关于判别膨胀土的好坏以及在隧道工程中如何应对常见的“问题土”,尤其是湿陷性黄土的问题,我们来深入一下。
黄土,这种第四纪沉积物,以其独特的内部物质成分和外部特征,在地质学中独树一帜。它的颜色以黄色、褐黄色为主,有时呈灰黄色;颗粒组成以粉粒为主,含量高达60%以上,几乎没有大颗粒;孔隙比较大,一般在1.0左右;富含碳酸钙盐类;垂直节理发育;更重要的是,黄土具有肉眼可见的大孔隙。这些特征使得黄土成为一种特殊的土类型。
黄土的分类中,原生黄土和次生黄土是主要的两种类型。原生黄土是风成黄土,而次生黄土则是经过流水冲刷、搬运重新沉积的。黄土的分布十分广泛,全球各大洲都有分布,其中我国的黄土分布面积占比较大。湿陷性黄土是我国黄土的一种重要类型,它通常覆盖在非湿陷性黄土层上,厚度在不同地区有所差异。
那么,湿陷性黄土的湿陷发生的原因和影响因素是什么呢?对此,学界有不同的观点,可以归纳为内因和外因两个方面。内因主要是土本身的物质成分和其结构,外因则是水和压力的作用。关于湿陷的具体原因,有多种假说,如毛管假说、溶盐假说、胶体不足说和水膜楔入说等。
对于隧道工程来说,湿陷性黄土是一个常见的“问题土”。它的特殊性质可能会对隧道施工造成一定的影响。在隧道施工中,我们需要对湿陷性黄土进行深入的研究,了解其特性,采取有效的措施应对。例如,可以采取合理的施工方法,使用适当的支护措施,确保施工的安全和稳定。
湿陷性黄土是隧道工程中需要重点关注的一种土类型。了解其特性,深入研究其湿陷的原因和影响因素,对于确保隧道工程的安全和顺利进行具有重要意义。在实际工程中,我们需要根据具体情况,采取合理的措施,应对湿陷性黄土带来的挑战。关于欠压密理论及其在黄土和膨胀土中的应用
黄土,这种在干旱或半干旱气候条件下形成的特殊土壤,其沉积过程中的风成黄土表面受到大气降水的影响。在干燥的环境中,降水导致的浸湿带厚度常常小于蒸发影响带的厚度。在a-a线以上的土层,降水期间土中含水量较高,尽管处于压密条件,但由于土层较薄,自重压力小,未能得到有效的压密。随着黄土的持续堆积,a-a线上升,在新的a-a线与b-b线之间的土层,受到大气降水的影响减弱,但蒸发过程仍在继续。这一过程中,水分减少,盐类析出,胶体凝结产生加固内聚力。
尽管上覆土层压力逐渐增大,却不足以克服土中形成的加固内聚力,因此形成一种“欠压密状态”。这种状态的循环形成越来越厚的欠压密土层。一旦水分渗入较深,加固内聚力消失,便会产生湿陷。在降水量少、干旱期长的地区,欠压密程度更为严重,欠压密土层也更厚。反之,湿陷性则较弱,欠压密土层较薄。这一理论很好地解释了我国黄土在西北部湿陷性强、东南部弱的规律。
接下来,我们湿陷性黄土地基的处理。根据地区、地基土质和结构物的不同,应选择合适的地基处理方法。在勘察阶段,通过现场取样、试验数据分析,判断是自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土,并确定湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级和类别。综合考虑工艺环境、工期和经济分析比较后,选择一个最恰当的地基处理方法。确保处理后的地基具有足够的承载力和变形条件。
不得不提的是膨胀土,这是一种具有显著吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。在我国,广西、云南、湖北等多个省份都有分布。膨胀土的胀缩性质主要由矿物成分及微观结构决定。实验证明,蒙脱石是膨胀土的主要活性粘土矿物,对水分有巨大的吸力。除了矿物成分,水分的迁移也是控制土胀缩性的关键外在因素。
判断膨胀土的胀缩性主要通过自由膨胀率、膨胀率和膨胀力等指标。自由膨胀率是指土样在充分吸水后的体积增加值与原体积的比值。膨胀率则反映原状土在特定压力下浸水膨胀后的高度变化。
欠压密理论为我们理解黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性提供了有力的工具,使我们能更有效地进行地基处理和工程实践。膨胀土与冻土下的工程应对之道
以各级压力下的膨胀率dep为纵坐标,压力p为横坐标绘制的p-dep关系曲线,揭示了试样膨胀力的奥秘。这一曲线与横坐标的交点Pe,代表着土样在浸水膨胀时产生的内应力,对于选择基础型式及基底压力具有重要的指导意义。在设计过程中,要想减少膨胀变形,基底压力需接近膨胀力,这一参数在工程实践中具有深远影响。
如何判别膨胀土?多年的实践经验结合我国的工程地质特征给出了答案。通过观察土样的裂隙发育、地形特点、建筑物裂缝变化等情况,并结合自由膨胀率def,当def≥40%时,可以判定土样是否为膨胀土。这一依据为工程中的土样鉴别提供了明确的方向。
在膨胀土地基上的桥涵基础工程设计与施工中,我们需要采取一系列措施以应对挑战。换土垫层、合理选择基础埋置、石灰灌浆加固、合理选用基础类型以及施工时间的选择等都是关键。每一项措施都需要精心设计和严格实施,以确保工程的安全与稳定。
接下来,我们来冻土。冻土是一种温度低于零摄氏度且含有冰的岩土,性质不稳定,对温度极为敏感。冻土中的冰以冰晶或冰层的形式存在,构成冻土中独特的冷生构造。冻土的分布广泛,地球上多年冻土的分布面积约占陆地面积的23%。在我国,冻土主要分布于高山多年冻土带和不连续多年冻土带,面积约为206.8×104平方公里。
面对冻土,我们也需要采取一系列防冻胀措施。目前主要从减少冻胀力和改善周围冻土的冻胀性两方面来防治冻胀。换土、改善基础侧表面平滑度、选用抗冻胀性基础等都是有效的措施。在隧道工程中,施工选择非常重要,需要注意的事项也很多。正确的施工方法和优质的材料是确保工程安全的关键。
无论是膨胀土还是冻土,都需要我们深入其特性,并采取相应的措施来应对。只有这样,我们才能确保工程的安全与稳定,为社会发展做出贡献。