软土的工程地质分类
Ⅰ 工程地质知识:软土地基的处理方法有哪几种
软土的工程地质复问题和防制治措施软土地基的变形破坏主要是承载力低,地基变形大或发生挤出,造成建筑物的破坏。且易产生不均匀沉降。在软土地基设计中,经常采取以下措施:1. 轻基浅埋; 2. 减小建筑物作用于地基的压力; 3. 侧向约束地基土,在四周打板桩基础; 4. 设置反压护道; 5. 若软土层<2m,可采用换土法;6. 另外,还有其它的一些方法,如:砂井、排水砂垫层、爆破排淤、石灰砂桩、柴排、电渗排水等。在软土地区修建铁路,主要存在地基的沉降和地基的稳定性问题。
Ⅱ 中国沿海全新世软土的工程地质特征
随着我国全新世的环境和海岸演变研究的加强,详细的第四纪研究资料不断出现。目前要紧的是将工程地质研究与第四纪研究有机地结合起来,以加深对沿海软土的认识,从而更好地为国家建设服务。
一、软土的概念
软土的概念或判别是新中国成立以后在工程地质界和土力学界逐步形成的,它是以形成的地质过程和存在的物理状态两个方面加以规定的,且后者是主要的。《软土地区工程地质勘察规范》( 1992)对软土的规定具体化为3条:①外观以灰色为主的细粒土;②天然含水量大于或等于液限;③ 天然孔隙比大于或等于1.0。《岩土工程勘察规范》(1995)将软土规定为“天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等,其压缩系数宜大于0.5M Pa-1,不排水抗剪强度值小于30K Pa。”这两本规范对软土在概念和判别上的规定基本一致,但也有微小的差别。从物理力学指标看,前者指出了天然含水量不仅大于液限,也可等于液限;后者指出了力学指标,但说得灵活,只是“宜”,而它的两项物理指标则是必须满足的判定指标。从地质因素来看,前者指出了以灰色为主的细粒土的外观特征来显示沉积环境;后者直接使用了淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等的地质名词。这里需要讨论一下软土与淤泥、泥炭两类名词的概念及其相互关系。软土是土力学、工程地质学上的一个名词,淤泥、泥炭是沉积岩石学上的一个名词,两者既有区别又有联系。两者的区别在于两个学科的研究目的和任务不同,一个主要研究地质体的强度和变形等特征;另一个主要研究地质体的成分和结构等特征:联系在于它们都是研究同一个地质体,在浅层的条件下,两个名词几乎指的是同一东西,大体上可以互相预示。也正是这种预示,才能架起工程地质研究和第四纪研究的桥梁。
二、沿海全新世软土的分布
赵希涛教授在《中国沿海全新世海面变化的基本特征》一文中有关泥炭层的一段:“在我国沿海地区与近岸陆架地区下数米或二三十米,往往发现全新世潟湖相或与海水有某种水力联系的湖沼相(或河漫滩洼地型)泥炭或富含有机质淤泥。它们紧贴第一海相层之下或之上分布,上、下泥炭层向陆逐渐合一。下泥炭层多形成于距今10000~8000a间,上泥炭层多形成于距今5000~2000a间,在海侵影响区之外,全新世泥炭发育时期几乎连续,而以中全新世发育最好”。这里指的泥炭或富有机质淤泥,以及第一海相层都可初步判别为软土,可见沿海全新世的软土分布较广,成因和地层也多样。这些第四纪地质研究成果可作为工程地质研究的基础。
三、沿海全新世软土的工程地质
1.一般物理力学性质指标
淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等一般可初步判别为软土,但最终判定还要靠物理指标。因此,将我们多年来在编制规范过程中所积累起来的工程地质资料,主要是生产实践资料,结合我们能够掌握的第四纪地质资料,经过分析和判断,列出我国沿海全新世软土的一般物理力学指标(表1),供建设中参考。
表1 中国沿海全新世软土一般物理力学指标
2.全新世沉积物的工程地质特点
早全新世甚至晚更新世已有软土存在。但中全新世是暖期,有利于软土的发育,是形成软土的主要时期,且其距今较近,地层埋藏甚浅,是工程建筑经常作用的不良地层。至晚全新世时,气候变成干凉,在软土之上逐渐形成了一层较密实的地层。这在气候带的变迁下,在东北、华北、华中的沿海一带更为明显,工程界称之为“硬壳层”。此层在地表分布甚广,是沿海地区一层较好的持力层,“轻基浅埋”就是针对这种地层的特点总结出来的经验。所谓轻基就是基础及其上部结构物采用轻型结构,浅埋即基础埋置深度应尽量放浅。有时硬壳层很薄,但也不宜全部挖除,可以作为保护层而保留,以防止施工时其下的软土扰动。
四、结语和讨论
1)软土是一种特殊土,在一定的自然条件下形成,具有一定的物理力学性质。如果单以判别指标判定,饱和黄土和饱和红土都可以达到判别指标,但不能成为软土,因为它们形成的地质过程不同,呈现的工程地质特点也不同。用以灰色为主的外部特征来表征软土,会很容易将具有同样物理指标的以黄色为主的饱和黄土和以红色为主的饱和红土迅速区别开,这对软土的判别无疑是有意义的。
2)中全新世软土,因其埋藏甚浅,是工程建筑普遍作用到的不良地层。由于其压缩性高,透水性低,具有触变性、流变性和不均匀性,除应正确判别沉积物、评价其具体特点外,更重要的是如何将其改良加固,以满足工程建设的需求。晚全新世的沉积物,覆盖在地表,与工程建筑的活动更加密切。由于它是一层中压缩性或低压缩性的黏质砂土等较密实的地层,它不仅能够作为一层较好的持力层,而且可以作为保护层,以免其下的软土扰动、丧失软土的结构强度和出现稀释状态。
3)沿海的第四纪研究,对软土的工程地质意义重大。随着测年资料的增多、古环境的重建,第四纪研究成果会有效地应用于工程建设中。以往沿海软土的工程地质研究,因生产要求的时间紧迫,常习惯于用工程措施,深入考虑第四纪地质较少,常造成不必要的损失和遗憾。两者的相互结合和渗透定会产生好的效果。
参考文献
[1]建设部.1992.软土地区工程地质勘察规范.北京:中国建筑工业出版社.
[2]建设部.1995.岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社.
[3]赵希涛.1984.中国沿海全新世海面变化的基本特征.中国海岸演变研究.福州:福建科学技术出版社.
[4]孙更生,郑大同.1984.软土地基与地下工程.北京:中国建筑工业出版社.
(本文原载:《中国应用第四纪研究——全国第二届应用第四纪学术会议论文集》,成都:成都科技大学出版社,2000年5月,94~97页)
Ⅲ 工程土质分类有哪些
一类土(松软土):略有粘性的砂土、粉土、腐殖土及疏松的种植土,泥炭(淤泥)。
二类土(普通土):潮湿的粘性土和黄土,软的盐土和碱土,含有建筑材料碎屑、碎石、卵石的堆积土和种植土。
三类土(坚土):中等密实的粘性土或黄土,含有碎石、卵石或建筑材料碎屑的潮湿的粘性土或黄土。
四类土(砂砾坚土):坚硬密实的粘性土或黄土,含有碎石、砾石(体积在10~30%重量在25kg以下石块)的中等密实粘性土或黄土,硬化的重盐土,软泥灰岩。
五类土(软石):硬的石炭纪粘土,胶结不紧的砾岩,软的、节理多的石灰岩及贝壳石灰岩,坚实的白垩,中等坚实的页岩、泥灰岩。
六类土(次坚石):坚硬的泥质页岩,坚实的泥灰岩,角砾状花岗岩,泥灰质石灰岩,粘土质砂岩,云母页岩及砂质页岩,风化的花岗岩、片麻岩及正长岩,滑石质的蛇纹岩,密实的石灰岩,硅质胶结的砾岩,砂岩,砂质石灰质页岩。
七类土(坚石):白云岩,大理石,坚实的石灰岩、石灰质及石英质的砂岩,坚硬的砂质页岩,蛇纹岩,粗粒正长岩,有风化痕迹的安山岩及玄武岩,片麻岩,粗面岩,中粗花岗岩,坚实的片麻岩,辉绿岩,玢岩,中粗正长岩。
八类土(特坚石):坚实的细粒花岗岩。花岗片麻岩,闪长岩,坚实的玢岩、角闪岩、辉长岩、石英岩、安山岩、玄武岩,最坚实的辉绿岩、石灰岩及闪长岩,橄榄石质玄武岩,特别坚实的辉长岩、石英岩及玢岩。
(3)软土的工程地质分类扩展阅读
土壤分类系统
我国现行的土壤分类系统是在学习和借鉴苏联土壤分类系统基础上,结合我国土壤具体特点建立起来的。属于地理发生学土壤分类体系。
在我国现行土壤分类系统建立过程中,结合我国1978年以来的全国第二次土壤普查,其间对其进行多次修改和完善。我国现行的土壤分类系统采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、亚种7级分类制,其中土类和土种作为基本分类单元。
1、土纲
土纲是土壤分类系统的最高单元,是土类共性的归纳,其划分突出土壤的成土过程、属性的某些共性,以及重大环境因素对土壤发生性状的影响。
例如,淋溶土纲各类土壤以石灰充分淋溶,土壤呈酸性,弱酸性反应,有明显的淋淀黏化过程为其特点;钙层土纲中的各土类均有钙的淋溶淀积成土过程为其特点;盐碱土纲的共同特征是易溶性盐与钠离子在土壤中累积所产生的特有土壤性状。
2、亚纲
亚纲是在同土纲内根据土壤明显水热条件差别所形成的土壤属性的重大差异来划分的。如,半淋溶土纲中半湿热境的燥红土,半湿暖境的褐土,半湿温境的灰褐土,灰色森林土,其共性是半淋溶土范畴,但属性上有明显差异。又如,盐碱土纲的盐土、碱土两亚纲是盐分累积与钠质化程度的质的差异等。
3、土类
土类是土壤高级分类的基本分类单元,它是根据土壤主要成土条件、成土过程和由此发生的土壤属性来划分的,同土类土壤应具有某些突出的、共同的发生属性与层段。
因此其也应具土、栗钙土、棕钙土,虽同具有土壤腐殖质层和钙积层,但其腐殖质层的厚度,有机质的含量,钙积层出现的深度与厚度,碳酸钙的含量均有明显差异。据此划分相应土类。
Ⅳ 土的工程分类分几种
1、为工程预算服务的分类:
国家计划委于1986年10月1日发布的规定中,将土分为普通土、坚土、砂砾坚土三类。
2、为判定和评估岩土工程性质的分类:
(1)根据土的颗粒级配、塑性指标等土的物理性质,可将土分为碎石类土。粒径大于2毫米的颗粒含量超过全重的50%以上。根据颗粒级配及形状又可分为漂石土、块石土、卵石土、碎石土、圆砾土和角砾土。
(2)砂土。粒径大于2毫米的颗粒不超过全重的50%,塑性指数不大于3的土。根据颗粒级配又可分为砂砾、粗砂、中砂、细砂和粉砂。
(3)粘性土:具有粘性和可塑性,塑性指数大于3的土。第四纪晚更新及其以前沉积的粘性土为老粘土;第四纪全新世沉积的粘性土为一般黏土;文化期以来新沉积的粘性土称为新近沉积粘性土。按土的塑性指数Ip有可分为黏土、亚黏土和轻亚黏土三种。
3、按工程性质分:
可分为软土、人工回填土、黄土、膨胀土、红黏土及盐渍土等特殊土。
(1)软土。在静水或缓慢的流水环境中沉积,经生物化学作用形成为饱和粘性土
(2)人工回填土:由于人类活动而产生的堆积物,其物质成分一般较为杂乱,均匀性差。由碎石土、砂土、男性土等一种或数种组成的称为素填土。经过分层压实统称为压实填土。大量含有垃圾、工业废料等杂物的称为杂填土。
(3)黄土:是在干燥气候条件下形成的一种具有灰黄色或棕黄色的特殊土,颗粒在0.05——0.005毫米的占总重量50%以上,质地均一,结构疏散,孔隙率很高,有肉眼可见的大孔隙,含碳酸钙10%左右,无沉积层理。
(4)膨胀土:粘粒成分主要由亲水性矿物质赞成,液限大于40%,切膨胀性能较大,自由膨胀率大于40%,是粘性土的特征之一。在自然状态下,多呈硬塑性或坚硬状态,具有黄、红、灰白等色,
(5)红黏土:又石灰岩、白云岩、泥灰岩等碳酸盐类岩石,经过风化过程后,残积,坡积形成褐红、棕红、黄褐等塑性黏土。
(6)盐渍土:土层内平均易容盐的含量大于0.5%,土的盐渍化使结构破坏以至土层疏松。冬季的土体膨胀,雨季时强度降低。在潮湿状态时,含盐越大,请度越低。含盐量告时不易压实。
Ⅳ 软土具有哪些工程性质
第二章 软土及其复工程地质特制征
第2.0.1条 软土的判别应符合下列要求:
一、外观以灰色为主的细粒土;
二、天然含水量大于或等于液限;
三、天然孔隙比大于或等于1.0。
第2.0.2条 软土的工程性质特点是高压缩性,低强度,高灵敏度和低透水性。在较大的地震力作用下易出现震陷。
第2.0.3条 软土层具有良好的层理,在互层中伴随有少数较密实的颗粒较粗的粉土或砂层,成为软土层中的变异土层。
第2.0.4条 我国软土的主要分布区,按工程性质结合自然地质地理环境,可划分为三个地区,即沿秦岭走向向东至连云港以北的海边一线,作为Ⅰ、Ⅱ地区的界线;沿苗岭、南岭走向向东至莆田的海边一线,作为Ⅱ、Ⅲ地区的界线(附录一)。这一分区可作为区划、规划和勘察的前期工作使用。
Ⅵ 软土的工程地质问题防治措施有哪些
软土的工程地质问题和防治措施软土地基的变形破坏主要是承载力内低,地基变形大或发生挤出容,造成建筑物的破坏。且易产生不均匀沉降。在软土地基设计中,经常采取以下措施:1.
轻基浅埋;
2.
减小建筑物作用于地基的压力;
3.
侧向约束地基土,在四周打板桩基础;
4.
设置反压护道;
5.
若软土层<2m,可采用换土法;6.
另外,还有其它的一些方法,如:砂井、排水砂垫层、爆破排淤、石灰砂桩、柴排、电渗排水等。在软土地区修建铁路,主要存在地基的沉降和地基的稳定性问题。
Ⅶ 软土工程地质
软土是指天然含水量大、压缩性大、承载力低的一种软塑到流塑状态的黏性土;如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。黄河三角洲地处渤海之滨,具有软土的沉积环境,钻探资料也表明区内呈片状分布着软土。
(1)软土的划分标准
本次划分软土采用如下标准:当满足下列条件之一时,并且厚度大于0.50m,将其确定为软土层。
1)承载力标准值fk<80kPa;
2)标贯锤击数N63.5≤2;
3)静力触探锥头阻力qc<0.5MPa;
4)流塑状态。
(2)软土的空间分布
利用工程地质钻孔资料和相应试验数据的分析,圈定出软土的分布范围及埋藏条件,绘制软土分布图(图4.4)。
软土主要分布于黄河三角洲东北部滨海地带、河口—刁口码头一带、利津县罗镇—黄河故道西、垦利县下镇东部,另外在利津县明集—广南水库一线呈不连续片状、碟状分布。
(3)软土的成因及主要物理力学性质
研究区软土具有两种成因:
1)烂泥湾相沉积:在历次河口的两侧,沉积的以细粒成分为主的土层,一直处于饱和状态,排水固结过程进展缓慢,所以土的力学性质很差。颜色以灰褐色为主,流塑态,土质细腻,岩性以粉质黏土为主,夹粉土和黏土薄层。
图4.4 黄河三角洲软土分布图
2)滨海湖沼相沉积:颜色以灰—灰黑色为主,有机质含量较高,具腥臭味,为淤泥或淤泥质土。
黄河三角洲地区软土的主要物理力学指标统计结果见表4.5,可以看出:区内软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低等特点,在荷载作用下变形较大,对建筑物极为不利。因此,在工程建设规划时,应尽量避开有软土分布的地区。在无法避开软土的情况下,应对区内的软土有足够的重视,采取一定的处理措施。
表4.5 软土主要物理力学指标统计表
注:e—孔隙比,无量纲;IL—液性指数,无量纲。
Ⅷ 岩土体的工程地质分类和鉴定
一、岩体
(一)岩体(岩石)的基本概念岩体(岩石)是工程地质学科的重要研究领域。岩石和岩体的内涵是有区别的两个概念,又是密不可分的工程实体。在《建筑岩土工程勘察基本术语标准》(JG J84-92)中给出的岩石定义是:天然产出的具有一定结构构造的单一或多种矿物的集合体。岩石的结构是指岩石组成物质的结晶程度、大小、形态及其相互关系等特征的总称。岩石的构造是指岩石组成物质在空间的排列、分布及充填形式等特征的总称。所谓岩体,就是地壳表部圈层,经建造和改造而形成的具有一定岩石组分和结构的地质体。当它作为工程建设的对象时,可称为工程岩体。岩石是岩体内涵的一部分。
岩体(岩石)的工程分类,可以分为基本分类和工程个项分类。基本分类主要是针对岩石而言,根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度,用岩石学名称加风化程度进行分类,如强风化粗粒黑云母花岗岩、微风化泥质粉砂岩等。岩石的基本分类,在本书第一篇基础地质中有系统论述。工程个项分类,是针对岩体(岩石)的工程特点,根据岩石物理力学性质和影响岩体稳定性的各种地质条件,将岩体(岩石)个项分成若干类别,以细划其工程特征,为岩石工程建设的勘察、设计、施工、监测提供不可缺少的科学依据,使工程师建立起对岩体(岩石)的明确的工程概念。岩石按坚硬程度分类和按风化程度分类即为工程个项分类。
在岩体(岩石)的各项物理力学性质中,岩石的硬度是岩体最典型的工程特性。岩体的构造发育状况体现了岩体是地质体的基本属性,岩体的不连续性及不完整性是这一属性的集中反映。岩石的硬度和岩体的构造发育状况是各类岩体工程的共性要点,对各种类型的工程岩体,稳定性都是最重要的,是控制性的。
岩石的风化,不同程度地改变了母岩的基本特征,一方面使岩体中裂隙增加,完整性进一步被破坏;另一方面使岩石矿物及胶结物发生质的变化,使岩石疏软以至松散,物理力学性质变坏。
(二)岩石按坚硬程度分类
岩石按坚硬程度分类的定量指标是新鲜岩石的单轴饱和(极限)抗压强度。其具体作法是将加工制成一定规格的进行饱和处理的试样,放置在试验机压板中心,以每秒0.5~1.0M Pa的速度加荷施压,直至岩样破坏,记录破坏荷载,用下列公式计算岩石单轴饱和抗压强度:
深圳地质
式中:R为岩石单轴饱和抗压强度,单位为MPa;p为试样破坏荷载,单位为N;A为试样截面积,单位为mm2。
对岩石试样的几何尺寸,国家标准《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-99)有明确的规定,试样应符合下列要求:①圆柱体直径宜为48~54mm;②含大颗粒的岩石,试样的直径应大于岩石的最大颗粒尺寸的10倍;③试样高度与直径之比宜为2.0~2.5。
在此标准发布之前,岩石抗压强度试验的试样尺寸要求如下:极限抗压强度大于75M Pa时,试样尺寸为50mm×50mm×50mm立方体;抗压强度为25~75MPa时,试样尺寸为70mm×70mm×70mm立方体;抗压强度小于25MPa时,试样尺寸为100mm×100mm×100mm立方体。
(G B/T 50266-99)的规定显然是为了方便取样,以金刚石钻头钻探,取出的岩心进行简单的加工,即可成为抗压试样。岩样的尺寸效应对岩石抗压强度是略有影响的。
岩石按坚硬程度分类,各行业的有关规定,虽然各自表述方式有所区别,但其标准是基本一致的(表2-2-1)。
表2-2-1 岩石坚硬程度分类
除了以单轴饱和抗压强度这一定量指标确定岩石坚硬程度外,尚可按岩性鉴定进行定性划分。国标:建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)按表2-2-2进行岩石坚硬程度的定性划分。其他规范的划分标准大同小异。
表2-2-2 岩石坚硬程度的定性划分
岩石坚硬程度的划分,无论是定量的单轴饱和抗压强度,还是加入了风化程度内容的定性标准,都是用于确定小块岩石的坚硬程度的。岩石的单轴饱和抗压强度是计算岩基承载力的重要指标。
(三)岩石按风化程度分类
关于岩石风化程度的划分及其特征,国家规范和各行业的有关规范中均有规定,其分类标准基本一致,表述略有差异。表2-2-3至表2-2-10是部分规范给出的分类标准。
表2-2-3《工程岩体分级标准》(GB50218-94)岩石风化程度划分表
表2-2-4《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)岩石按风化程度分类表
续表
表2-2-5《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)岩石风化程度划分表
表2-2-6《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)岩体风化带划分表
《港口工程地质勘察规范》(JTJ240-97)、《港口工程地基规范》(JTJ250-98)岩体风化程度的划分按硬质、软质岩体来划分,硬质岩石岩体风化程度按表2-2-7划分。软质岩石岩体风化程度按表2-2-8划分。
表2-2-7 硬质岩石岩体风化程度划分表
表2-2-8 软质岩石岩体风化程度划分表
表2-2-9《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB5037-1999)岩石风化程度分类表
续表
表2-2-10 广东省《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2003)岩石风化程度划分表
国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)对岩石的风化只有第4.1.3条作如下叙述:岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。未列表给出风化特征,但在岩石坚硬程度的定性划分中(表A.0.1)把不同风化程度的岩石归类到了岩石坚硬程度的类别中。
深圳市标准:《地基基础勘察设计规范》(报批稿)关于岩石风化程度的划分标准,基本采用了《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB(50307-1999)的表述形成和内容(表2-2-9),文字略有调整。
纵观各类规范对岩石风化程度的划分,可以看出:
1)除个别规范未列出未风化一类外,岩石风化程度的划分均为未风化、微风化、中等(弱)风化、强风化和全风化。特征描述简繁不一,中等风化与弱风化相对应的风化程度略有差别。
2)风化程度的特征描述,主要是岩石的结构构造变化、节理裂隙发育程度、矿物变化、颜色变化、锤击反映、可挖(钻)性等方面来定性划定。部分规范用波速和波速比及风化系数来定量划定是对岩石风化程度确定的有力支撑。
3)从新鲜母岩到残积土的风化过程是连续的,有些规范把残积土的特征描述放在岩石风化程度划分表中,有一定的道理。国际标准:ISO/TC182/SC,亦将风化程度分为五级,并列入了残积土。从工程角度考虑,残积土对母岩而言已经发生了全面质的变化,物理力学性质和对它的理论研究已属松软土,表中对残积土特征的表述对区别残积土与全风化岩是有现实意义的。
4)国家标准:《工程岩体分级标准》中“岩石风化程度的划分”(表2-2-3)看似简单,规范“条文说明”解释了这一现象,表2-2-3关于岩石风化程度的划分和特征的描述,仅是针对小块岩石,为表2-2-2服务的,它并不代表工程地质中对岩体风化程度的定义和划分。表2-2-2是把岩体完整程度从整个地质特征中分离出去之后,专门为描述岩石坚硬程度作的规定,主要考虑岩石结构构造被破坏,矿物蚀变和颜色变化程度,而把裂隙及其发育情况等归入岩体完整程度这另一个基本质量分级因素中去。
5)上述列表中可以看出,某些规范把硬质岩石和软质岩石的风化程度划分区别开来,而《工程岩体分级标准》中“岩石坚硬程度的定性划分”表(2.2-2)将风化后的硬质岩划入软质岩中。这里有两个概念不可混淆:一是从工程角度看,硬质岩石风化后其工程性质与软质岩相近,可等同于软质岩;二是新鲜岩石中是存在软质岩的,如深圳的泥质砂岩、泥岩、页岩等。
6)相邻等级的风化程度其界线是渐变的、模糊的,有时不一定能划出5个完整的等级,如碳酸盐类岩石。在实际工作中要按规范的标准,综合各类信息,结合当地经验来判断岩石的风化等级。
(四)岩体的结构类型
在物理学、化学及其地质学等学科中对“结构”这一术语的概念是明确的,但有各自的含义,如原子结构、分子结构、晶体结构、矿物结构、岩石结构、区域地质结构、地壳结构等等,岩体作为工程地质学的一个主要研究对象,提出“岩体结构”术语的意义是十分明确的。
岩体结构有两个含义,可以称之为岩体结构的两个要素:结构面和结构体。结构面是指层理、节理、裂隙、断裂、不整合接触面等等。结构体是岩体被结构面切割而形成的单元岩块和岩体。结构体的形状是受结构面的组合所控制的。
事实上,所有与岩石有关的工程,除建筑材料外,都是与有较大几何尺寸的岩体打交道,岩石经过建造成岩(岩浆岩的浸入,火山岩的喷出,沉积岩的层状成沉积,变质岩的混合与动力变质)及后期的改造(褶皱、断裂、风化等),使得岩体的完整性遭到了巨大的破坏,成为了存在大量不同性质结构面的现存岩体。为了给工程界一个明朗的技术路线,不妨以建造性结构面和改造性结构面(软弱结构面)为基础,从各自侧面首先对岩体结构基本类型进行研究,其次将两方面的成果加以综合,即可得出关于岩体结构基本类型的完整概念(图2-2-1)。
(1)以建造性结构面为主的岩体结构基本类型的划分(表2-2-11)
表2-2-11 建造性结构面的岩体结构分类
(2)以改造性结构面(软弱结构面)为主的岩体结构类型的划分(表2-2-12)
表2-2-12 改造结构面为主的岩体结构分类
图2-2-1 岩体结构示意图
(3)由建造性结构面和改造性结构面形成的三维岩体
三维岩体表现出了复杂多变的岩体结构特征,将其综合归纳,形成了较系统的岩体结构类型(表2-2-13)。
表2-2-13 岩体结构类型及其特征
表中表述的岩体结构类型及其特征基本上涵盖了深圳地区岩体的全部结构类型。
(4)岩体完整程度的划分
地质岩体在建造和改造的过程中,岩体被风化、被结构面切割,使其完整性受到了不同程度的破坏。岩体完整程度是决定岩体基本质量诸多因素中的一个重要因素。影响岩体完整性的因素很多,从结构面的几何特征来看,有结构面的密度,组数、产状和延展程度,以及各组结构面相互切割关系;从结构面形状特征来看,有结构面的张开度、粗糙度、起伏度、充填情况、水的赋存等。从工程岩体的稳定性着眼,应抓住影响稳定性的主要方面,使评判划分易于进行。在国标:《工程岩体分级标准》(GB50218-94)中,规定了用结构面发育程度、主要结构的结合程度和主要结构面类型作为划分岩体完整程度的依据,以“完整”到“极破碎”的形象词汇来体现岩体被风化、被切割的剧烈变化完整程度(表2-2-14)。
表2-2-14 岩体完整程度的定性分类表
在1994版的《岩土工程勘察规范》中,未见此表。很明显,此表在《工程岩体分级标准》中出现后,在2001版修订后的《岩土工程勘察规范》中得到了确认和使用。
(五)岩体基本质量分级
自然界中不同结构类型的岩体,有着各异的工程性质,岩石的硬度、完整程度是决定岩体基本质量的主要因素。在工程实践中,系统地认识不同质量的工程岩体,针对其特征性采取不同的设计思路和施工方法是科学进行岩体工程建设的关键。
1994年,国家标准《工程岩体分级标准》(50218-94)给出了岩体基本质量分级的标准(表2-2-15)。在此之前发布的国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-94),该表是作为洞室围岩质量分级标准的。在2001年修订的《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中,岩体基本质量分级以表2-2-15的形式来分类,岩体基本质量等级按表2-2-16分类。
表2-2-15 岩体基本质量分级
表2-2-16 岩体基本质量等级分类
(六)岩体围岩分类
地铁、公路、水电、铁路以及矿山工程等行业,均有地下洞室和隧道(巷道)开挖,工程勘察均需对工程所处的围岩进行分类。不同的规范对围岩的分类方法略有不同。
1.隧道围岩
《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999)和《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)规定,隧道围岩分类按表2-2-17划分。
表2-2-17 隧道围岩分类
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2.围岩工程地质
《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)规定,在地下洞室勘察时,应进行围岩工程地质分类。分类应符合表2-2-18规定。
表2-2-18 围岩工程地质分类
上表中的围岩总评分T为岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状5项因素之和。各项因素的评分办法在该规范中均有明确规定。围岩强度应力比亦有专门的公式计算。
3.铁路隧道围岩
《铁路工程地质勘察规范》(TB10012-2001)规定,隧道工程地质调绘时,应根据地质调绘、勘探、测试成果资料,综合分析岩性、构造、地下水及环境条件,按表2-2-19分段确定隧道围岩分级。
表2-2-19 铁路隧道围岩的基本分级
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该规范还规定,铁路隧道围岩分级应根据围岩基本分级,受地下水,高地应力及环境条件等影响的分级修正,综合分析后确定。关于岩体完整程度的划分,地下水影响的修正,高地应力影响的修正及环境条件的影响,规范中都有明确的规定。
4.井巷工程围岩
矿山工程中的井巷工程,其功能和结构更为多样,所以井巷工程对围岩的分类更加详尽,各种定性和定量指标明显多于其他标准。《岩土工程勘察技术规范》(YS5202-2004、J300-2004)规定,井巷工程评定围岩质量等级按表2-2-20划分围岩类别。
表2-2-20 井巷工程围岩分类
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5.工程岩体
国家规范:《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)从工程岩体支护设计和施工的需要出发,给出围岩分级表,与表2-2-20相比,仅少了Ⅵ、Ⅶ两类,主要工程地质特征少了岩石质量指标RQD和岩体及土体坚固性系数两栏,其他完全相同。
(七)岩质边坡的岩体分类
《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)对岩质边坡的岩体分类方法,见表2-2-21
表2-2-21 岩质边坡的岩体分类(GB50330-2002)
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表2-2-22 岩体完整程度划分
(八)深圳地区岩体分类、鉴定中存在的问题和改进意见
1)深圳地区的建筑工程除大量的房屋建筑外,公路(道路)桥梁、水利、地铁、铁路等均有大量的投资建设,各行业对岩体质量等级的划分在执行不同规范的分类标准。在当前情况下,这一状况将继续下去。但是,对某一岩体的不同分类标准,仅仅是某一行业的习惯性作法。宏观上看不同分类标准的具体内容并无原则性的区别。无论采用哪种标准都不应该影响岩体评价的正确性。
2)岩体工程特性的评价中,岩体的结构分类应该受到足够的重视。尤其是高大边坡、地质灾害评估等岩体结构对岩体稳定起主导作用的工程项目。只有采取多种科学勘察手段和缜密地进行分析,岩体的结构特征才能弄清楚。
3)岩石风化程度的判断,现场工作除很具经验的野外观察和标准贯入试验外,应多采用岩体波速测试方法,使之成为常用方法之一。准确的波速测试结果,可能比标贯试验所得结果更能准确地判断岩石的风化程度。
4)岩石的风化程度是随埋藏深度的增加而减弱的,风化岩石的强度则是随埋藏深度的增加而增加的。为了充分发挥地基承载力,深圳市地基基础勘察设计规范(送审稿)将厚层花岗岩强风化带分为上、中、下3个亚带,其划分方法见表2-2-23。
表2-2-23 厚层花岗岩强风化带细分
需要指出的是,花岗岩的风化规律一般是上部风化严重,随深度增加而减弱,但也有个别情况,有时随深度增加风化程度并无明显变化,故在划分风化亚带时,应视强风化带的厚度和风化程度改变的深浅,也可以划分一个亚带或两个亚带,不可强求一律划分为3个亚带。
龙岗区的碳酸盐类岩石——灰岩、白云岩、大理岩等基本上不存在全风化和强风化层。由于构造的影响或是其他某种原因(如表面溶蚀剧烈),可能岩石的裂隙比较发育,块度比较小。
二、土体
(一)土体的含义及其工程地质分类
土是泛指还没有固结硬化成岩石的疏松沉积物。土是坚硬岩石经过破坏、搬运和沉积等一系列作用和变化后形成的。土多分布在地壳的最上部。工程地质学把土看作与构成地壳的其他岩石一样,均是自然历史的产物。土的形成时间、地点、环境以及形成的方式不同,其工程地质特性也不同。因此在研究土的工程性质时,强调对其成因类型和地质历史方面的研究具有特殊重要意义。
土的工程地质分类有以下特点:①分类涵盖自然界绝大多数土体;②同类或同组的土具备相同或相似的外观和结构特征,工程性质相近,力学的理论分析和计算基本一致;③获取土的物理力学指标的试验方法基本相同;④工程技术人员,从土的类别可以初步了解土的工程性质。
土的工程地质分类是以松散粒状(粗粒土)体系和松散分散(细粒土)体系的自然土为对象,以服务于人类工程建筑活动为目的的分类。分类的任务是将自然土按其在人类工程建筑活动作用下表现出的共性划分为类或组。
合理的工程地质分类,具有以下实际用途:①根据土的分类,确定土的名称,它是工程地质各种有关图件中划分土类的依据;②根据各类土的工程性质,对土的质量和建筑性能提出初步评价;③根据土的类型确定进一步研究的内容、试验项目和数量、研究的方法和方向;④结合反映土体结构特征的指标和建筑经验,初步评价地基土体的承载能力和斜坡稳定性,为基础和边坡的设计与施工提供依据。
土的工程地质分类有普通的和专门的两类。普通分类的划分对象包括人类工程活动可能涉及的自然界中的绝大多数土体,适用于各类工程,分类依据是土的主要工程地质特征,如碎石土、砂土、黏性土等。专门分类是为满足某类工程的需要,或者根据土的某一或某几种性质而制定的分类,这种分类一般比较详细,比如砂土的密实度分类,黏性土按压缩性指标分类等等。应当指出的是,普通分类与专门分类是相辅相成的,前者是后者的基础,后者是前者的补充和深化。
(二)国外土的工程分类概况
近几十年来,国外在土的工程地质分类研究方面有很大进展,工业和科学技术发达的主要国家,都分别先后制定了各自全国统一的分类标准(表2-2-24)。其中英国、日本、德国的分类均以美国分类为蓝本,结合各自国情适当调整、修改而制定的。
表2-2-24 一些国家的土质分类简况
上述各国的土质分类,都采用了统一分类体系和方法,不仅使各自国内对土质分类有了共同遵循的依据,而且体现了国际统一化的趋势,以促进国际交流与合作。
下列美国的统一分类法(表2-2-25)作为样本,以了解国外分类的标准和方法。
表2-2-25 美国的土的统一分类法
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(三)国内土的工程分类
1.统一分类法
1990年,国家标准《土的分类标准》(GBJ 145-90)发布,并于1991年8月起执行。在此之前或之后,水利水电、公路交通等行业土的分类标准与GBJ 145-90标准没有明显区别。(GBJ 145-90)土的分类如表2-2-26和表2-2-27所示。
表2-2-26 粒组的划分
表2-2-27 土质分类表
2.建筑分类法
国标《建筑地基设计规范》(GB50007-2002)土的分类方法(简称:建筑分类法)如表2-2-28。这是从早期《工业与民用建筑地基基础设计规范》(TJ7-74)(试行)到《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)一直延续下来的土的分类标准。在TJ7-74规范之前,我国一直沿用前苏联规范(HИTY127-55)。建筑分类法在房屋建筑地基基础工程或类似的工程中广泛运用,这在不少行业规范中得以反映,此分类方法也为广大工程技术人员所熟知。目前深圳除公路、铁路行业外,大多采用此分类标准,并纳入到深圳市的地方标准之中。
表2-2-28 土的分类
(四)土的状态分类
土的状态分类属专门分类。对于某种行业或某类工程,土的状态标准是有所区别的,现以《岩土工程勘察规范》(50021-2001)中规定的最常用的分类标准,对碎石土、砂土、粉土的密实度和对粉土的湿度及黏性土的状态进行分类,见表2-2-29至表2-2-34。
表2-2-29 碎石土密实度按M63.5分类
表2-2-30 碎石土密实度按N120分类
表2-2-31 砂土密实度分类
表2-2-32 粉土密实度分类
表2-2-33 粉土湿度分类
表2-2-34 黏性土状态分类
(五)土的现场鉴别方法
1.碎石土密实度现场鉴别方法(表2-2-35)
表2-2-35 碎石土密实度现场鉴别
2.砂土分类现场鉴别方法(表2-2-36)
表2-2-36 砂土分类现场鉴别
3.砂土密实度现场鉴别方法(表2-2-37)
表2-2-37 砂土密实度现场鉴别
4.砂土湿度的现场鉴别方法(表2-2-38)
表2-2-38 砂土湿度现场鉴别
5.粉土密实度现场鉴别方法(表2-2-39)
表2-2-39 粉土密实度现场鉴别
6.粉土湿度现场鉴别方法(表2-2-40)
表2-2-40 粉土湿度现场鉴别
7.黏性土状态现场鉴别方法(表2-2-41)
表2-2-41 黏性土状态现场鉴别
8.有机质土和淤泥质土的分类
土按有机质分类和鉴定方法,《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)的分类方法见表2-2-42。深圳市沿海近岸地区存在大量淤泥或淤泥质土,在上更新统(Q3)的杂色黏土中,有一层泥炭质土,局部有泥炭层发育。
表2-2-42 土按照有机质分类
(六)土的定名和描述
1.统一分类法定名
1)巨粒土和含巨粒的土、粗粒土按粒组、级配、所含细粒的塑性高低可划分为16种土类;细粒土按塑性图、所含粗粒类别以及有机质多寡划分16种土类。
2)土的名称由一个或一组代号组成:一个代号即表示土的名称,由两个基本代号构成时,第一个代号表示土的主成分,第二个代号表示副成分(土的级配或土的液限);由3个基本代号构成时,第一个代号表示土的主成分,第二个代号表示液限;第三个代号表示土中微含的成分。
《土的分类标准》(G B J145-90),对特殊土的判别,列出了黄土,膨胀土和红黏土。对花岗岩残积土并没有特别加以说明。根据深圳有关单位的经验,花岗岩残积土中的砾质黏性土相当于G B J145-90中的含细粒土砾,代号GF;砂质黏性土相当于细粒土质砾,代号GC-GM;黏性土相当于高液限粉土一低液限粉土,代号M H-M L。对淤泥和淤泥质土,G B J145-90分的不细,从工程需要出发,淤泥和淤泥质土的分类宜按建筑行业标准。
2.建筑行业定名
建筑行业定名依照下列几个标准:
1)土名前冠以土类的成因和年代。
2)碎石土和砂土按颗粒级配定名。
3)粉土以颗粒级配及塑性指数定名。
4)黏性土以塑性指数定名。
5)对混合土按主要土类定名并冠以主要含有物,如含碎石黏土,含黏土角砾等。
6)对同一土层中有不同土类呈韵律沉积时,当薄层与厚层的厚度比大于三分之一时,宜定为“互层”;厚度比为十分之一至三分之一时,宜定为“夹层”;厚度比小于十分之一的土层且多次出现时,宜定为“夹薄层”。当土层厚度大于0.5m时,宜单独分层。
3.土的描述内容
(1)当按统一分类法(GBJ145-90)定名时,应按下列内容描述
1)粗粒土:通俗名称及当地名称;土颗粒的最大粒径;巨粒、砾粒、砂粒组的含量百分数;土颗粒形状(圆、次圆、棱角或次棱角);土颗粒的矿物成分;土颜色和有机质;所含细粒土成分(黏土或粉土);土的代号和名称。
2)细粒土:通俗名称及当地名称;土颗粒的最大粒径;巨粒、砾粒、砂粒组的含量百分数;潮湿时土的颜色及有机质;土的湿度(干、湿、很湿或饱和);土的状态(流动、软塑、可塑或硬塑);土的塑性(高、中或低);土的代号和名称。
(2)当按建筑分类法(GB50007-2002)定名时,应按下列内容描述
1)碎石土:名称、颗粒级配、颗粒排列、浑圆度、母岩成分、风化程度、充填物的性质和充填程度、胶结性、密实度及其他特征。
2)砂土:名称、颜色成分、颗粒级配、包含物成分及其含量、黏粒含量、胶结性、湿度、密实度及其他特征。
3)粉土:名称、颜色、包含物成分及其含量、湿度、密实度、摇振反应及其他特征。
4)黏性土:名称、颜色、结构特征、包含物成分及其含量、摇振反应、光泽反应、干强度、韧性、异味及其他特征。
5)特殊性土:除应描述上述相应土类的内容外,尚应描述其特征成分和特殊性质,如对淤泥尚需描述臭味、有机质含量;对填土尚需描述物质成分、堆积年代、密实度和均匀程度等。
6)互层(夹层)土:对具有互层、夹层、夹薄层特征的土,尚应描述各层的厚度及层理特征。
Ⅸ 软土的工程地质问题防治措施有哪些
软土的工程地质问题和防治措施软土地基的变形破坏主要是承载力低,地基内变形大或发生挤出,造成建容筑物的破坏。且易产生不均匀沉降。在软土地基设计中,经常采取以下措施:1.
轻基浅埋;
2.
减小建筑物作用于地基的压力;
3.
侧向约束地基土,在四周打板桩基础;
4.
设置反压护道;
5.
若软土层<2m,可采用换土法;6.
另外,还有其它的一些方法,如:砂井、排水砂垫层、爆破排淤、石灰砂桩、柴排、电渗排水等。在软土地区修建铁路,主要存在地基的沉降和地基的稳定性问题。