用428螺纹钢制作，锚固长度螺纹钢制作，锚固长度300mm。 锚杆静压桩自锚杆静压桩自2000年年2月月25日开始压桩，历时一个月，于日开始压桩，历时一个月，于3月月25日压桩结束，共压桩日压桩结束，共压桩75根。从后续的沉降监测图可以看出压桩结束根。从后续的沉降监测图可以看出压桩结束后沉降与不均匀沉降得到控制，加固

15、效果良好。历时一个月，于后沉降与不均匀沉降得到控制，加固效果良好。历时一个月，于3月月25日压桩结束后沉降与不均匀沉降得到控制，加固效果良好。日压桩结束后沉降与不均匀沉降得到控制，加固效果良好。2.2.3 3 地基失稳造成的工程事故地基失稳造成的工程事故 各类地基承受基础传递荷载的能力都有一定的限度。超过这一限度，各类地基承受基础传递荷载的能力都有一定的限度。超过这一限度，首先发生的是建筑物产生较大的不均匀沉降，引起房屋开裂；如果超过首先发生的是建筑物产生较大的不均匀沉降，引起房屋开裂；如果超过这一限度过多，可能因地基土发生剪切破坏而导致地基整体滑动或者急这一限度过多，可能因地基土发生剪切破坏

16、而导致地基整体滑动或者急剧下降，进而造成房屋倾倒或者严重受损。下图所示加拿大特朗斯康谷剧下降，进而造成房屋倾倒或者严重受损。下图所示加拿大特朗斯康谷仓即一典型事故仓即一典型事故. .lt(1) 事故原因分析事故原因分析 经检查，谷仓工程未做勘察设计。根据邻近工程基槽开挖试经检查，谷仓工程未做勘察设计。根据邻近工程基槽开挖试验结果，计算地基承载力为验结果，计算地基承载力为352KPa，应用到这个谷仓。谷仓场，应用到这个谷仓。谷仓场地位于冰川湖的盆地中。地基表层为近代沉积层，厚地位于冰川湖的盆地中。地基表层为近代沉积层，厚3m，表层，表层下面为冰川沉积粘土层，厚达下面为冰川沉积粘土层，厚达12.2

17、m，粘土层下面为冰川下冰碛，粘土层下面为冰川下冰碛层，固结良好，厚度为层，固结良好，厚度为3m。 按太沙基公式计算地基承载力按太沙基公式计算地基承载力，如采用粘土层无侧限抗压，如采用粘土层无侧限抗压强度平均值强度平均值100KPa，则，则为为276.6 KPa，小于谷仓地基破坏时的地，小于谷仓地基破坏时的地基低面压力基低面压力329.4KPa。若用最小的无侧限抗压强度。若用最小的无侧限抗压强度=70.0KPa计计算，则算，则 =193.8KPa，更远小于谷仓地基滑动时的实际基地压力。，更远小于谷仓地基滑动时的实际基地压力。 卡拉费斯计算指出：加荷速率对地基事故起作用，因为荷载卡拉费斯计算指出：

18、加荷速率对地基事故起作用，因为荷载突然施加的地基承载力小于加荷固结逐渐进行的承载力，这对粘突然施加的地基承载力小于加荷固结逐渐进行的承载力，这对粘土尤为重要，因粘土需要很长时间才能完全固结。据斐克教授的土尤为重要，因粘土需要很长时间才能完全固结。据斐克教授的资料计算，抗剪强度增长所需时间约为资料计算，抗剪强度增长所需时间约为1年，而谷仓荷载施加仅为年，而谷仓荷载施加仅为45天，几乎相当于突然加荷。天，几乎相当于突然加荷。 综上所述，加拿大特朗斯康谷仓破坏的主要原因为：谷仓事综上所述，加拿大特朗斯康谷仓破坏的主要原因为：谷仓事先没有经过勘测设计，盲目进行，采用设计荷载远超过地基土的先没有经过勘测

19、设计，盲目进行，采用设计荷载远超过地基土的承载力值，导致谷仓发生地基整体滑动破坏的严重事故。承载力值，导致谷仓发生地基整体滑动破坏的严重事故。 (2)事故处理事故处理 经过全面分析与计算之后，最后确定在谷仓下面做了七十多个经过全面分析与计算之后，最后确定在谷仓下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个个50t千斤顶以及支撑系统，才千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了4m。2.2.4 4 基槽土方工程施工质量低劣造成基槽土方工程施工质量低劣造成 的质量缺陷与事故的质量缺陷与事故 土木工程建设中

20、保证地基和基础的施工质量是保证整个建筑物土木工程建设中保证地基和基础的施工质量是保证整个建筑物工程质量的关键。一般说来。基槽的开挖应当快速进行；基槽开工程质量的关键。一般说来。基槽的开挖应当快速进行；基槽开挖至设计高程时，应立即验槽并做基础。尤其对于雨季施工时的挖至设计高程时，应立即验槽并做基础。尤其对于雨季施工时的粘性土地基，更必须快挖、快做基础，防止暴雨浸泡基槽，使地粘性土地基，更必须快挖、快做基础，防止暴雨浸泡基槽，使地基土软化；否则，将成为以后工程出现质量事故的诱因。基土软化；否则，将成为以后工程出现质量事故的诱因。 2-4 重庆市江北某小区工程土方坍塌事故重庆市江北某小区工程土方坍塌

21、事故一、事故简介一、事故简介 2000年年12月月11日，在重庆市某房地产公司开发建设的江北某小日，在重庆市某房地产公司开发建设的江北某小区工程的挡土墙基槽开挖时，发生边坡土方坍塌，造成边坡土壁区工程的挡土墙基槽开挖时，发生边坡土方坍塌，造成边坡土壁下正在开挖施工的下正在开挖施工的4名工人死亡。事故现场状况如图名工人死亡。事故现场状况如图2.2所示。所示。图2.2 事故现场事故原因分析事故原因分析 1.技术方面技术方面 挡土墙基槽开挖土方边坡呈直壁状，没有按规定对高度达到挡土墙基槽开挖土方边坡呈直壁状，没有按规定对高度达到20m的的边坡进行放坡，也未采取任何支护措施，再加上受雨水浸泡使边坡失边

22、坡进行放坡，也未采取任何支护措施，再加上受雨水浸泡使边坡失稳坍塌，是此次事故的技术原因。稳坍塌，是此次事故的技术原因。 2.管理方面管理方面 项目无证施工，未办理施工许可证、未办理安全报监、监理公司未项目无证施工，未办理施工许可证、未办理安全报监、监理公司未按规定进行监理，施工处于无监管状态。按规定进行监理，施工处于无监管状态。对高边坡工程未进行论证、评估和编制专项施工组织设计，擅自对高边坡工程未进行论证、评估和编制专项施工组织设计，擅自开工建设。施工单位违章施工，安全管理混乱，无安全保证体系和相开工建设。施工单位违章施工，安全管理混乱，无安全保证体系和相应的规章制度，未进行安全检查和安全教育

23、，现场工人违章作业，盲应的规章制度，未进行安全检查和安全教育，现场工人违章作业，盲目蛮干。目蛮干。事故的结论和教训事故的结论和教训 这是一起典型的无证施工、无安全报监、监理不到位，施工单位这是一起典型的无证施工、无安全报监、监理不到位，施工单位不制定施工组织设计、不按有关规范标准组织施工，缺少现场安全管不制定施工组织设计、不按有关规范标准组织施工，缺少现场安全管理，严重违反建筑法、安全生产法的三级重大责任事故。理，严重违反建筑法、安全生产法的三级重大责任事故。 主要责任主体为建设单位、施工单位和监理单位，主要责任人为主要责任主体为建设单位、施工单位和监理单位，主要责任人为建设单位负责人、施工单

24、位项目经理和监理单位项目总监。建设单位负责人、施工单位项目经理和监理单位项目总监。 思考题1.简述建筑工程对地基的要求。2.简述地基与基础工程事故分类。3.造成地基与基础工程事故的原因有哪些？4.地基与基础加固方法有哪些？5.简述软岩边坡的优化设计的主要内容与施工方法。3 膨胀土对建筑工程的危害分析与处理膨胀土对建筑工程的危害分析与处理 膨胀土在我国广泛分布于滇、桂、黔、鄂、冀、豫、鲁、晋、川、膨胀土在我国广泛分布于滇、桂、黔、鄂、冀、豫、鲁、晋、川、陕、皖、等陕、皖、等10多个省和自治区。膨胀土是一种主要由亲水性矿物组成多个省和自治区。膨胀土是一种主要由亲水性矿物组成的高塑性粘土，多呈坚硬或

25、硬塑状态，具有吸水膨胀失水收缩和反复的高塑性粘土，多呈坚硬或硬塑状态，具有吸水膨胀失水收缩和反复胀缩变形，浸水强度衰减，干缩裂隙发育的特性。胀缩变形，浸水强度衰减，干缩裂隙发育的特性。 一般而言，凡是有膨胀土分布的地方都有可能发生胀缩灾害，因一般而言，凡是有膨胀土分布的地方都有可能发生胀缩灾害，因此，膨胀土区作为面分布的状况下，整个面内都隐伏着成灾的因素。此，膨胀土区作为面分布的状况下，整个面内都隐伏着成灾的因素。膨胀土灾害的危害对象是构建物，构建物常以点、线形式存在，如公膨胀土灾害的危害对象是构建物，构建物常以点、线形式存在，如公路、铁路等，以及低层房屋。路、铁路等，以及低层房屋。 如果对膨

26、胀土的特性缺乏充分了解，或在设计和施工过程中没有如果对膨胀土的特性缺乏充分了解，或在设计和施工过程中没有采取必要的措施，当利用膨胀土作为建筑物地基时，则会给建筑物的采取必要的措施，当利用膨胀土作为建筑物地基时，则会给建筑物的结构稳定性与安全造成危害，尤其对三至四层以下的低层轻型建筑，结构稳定性与安全造成危害，尤其对三至四层以下的低层轻型建筑，膨胀土地基可能给建筑带来极大的危害，并且不易修复。膨胀土地基可能给建筑带来极大的危害，并且不易修复。3.1 3.1 膨胀土地基膨胀土地基 一、膨胀土对建筑物的危害一、膨胀土对建筑物的危害 调查表明，膨胀土地基上建筑物的开裂，通常具有地区性成群出调查表明，膨

27、胀土地基上建筑物的开裂，通常具有地区性成群出现的特点，其中以低层砖木结构的民用房屋最为严重。现的特点，其中以低层砖木结构的民用房屋最为严重。 膨胀土地基对建筑的巨大危害，在国外许多国家同样存在。据有膨胀土地基对建筑的巨大危害，在国外许多国家同样存在。据有关文献介绍，美国用于处理膨胀土对建筑物危害的费用，超过处理地关文献介绍，美国用于处理膨胀土对建筑物危害的费用，超过处理地震灾害费用若干倍。震灾害费用若干倍。因此因此，膨胀土对建筑物的危害性应给予足够的重，膨胀土对建筑物的危害性应给予足够的重视。视。 根据根据负负得正的减灾经济效益负负得正的减灾经济效益计算方法，对膨胀土地基进行综计算方法，对膨胀

28、土地基进行综合治理，可以使膨胀土地区兴建的房屋、公路、桥梁等建筑的结构安合治理，可以使膨胀土地区兴建的房屋、公路、桥梁等建筑的结构安全性有极大的提高，建筑物的服役寿命得到延长，建筑的维护费用降全性有极大的提高，建筑物的服役寿命得到延长，建筑的维护费用降低，从而产生积极的经济效益和社会效益低，从而产生积极的经济效益和社会效益。二、膨胀土的特征二、膨胀土的特征1野外特征野外特征 膨胀土一般分布在膨胀土一般分布在II级以上的河谷阶地、丘陵地区及山前缓坡地带、级以上的河谷阶地、丘陵地区及山前缓坡地带、旱季时地表常出现裂缝，雨季时裂缝闭合。旱季时地表常出现裂缝，雨季时裂缝闭合。 我国膨胀土生成的地质年代

29、，大多数为第四纪晚更新世（我国膨胀土生成的地质年代，大多数为第四纪晚更新世（Q3）及其）及其以前，少量为全新世（以前，少量为全新世（Q4）。膨胀土的颜色呈黄色、黄褐色、红褐色、）。膨胀土的颜色呈黄色、黄褐色、红褐色、灰白色或花斑色等。膨胀土结构致密，呈坚硬或硬塑状态，一般液性灰白色或花斑色等。膨胀土结构致密，呈坚硬或硬塑状态，一般液性指数，塑性指数指数，塑性指数17。这种土距地表。这种土距地表12m内常见竖向张开裂隙，向下内常见竖向张开裂隙，向下逐渐尖灭，并有任斜交各水平方向裂缝。膨胀土地区的地下水多为上逐渐尖灭，并有任斜交各水平方向裂缝。膨胀土地区的地下水多为上层滞水的裂隙水，随季节变化经地

30、下水位变化也大，从而引起地基不层滞水的裂隙水，随季节变化经地下水位变化也大，从而引起地基不均匀胀缩变形。均匀胀缩变形。2矿物成分矿物成分 膨胀土的矿物成分主要是次生粘土矿物蒙特土和伊利土。蒙特土膨胀土的矿物成分主要是次生粘土矿物蒙特土和伊利土。蒙特土矿物晶格极不稳定，亲水性强，浸湿时发生强烈膨胀。伊利土的亲矿物晶格极不稳定，亲水性强，浸湿时发生强烈膨胀。伊利土的亲水性较高，次于蒙特土。水性较高，次于蒙特土。3 3物理力学特性物理力学特性根据一些地区膨胀土的试验资料整理结果如下：根据一些地区膨胀土的试验资料整理结果如下：(1)天然含水量接近塑限，一般饱和度天然含水量接近塑限，一般饱和度0.85。

31、(2)天然孔隙比中等偏小天然孔隙比中等偏小e0.50.8。(3)液限液限3855%，塑限，塑限2035%，塑性指数，塑性指数IP1835为粘土，多为粘土，多数数IP2235之间。之间。(4)粘土颗粒含量高粘土颗粒含量高d0.005mm的颗粒占的颗粒占2440%。(5)液性指数小，液性指数小，IL0.140.00，呈坚硬或硬塑状态。，呈坚硬或硬塑状态。(6)自由膨胀率膨胀，最高自由膨胀率膨胀，最高70%，膨胀率，膨胀压力。，膨胀率，膨胀压力。(7)缩限，红粘土类型的膨胀土偏大。缩限，红粘土类型的膨胀土偏大。(8)抗剪强度指标抗剪强度指标c、值浸水前后相差大，尤其、值浸水前后相差大，尤其c值可差值

32、可差23倍以上。倍以上。(9)压缩性小，多属于低压缩性土。压缩性小，多属于低压缩性土。4 胀缩变形的因素胀缩变形的因素 (1)内因内因矿物及化学成分矿物及化学成分 膨胀土含大量蒙特土和伊利土，亲水性强，胀缩变形大，化学成分膨胀土含大量蒙特土和伊利土，亲水性强，胀缩变形大，化学成分以氧化硅、氧化铝和氧化铁为主。如氧化硅含量越大，则胀缩量越大。以氧化硅、氧化铝和氧化铁为主。如氧化硅含量越大，则胀缩量越大。 粘土颗粒粘土颗粒d0.005mm，比表面积大，电分子吸引力大。，比表面积大，电分子吸引力大。土的密度土的密度 如土的密度大、孔隙比小则浸水膨胀强烈，失水收缩小。反之，如如土的密度大、孔隙比小则浸

33、水膨胀强烈，失水收缩小。反之，如土的密度大、孔隙比大，则浸水膨胀小，失水收缩大。土的密度大、孔隙比大，则浸水膨胀小，失水收缩大。含水量含水量 当初始含水量与胀后含水量愈接近，则土的膨胀就愈小，收缩就愈当初始含水量与胀后含水量愈接近，则土的膨胀就愈小，收缩就愈大。反之，膨胀大，收缩小。大。反之，膨胀大，收缩小。土的结构土的结构 土的结构强度愈大，则限制胀缩变形的作用也愈大，当土的结构受土的结构强度愈大，则限制胀缩变形的作用也愈大，当土的结构受到破坏后，膨胀性增大。到破坏后，膨胀性增大。 (2) 外外 因因气候条件气候条件 包括降雨量、蒸发量、气温、相对湿度和地温等雨季土中水分增加，包括降雨量、蒸

34、发量、气温、相对湿度和地温等雨季土中水分增加，土体发生膨胀；旱季水分减少，土体性收缩。土体发生膨胀；旱季水分减少，土体性收缩。地形地貌地形地貌 同类膨胀土地基，地势低处胀缩变形比地势高处小。例如：云南地同类膨胀土地基，地势低处胀缩变形比地势高处小。例如：云南地区某小学有三排教室，上部结构和地基土性质相同，分别建在三个台阶区某小学有三排教室，上部结构和地基土性质相同，分别建在三个台阶形地段的膨胀土上，结果地势高的教室严重破坏，地势低的教室完好无形地段的膨胀土上，结果地势高的教室严重破坏，地势低的教室完好无损。损。周围树木周围树木建筑物周围如有树木，尤其是阔叶乔木，在旱季无地表水时，由于建筑物周围

35、如有树木，尤其是阔叶乔木，在旱季无地表水时，由于树根吸水，更加剧了地基上的干缩变形，使在树木近旁的房屋发生裂缝。树根吸水，更加剧了地基上的干缩变形，使在树木近旁的房屋发生裂缝。日照程度日照程度调查资料表明，膨胀土地区建筑，房屋向阳面开裂较多，背阴面开调查资料表明，膨胀土地区建筑，房屋向阳面开裂较多，背阴面开裂较少。裂较少。三、膨胀土的工程特性指标三、膨胀土的工程特性指标1自由膨胀率2膨胀率3收缩系数4膨胀力 膨胀力为原状土样在体积不变时，由于浸水膨胀产生的最大内应力，可通过实验室试验测定。 ef00VVVWefep00hhhWepswsseP 四、膨胀土场地与地基评价四、膨胀土场地与地基评价1

36、膨胀土判别膨胀土判别 膨胀土中的粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，具有下列工程地膨胀土中的粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率的土，应判定为膨胀土。质特征的场地，且自由膨胀率的土，应判定为膨胀土。(1)裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；(2)多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎；缓，无明显自然陡坎；(3)常见浅层塑性

37、滑坡、地裂、新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等；常见浅层塑性滑坡、地裂、新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等；(4)建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。2膨胀土的膨胀潜势膨胀土的膨胀潜势 根据自由膨胀率的大小，膨胀土的膨胀潜势可分为弱、中、强三根据自由膨胀率的大小，膨胀土的膨胀潜势可分为弱、中、强三类，参见教材表类，参见教材表3-2。3膨胀土的建筑场地膨胀土的建筑场地 根据地形地貌条件，膨胀土的建筑场地可分为下列两类：根据地形地貌条件，膨胀土的建筑场地可分为下列两类：(1)平坦场地平坦场地 平坦场地为地形坡度平坦场地为地形坡度510m的坡顶地带。的坡顶地带。(2)坡地场地坡地

38、场地 坡地场地为地形坡度大于坡地场地为地形坡度大于5，或地形坡度虽然，或地形坡度虽然5，但同一座，但同一座建筑物范围内局部地形高差建筑物范围内局部地形高差1m。这类场地对建筑物更为不利。这类场地对建筑物更为不利。 4 4膨胀土地基的胀缩等级膨胀土地基的胀缩等级 根据地基的膨胀、收缩变形对低层砖混结构房屋的影响程度，膨根据地基的膨胀、收缩变形对低层砖混结构房屋的影响程度，膨胀土地基的胀缩等级按教材表胀土地基的胀缩等级按教材表3-3分为分为I、II、III级，等级越高其胀缩级，等级越高其胀缩性越大，以此作为膨胀土地基的评价。性越大，以此作为膨胀土地基的评价。五、膨胀土地基计算 1.地基土的膨胀变形

39、量 2.地基土的收缩变形量 3.地基土的胀缩变形量 4.膨胀土地基承载力(1)现场浸水载荷试验方法确定;(2)根据土的抗剪强度指标计算;(3)经验法.niiepieehs1niiisisshws1iniisiepichws1)( 5膨胀土地基变形量膨胀土地基变形量(1)膨胀土地基计算变形量，应符合下式要求膨胀土地基计算变形量，应符合下式要求:(2)膨胀土地基变形量取值，应符合下列规定：膨胀土地基变形量取值，应符合下列规定：膨胀变形量，应取基础某点的最大膨胀上升量；膨胀变形量，应取基础某点的最大膨胀上升量；收缩变形量，应取基础某点的最大收缩下沉量；收缩变形量，应取基础某点的最大收缩下沉量；胀缩变

40、形量，应基础某点的最大膨胀上升量与最大收缩下沉量之胀缩变形量，应基础某点的最大膨胀上升量与最大收缩下沉量之 和；和；变形差，应取相邻两基础的变形量之差。变形差，应取相邻两基础的变形量之差。jjss六、膨胀土地基处理的工程措施六、膨胀土地基处理的工程措施1建筑措施建筑措施(1)建筑体型应力求简单，下列情况应设置沉降缝。建筑体型应力求简单，下列情况应设置沉降缝。挖方与填方交界处或地基土显著不均匀处；挖方与填方交界处或地基土显著不均匀处；建筑物平面转折部位或高度（或荷重）有显著差异部位；建筑物平面转折部位或高度（或荷重）有显著差异部位； 建筑结构（或基础）类型不同部位。建筑结构（或基础）类型不同部位

41、。(2)屋面排水宜采用外排水，排水量较大时，应采用雨水明沟或管屋面排水宜采用外排水，排水量较大时，应采用雨水明沟或管道排水。道排水。(3)散水设计要求散水设计要求散水面层采用混凝土或沥青混凝土，其厚度为散水面层采用混凝土或沥青混凝土，其厚度为80100mm；散水垫层采用灰土或三合土，其厚度为散水垫层采用灰土或三合土，其厚度为100200mm；散水伸缩缝间距可为散水伸缩缝间距可为3m，并与水落管错开；，并与水落管错开；散水宽度不小于散水宽度不小于1.2m，其外缘应填以柔性防水材料；，其外缘应填以柔性防水材料；散水与外墙的交接缝和散水伸缩缝，均应填以柔性防水材料；散水与外墙的交接缝和散水伸缩缝，均

42、应填以柔性防水材料；宽度大于宽度大于2m的宽散水，面层可采用的宽散水，面层可采用C15强度等级的混凝土，并强度等级的混凝土，并在面层与垫层中间加一隔热保温层，可采用在面层与垫层中间加一隔热保温层，可采用1：3石灰焦渣，厚石灰焦渣，厚100 200mm，散水外端用，散水外端用C15混凝土包裹隔热保温层与垫层至垫混凝土包裹隔热保温层与垫层至垫层底部深度。层底部深度。(4)室内地面设计室内地面设计 室内地面设计应分别对待，要求不严的地面按通常方法；室内地面设计应分别对待，要求不严的地面按通常方法；III级级膨胀土地基和使用要求特别严格的地面，可采取地面配筋或地面膨胀土地基和使用要求特别严格的地面，可

43、采取地面配筋或地面架空；大面积地面应做分格变形缝，分格尺寸可为，变形缝均应架空；大面积地面应做分格变形缝，分格尺寸可为，变形缝均应填以柔性防水材料。填以柔性防水材料。 2 2结构措施结构措施(1)基础形式基础形式 较均匀的弱膨胀土地基可采用条形基础。如基础埋深较大或基底压较均匀的弱膨胀土地基可采用条形基础。如基础埋深较大或基底压力较小时，宜采用墩基。力较小时，宜采用墩基。(2)承重砌体结构承重砌体结构 承重砌体结构可采用拉结较好的实心砖墙，不得采用空斗墙、砌块承重砌体结构可采用拉结较好的实心砖墙，不得采用空斗墙、砌块墙或无砂混凝土砌体。墙或无砂混凝土砌体。(3)设置圈梁设置圈梁 圈梁的部位为房

44、屋顶层和基础顶面；多层房屋的其它各层可隔层设圈梁的部位为房屋顶层和基础顶面；多层房屋的其它各层可隔层设置，必要时也可层层设置。置，必要时也可层层设置。 砖混结构房屋圈梁应设置在外墙、内纵横以及对整体刚度起重要作砖混结构房屋圈梁应设置在外墙、内纵横以及对整体刚度起重要作用的内横墙上，并在同一平面内闭合。圈梁的高度不小于用的内横墙上，并在同一平面内闭合。圈梁的高度不小于120mm，纵，纵向钢筋可采用向钢筋可采用412，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为C15。(4)设置构造柱设置构造柱 III级膨胀土地基必要时可适当设置构造柱。级膨胀土地基必要时可适当设置构造柱。 3膨胀土地基处理膨胀土地基处理

45、膨胀土地基处理方法应根据土的胀缩等级、当地材料及施工工膨胀土地基处理方法应根据土的胀缩等级、当地材料及施工工艺等，进艺等，进 行综合技术经济比较后确定。行综合技术经济比较后确定。(1)换土垫层换土垫层 平坦场地上平坦场地上I、II级膨胀土的地基处理，宜采用砂、碎石支垫级膨胀土的地基处理，宜采用砂、碎石支垫层。层。(2)桩基础桩基础 桩基础应穿过膨胀土层，桩尖进入非膨胀土层或伸入大气影桩基础应穿过膨胀土层，桩尖进入非膨胀土层或伸入大气影响急剧层以下一定的深度。桩承台梁下应留有空隙，其值应大于响急剧层以下一定的深度。桩承台梁下应留有空隙，其值应大于土层浸水后的最大膨胀量，且不小于土层浸水后的最大膨

46、胀量，且不小于100mm。此外，在施工中宜。此外，在施工中宜采用分段快速作业法，防止基坑（槽）曝晒或泡水。采用分段快速作业法，防止基坑（槽）曝晒或泡水。(3)其它方法其它方法 美国用石灰浆灌入法，对膨胀土铁路路基加固处理；澳大利美国用石灰浆灌入法，对膨胀土铁路路基加固处理；澳大利亚针对宅旁大树吸水与蒸发引起房屋破坏，采取移走树木、在树亚针对宅旁大树吸水与蒸发引起房屋破坏，采取移走树木、在树木与房屋间设置垂直隔墙以及深基础托换等方法，均取得不错效木与房屋间设置垂直隔墙以及深基础托换等方法，均取得不错效果。果。3.3 3.3 膨胀土滑坡预防膨胀土滑坡预防 1膨胀土滑坡的防治原则膨胀土滑坡的防治原则

47、防水：水不仅是滑坡的直接诱发因素，而且是胀缩循环的直接因素，防水：水不仅是滑坡的直接诱发因素，而且是胀缩循环的直接因素，在膨胀土滑坡中具有双重危害作用。因此，防治膨胀土滑坡必须本着在膨胀土滑坡中具有双重危害作用。因此，防治膨胀土滑坡必须本着“治坡先治水，防滑先防水治坡先治水，防滑先防水”的原则，一是防止地表水和大气降水渗的原则，一是防止地表水和大气降水渗入边坡土体，二是及时疏导地下水。入边坡土体，二是及时疏导地下水。防风化：膨胀土的抗风化能力很低，尤其是地表浅层土体在大气风防风化：膨胀土的抗风化能力很低，尤其是地表浅层土体在大气风化作用下，容易形成风化软弱层，常是产生滑坡的危险结构面。化作用下

48、，容易形成风化软弱层，常是产生滑坡的危险结构面。防反复胀缩循环：膨胀土反复吸水失水产生胀缩循环效应，常在地防反复胀缩循环：膨胀土反复吸水失水产生胀缩循环效应，常在地表浅层形成胀缩变动带，使土体结构破坏，强度降低，导致滑坡的产表浅层形成胀缩变动带，使土体结构破坏，强度降低，导致滑坡的产生。生。防强度衰减：土体抗剪强度衰减，是造成边坡渐进破坏，产生滑坡防强度衰减：土体抗剪强度衰减，是造成边坡渐进破坏，产生滑坡的直接原因。的直接原因。 2膨胀土滑坡预防膨胀土滑坡预防 预防膨胀土滑坡的产生，必须立足于预防膨胀土滑坡的产生，必须立足于“先发治坡先发治坡”的原则，从的原则，从勘察选线与选址开始，通过设计、

49、施工和养护维护等各个阶段，层勘察选线与选址开始，通过设计、施工和养护维护等各个阶段，层层设防，最终实现。层设防，最终实现。3.膨胀土边坡工程防护与加固膨胀土边坡工程防护与加固 膨胀土路堑边坡防护与加固措施，可以分为表水防护、坡面膨胀土路堑边坡防护与加固措施，可以分为表水防护、坡面防护和支挡防护三类，工程中大多是三种结合使用。防护和支挡防护三类，工程中大多是三种结合使用。4.支挡结构支挡结构 支挡结构是为了防止边坡的坍塌失稳，确保边坡稳定的构筑物。支挡结构是为了防止边坡的坍塌失稳，确保边坡稳定的构筑物。其主要应用于两方面：对于开挖的强膨胀土或中等膨胀土的边坡采其主要应用于两方面：对于开挖的强膨胀

50、土或中等膨胀土的边坡采取的预防支挡措施，以便防止滑坡的发生；对于已发生滑动的边坡取的预防支挡措施，以便防止滑坡的发生；对于已发生滑动的边坡进行治理支挡措施，使工程运行正常。进行治理支挡措施，使工程运行正常。 支挡结构物类型的选择，要根据边坡计算滑动推力和滑动面或支挡结构物类型的选择，要根据边坡计算滑动推力和滑动面或软弱结构的位置而定。软弱结构的位置而定。 5 5 膨胀土边坡植被建植技术膨胀土边坡植被建植技术 植被防护包括播草籽、植草皮、植生带和种树等几项内容。植被防护包括播草籽、植草皮、植生带和种树等几项内容。实践证明，植被防护不仅仅是绿化美观的问题，重要的是可以实践证明，植被防护不仅仅是绿化