软弱土地基一般是指由抗剪强度较低、天然含水率高、天然孔隙比大、压缩性较高、渗透性较小的淤泥及淤泥质土、饱和性软黏土、冲填土、素填土、杂填土、松散砂土及其他高压缩土层构成的地基。
1.软 土
在《公路工程名词术语》(JTJ 002—1987)中,软土定义为“由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土,主要有淤泥、淤泥质土及泥炭”。软土按照沉积环境可以分为五类:滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积、沼泽沉积、谷地沉积。软土的主要工程特性如下:
(1)含水率较高,孔隙比较大
一般含水率高达45%~60%,最大可达100%~200%,常大于液限;孔隙比大于1.0,有的可能大于2.0;塑性指数为20左右,不排水强度为10~30 kPa,压缩系数为0.5~1.0 MPa-1,固结系数为(0.1~1.0)×10-3 cm2/s,灵敏度为4~8。高含水率和大孔隙比直接影响到土的压缩性和抗剪强度,含水率越大,土的抗剪强度越小,压缩性越大。因此,降低含水率和缩小孔隙比是软土地基处理的重要内容。
(2)具有结构性
结构性的形成随土的矿物成分、沉积环境、孔隙水的成分及沉积年代而不同。结构性的主要作用是增大了土骨架的刚度,因此其力学特性与应力水平密切相关。应力水平较低时,土会呈现较好的力学特性;应力水平超过某临界值后,土的结构性破坏,使力学性质明显恶化,而且这种恶化是不可逆的,短期内很难恢复。此外,结构性黏土还具有剪胀性。
(3)往往存在硬壳层
这是由地表部分风化、淋洗作用形成的。该硬壳层具有中等或低的压缩性、较高的强度、较强的结构性。硬壳层破坏后,加荷初期沉降、侧向位移、差异沉降均较大。因此,存在所谓填筑临界高度问题,在道路工程中如果路堤高度为2~3 m时,可充分利用硬壳层而不需要处理软土。
2.冲填土
冲填土是人工填土之一。它是在疏浚江河航道或从河底取土时用泥浆泵将已装在泥驳船上的泥砂直接或再用定量的水加以混合成一定浓度的泥浆,通过输泥管送到四周筑有围堤并设有排水挡板的填土区内,经沉淀排水后而成。
冲填土有别于素土回填,它具有一定的规律性。其工程性质与冲填土料、冲填方法、充填过程及充填完成后排水固结条件、冲填区的原始地貌和冲填龄期等因素有关。其主要工程性质有:
(1)冲填土有的以砂粒为主,也有的以黏粒或粉粒为主。在冲填土的入口处沉积的土粒较粗,甚至有石块,顺着出口处逐渐变细,除出口处及接近围堰的局部范围外,一般尚属均匀,但在冲填过程中间歇时间过长,或土料有变化则将造成冲填土纵横向的不均匀性。(www.xing528.com)
(2)冲填土料粗颗粒比细颗粒排水固结快,在其下层土质具有良好的排水固结条件下所形成的冲填土地基的强度和密实度随着龄期增长而加大。
(3)冲填土料很细时,水分难以排出。土体形成初期呈流动状态,当其表面经自然蒸发后,常呈龟裂,下面水分不易排出,处于未固结状态。较长时间内可能仍处于流动状态,稍加扰动即呈触变现象。
(4)如原始地貌高低不平或局部低洼,冲填后水分更不易排出,固结极为缓慢,压缩性高,而冲填在斜坡地段上,则其排水固结条件就较好。
(5)冲填土与自然沉积的同类土相比,强度低,压缩性高,常产生触变现象。
3.杂填土
杂填土是人们生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。其主要工程性质有以下三点:
(1)一般承载能力不高,压缩性较大,且不均匀。具体来说,填料物质不一,颗粒尺寸悬殊,颗粒间孔隙大小不一;回填前地貌高低起伏,形成填土厚薄不一;回填时间常常先后不一;取样不易,勘察工作困难,通常无法确定地基承载力值。
(2)当杂填土加到某级荷载时,浸水、变形剧增,有湿陷性。
(3)填筑年代是评定杂填土的一个重要指标。填土层的密实度随年代而增加,但随外界因素如雨水、填土顶上的随机荷载等有较大的变化。通常,砂性杂填土的填筑年代在5年以上,黏性杂填土则需更多时间,才能粗略地认为填土层自身压密已趋于稳定。
另外,饱和松散粉细砂(包括部分粉土)也应属于软弱地基范畴,在动力荷载(机械振动、地震等)重复作用下将产生液化,基坑开挖时也会产生管涌。
对软弱地基勘察时,应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况。对冲填土,尚应了解排水固结条件;对杂填土,尚应查明堆载历史,明确自重下稳定性和湿陷性等基本因素。
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