软土及其工程特性ppt课件

1软土一般工程特性软土一般工程特性2软土的定义软土的定义软土一般工程特性软土一般工程特性n软土软土，soft clay（软粘土），在我国的几种规范里面都有（软粘土），在我国的几种规范里面都有很相似的定义：很相似的定义：q岩土工程名词术语标准岩土工程名词术语标准（GB/T50279-98）：软粘土，天然含）：软粘土，天然含水量高，呈软塑到流塑状态，具有压缩性高、强度低等特点的粘土。水量高，呈软塑到流塑状态，具有压缩性高、强度低等特点的粘土。q建筑岩土工程勘察基本术语标准建筑岩土工程勘察基本术语标准（JGJ84-92）：软土，天然）：软土，天然含水量大、压缩性高、承载力低、软塑到流塑状态的粘性土。含水量大、压缩性高、承载力低、软塑到流塑状态的粘性土。q岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范（GB50021-2001）：天然孔隙比大于或等）：天然孔隙比大于或等于于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、，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。淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。3淤泥、淤泥质土是指静水或缓慢流水环境中沉积，经生淤泥、淤泥质土是指静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学作用形成的粘性土。物化学作用形成的粘性土。当天然当天然 、天然、天然 ，且含有机质时，且含有机质时称为淤泥。称为淤泥。当天然当天然 、，且含有机质时称为，且含有机质时称为淤泥质土。淤泥质土。当土的灼烧量大于当土的灼烧量大于5%5%时，称为有机质土。时，称为有机质土。当土的灼烧量大于当土的灼烧量大于60%60%时，称为泥炭。时，称为泥炭。L1.5e 1.01.5eL软土一般工程特性软土一般工程特性4软土成因类型软土成因类型1)滨海沉积滨海相、泻湖相、三角洲相等。滨海沉积滨海相、泻湖相、三角洲相等。2)湖泊沉积湖相、三角洲相。湖泊沉积湖相、三角洲相。3)河滩沉积河漫相、牛轭湖相。河滩沉积河漫相、牛轭湖相。4)沼泽沉积泻湖相。沼泽沉积泻湖相。软土一般工程特性软土一般工程特性5我国软土的成因类型我国软土的成因类型 在世界范围内，软土主要分布于沿海和河流三角洲地在世界范围内，软土主要分布于沿海和河流三角洲地区。我国的长三角和珠三角以及许多沿海地区，内陆河区。我国的长三角和珠三角以及许多沿海地区，内陆河流的冲积平原是软土的主要分布区域，例如上海、深圳、流的冲积平原是软土的主要分布区域，例如上海、深圳、福州等城市是典型的软土地区。软土是水流作用下的近福州等城市是典型的软土地区。软土是水流作用下的近代细粒沉积物，按具体的水流作用的不同有分为不同的代细粒沉积物，按具体的水流作用的不同有分为不同的成因类型，主要有以下三大类：成因类型，主要有以下三大类：q沿海软土沿海软土q内陆软土内陆软土q湖相沉积和沼泽相沉积软土湖相沉积和沼泽相沉积软土软土一般工程特性软土一般工程特性61.沿海软土沿海软土：主要是三角洲相：主要是三角洲相沉积的软土，其次是滨海相沉积的软土，其次是滨海相和泻湖相等成因的软土。当和泻湖相等成因的软土。当河流流入海洋时，流速急剧河流流入海洋时，流速急剧减小，使得沉积物在河口大减小，使得沉积物在河口大量聚集，这种堆积在陆相和量聚集，这种堆积在陆相和海相边界上的沉积物就形成海相边界上的沉积物就形成了三角洲。三角洲相沉积的了三角洲。三角洲相沉积的软土，主要特点是厚度较大，软土，主要特点是厚度较大，粘性土和砂土或粉土相间成粘性土和砂土或粉土相间成层，土层厚度和工程性质一层，土层厚度和工程性质一般比较均匀。般比较均匀。软土一般工程特性软土一般工程特性72.内陆软土：内陆软土：在内陆地区，在内陆地区，河流相沉积软土沿江河分河流相沉积软土沿江河分布非常广泛，主要是由于布非常广泛，主要是由于河流改道泛滥期形成的沉河流改道泛滥期形成的沉积物和河岸沉积物构成的积物和河岸沉积物构成的冲积平原。这种沉积物都冲积平原。这种沉积物都具有层理和纹理特征，有具有层理和纹理特征，有时夹细砂层，分布范围比时夹细砂层，分布范围比较小，土层厚度变化比较较小，土层厚度变化比较大，一般不会遇到很厚的大，一般不会遇到很厚的均匀粘土层。均匀粘土层。软土一般工程特性软土一般工程特性83.湖相沉积和沼泽相沉积湖相沉积和沼泽相沉积软土软土：湖相沉积物是沉积：湖相沉积物是沉积物中成分变化最大的，通常物中成分变化最大的，通常含有大量的粘土颗粒，但在含有大量的粘土颗粒，但在湖的边缘处沉积物一般是较湖的边缘处沉积物一般是较粗的颗粒。沼泽相软土是由粗的颗粒。沼泽相软土是由于低洼积水，喜水植物滋生，于低洼积水，喜水植物滋生，经年淤积，逐渐衰退形成的，经年淤积，逐渐衰退形成的，常常以泥炭沉积为主，夹有常常以泥炭沉积为主，夹有腐泥和砂层。腐泥和砂层。软土一般工程特性软土一般工程特性9软土的分布和层理软土的分布和层理1)软土的分布软土的分布分布区域：在我国大多分布在分布区域：在我国大多分布在沿海地区沿海地区（东海、黄海、（东海、黄海、渤海、南海等，如上海、天津、宁波、温州等）、渤海、南海等，如上海、天津、宁波、温州等）、内内陆平原陆平原（长江中下游、淮河平原、松辽平原等，洞庭（长江中下游、淮河平原、松辽平原等，洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周等）和湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周等）和山区山区（昆明的（昆明的滇池地区、贵州六盘水地区等）也有分布。滇池地区、贵州六盘水地区等）也有分布。厚度变化大：几米几十米。厚度变化大：几米几十米。2)软土的层理构造软土的层理构造二元结构二元结构指厚度变化较大的地区，地表一般有一个指厚度变化较大的地区，地表一般有一个13m的的硬壳层硬壳层，其下为其下为530m的饱和软土（上海市一般为的饱和软土（上海市一般为2045m）。）。软土一般工程特性软土一般工程特性10软土的一般物理力学特性软土的一般物理力学特性 软土通常赋存于排水不畅的地势低洼环境中，未经软土通常赋存于排水不畅的地势低洼环境中，未经固结与成岩化作用，颗粒间结合较为松散，以流塑状态固结与成岩化作用，颗粒间结合较为松散，以流塑状态为主，局部呈软塑状态。其主要细粒成分除有与粘土相为主，局部呈软塑状态。其主要细粒成分除有与粘土相同成分的伊利石、高岭石、蒙脱石等硅铝酸盐岩、碳酸同成分的伊利石、高岭石、蒙脱石等硅铝酸盐岩、碳酸盐岩的风化淋滤残留物外，还在不同程度上含有有机质、盐岩的风化淋滤残留物外，还在不同程度上含有有机质、腐殖质。各地软土虽然成因有所不同，却有一些共同的腐殖质。各地软土虽然成因有所不同，却有一些共同的物理力学特性，表现在：物理力学特性，表现在：软土一般工程特性软土一般工程特性11n1.天然含水量高、孔隙比大。根据统计，软土的含水量天然含水量高、孔隙比大。根据统计，软土的含水量一般为一般为3580，孔隙比为，孔隙比为12。n2.压缩性高，属高压缩性土。软土的压缩系数压缩性高，属高压缩性土。软土的压缩系数l-2在在0.51.5MPa0.51.5MPa-1-1之间，有些高达之间，有些高达4.5MPa4.5MPa-1-1，且其压缩性，且其压缩性往往往随着液限的增大而增加。往随着液限的增大而增加。n3.抗剪强度低。软土的天然不排水抗剪强度一般小于抗剪强度低。软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kPa。其变化范围约在。其变化范围约在525kPa。n4.透水性差。软土的渗透系数一般在透水性差。软土的渗透系数一般在10-5-5至至10-8-8mms 之间。之间。n5.固结系数小，排水固结时间长，在加荷初期往往出现固结系数小，排水固结时间长，在加荷初期往往出现较高的孔隙水压力。较高的孔隙水压力。软土一般工程特性软土一般工程特性12n6.具有触变性。一旦受到扰动具有触变性。一旦受到扰动(振动、搅拌或搓揉等振动、搅拌或搓揉等)，其，其絮状结构受到破坏，土的强度显著降低，甚至呈流动状态。絮状结构受到破坏，土的强度显著降低，甚至呈流动状态。特别是滨海相的软土。特别是滨海相的软土。n7.流变性显著。其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的流变性显著。其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的0.4倍倍0.8倍。倍。n8.承载力低。地基承载力一般为承载力低。地基承载力一般为20 kPa100 kPa，不进行，不进行地基加固处理很难满足工程需要。地基加固处理很难满足工程需要。n9.不均匀性。受沉积环境的影响，软土层中夹薄层粉土、不均匀性。受沉积环境的影响，软土层中夹薄层粉土、粘性土或粉细砂透境体，水平和垂向不均匀，各向异性明粘性土或粉细砂透境体，水平和垂向不均匀，各向异性明显，物理力学性质相差较大。显，物理力学性质相差较大。软土一般工程特性软土一般工程特性13软土的工程性质软土的工程性质1)触变性触变性：原状土受振动以后，破坏了结构连接，降低了：原状土受振动以后，破坏了结构连接，降低了土的强度或很快地使土变成稀释状态。用灵敏度土的强度或很快地使土变成稀释状态。用灵敏度 （指土（指土的性质受结构扰动影响而改变的特性，的性质受结构扰动影响而改变的特性，）表示）表示。我。我国东南沿海软土的灵敏度约为国东南沿海软土的灵敏度约为410，属高灵敏土。，属高灵敏土。后果：后果：软土地基侧向滑动、沉降及基底在两侧挤出软土地基侧向滑动、沉降及基底在两侧挤出等。例如：绍兴引水工程。等。例如：绍兴引水工程。utuqSqtS2)流变性：流变性：软土在剪应力作用下发生缓慢而长期的剪切变软土在剪应力作用下发生缓慢而长期的剪切变形（不同于排水固结）。形（不同于排水固结）。后果后果：对地基沉降有较大影响，对斜坡、堤岸、码：对地基沉降有较大影响，对斜坡、堤岸、码头等地基稳定不利。例如：上海展览馆。头等地基稳定不利。例如：上海展览馆。143)高压缩性高压缩性：属高压缩性土，：属高压缩性土，大部分压缩变形发生在垂直大部分压缩变形发生在垂直压力压力100 kPa左右。左右。后果后果：建筑物沉降量大。：建筑物沉降量大。4)低强度低强度：因具有上述特性，地基强度很低，其不排水抗：因具有上述特性，地基强度很低，其不排水抗剪强度均在剪强度均在20 kPa以下。以下。后果：后果：承载力低（一般小于承载力低（一般小于100 kPa）。）。5)低透水性低透水性：透水性弱，不利地基排水固结：透水性弱，不利地基排水固结。后果：后果：沉降延续时间长。沉降延续时间长。6)不均匀性不均匀性因沉积环境变化，常夹有厚薄不等的粘土层，因沉积环境变化，常夹有厚薄不等的粘土层，且夹粉细砂透镜体，使地层在垂直和水平分布上不均匀。且夹粉细砂透镜体，使地层在垂直和水平分布上不均匀。后果：后果：易产生差异沉降。易产生差异沉降。15q软土软土q+冲填土冲填土+杂填土杂填土软弱土层构软弱土层构成的地基成的地基软土地基软土地基软土一般工程特性软土一般工程特性16冲填土冲填土(吹填土吹填土)：是在整治和疏通江河时，用挖泥船是在整治和疏通江河时，用挖泥船或泥浆泵把江河或港湾底部的泥砂用水力冲填或泥浆泵把江河或港湾底部的泥砂用水力冲填(吹填吹填)形成的形成的沉积土。冲填土的物质成分比较复杂，如以粉土、粘土为主，沉积土。冲填土的物质成分比较复杂，如以粉土、粘土为主，则属于欠固结的软弱土，而主要由中砂粒以上的组颗粒组成则属于欠固结的软弱土，而主要由中砂粒以上的组颗粒组成的，则不属于软弱土。的，则不属于软弱土。杂填土杂填土：一般是覆盖在城市地表的人工杂物，包括瓦一般是覆盖在城市地表的人工杂物，包括瓦片砖块等建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等。其主要特性片砖块等建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等。其主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差。是强度低、压缩性高和均匀性差。软土一般工程特性软土一般工程特性17研究意义研究意义q软土不是良好的土质软土不是良好的土质q软土地基对于土木工程有很大的危害性软土地基对于土木工程有很大的危害性保证软土的承载力和变形沉降等保证软土的承载力和变形沉降等工程特工程特性性软基处理方法软基处理方法软土一般工程特性软土一般工程特性18u塔体倾斜的主要原因：建塔体倾斜的主要原因：建在软粘土和粉砂相夹杂的软在软粘土和粉砂相夹杂的软土地基之上，而软土的厚度土地基之上，而软土的厚度不均匀，从而造成了沉降的不均匀，从而造成了沉降的不均。不均。u比萨斜塔不倒的原因：当比萨斜塔不倒的原因：当兴建至第四层（约兴建至第四层（约29m）时）时因倾斜停工，将近一个世纪因倾斜停工，将近一个世纪以后又继续开工，长期的停以后又继续开工，长期的停工使得软土产生了比较好的工使得软土产生了比较好的固结。固结。比萨斜塔比萨斜塔软土一般工程特性软土一般工程特性19 墨西哥市艺术宫墨西哥市艺术宫 是一座是一座巨型的巨型的 具有纪念性的早期具有纪念性的早期 建筑，于建筑，于1904年落年落 成。该市处于四面成。该市处于四面 环山的盆地中，古环山的盆地中，古代原是一个大湖泊，因此沉积着大量的软土。地表为人工填土代原是一个大湖泊，因此沉积着大量的软土。地表为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度与砂夹卵石硬壳层，厚度5m；其下为超高压缩性淤泥，天然；其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达孔隙比高达712，天然含水量高达，天然含水量高达150%600%，为世界罕，为世界罕见的软弱土，层厚达见的软弱土，层厚达25m。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量竟高达量竟高达4m。临近的公路下沉。临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高，公路路面至艺术宫门前高差达差达2m。参观者需步下。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术宫。这级台阶，才能从公路进入艺术宫。这是地基沉降最严重的典型实例。是地基沉降最严重的典型实例。软土一般工程特性软土一般工程特性20（墨西哥城）地基的沉降及不均匀沉降软土一般工程特性软土一般工程特性21墨西哥的宫殿墨西哥的宫殿22江中高速江中高速u位于珠三角平原，沿线工程地质条件较差，全线均处于软位于珠三角平原，沿线工程地质条件较差，全线均处于软土段，淤泥质软土层最大厚度米，平均厚度达米，土段，淤泥质软土层最大厚度米，平均厚度达米，土质含水量大，强度低，全线均为软基和桥梁构造物，施土质含水量大，强度低，全线均为软基和桥梁构造物，施工难度大。工难度大。u措施：大量采用深层软基处理保证公路的安全畅通措施：大量采用深层软基处理保证公路的安全畅通软土一般工程特性软土一般工程特性23上海锦江饭店高上海锦江饭店高15层，是上海市早期层，是上海市早期的高层建筑，地基是深厚的淤泥质土，的高层建筑，地基是深厚的淤泥质土，压缩性大。压缩性大。解放初期，锦江饭店大门朝北，由解放初期，锦江饭店大门朝北，由长乐路进入饭店要上几个台阶，长乐路进入饭店要上几个台阶，1979年年9月一层的室内地坪比长乐路室外月一层的室内地坪比长乐路室外地面反而低地面反而低5台阶，地基沉降量达台阶，地基沉降量达150cm。由于锦江饭店上部结构采用钢结构，由于锦江饭店上部结构采用钢结构，虽然地基严重下沉，未发现开裂事故。虽然地基严重下沉，未发现开裂事故。但是一层的门窗约一半沉入地面下，但是一层的门窗约一半沉入地面下，一层房间变成半地下室，无法正常使一层房间变成半地下室，无法正常使用用。软土一般工程特性软土一般工程特性24 天津市人民会堂办公楼为两层楼房，天津市人民会堂办公楼为两层楼房，工程建成，使用正常。工程建成，使用正常。1984年年7月在人民会堂办公楼两侧，新月在人民会堂办公楼两侧，新建天津市科学会堂学术楼，为建天津市科学会堂学术楼，为6层大楼，层大楼，与人民会堂办公楼外墙净距仅与人民会堂办公楼外墙净距仅30cm。1984年底，人民会堂办公楼西侧北年底，人民会堂办公楼西侧北墙发现裂缝。此后裂缝不断加长、展墙发现裂缝。此后裂缝不断加长、展宽。宽。l 986年年7月人民会堂办公楼墙体开月人民会堂办公楼墙体开裂极其严重。裂极其严重。分析原因：新建天津市科学会堂学术楼分析原因：新建天津市科学会堂学术楼附加应力扩散至人民会堂办公楼西侧软附加应力扩散至人民会堂办公楼西侧软弱地基，引起严重下沉所致。这是相邻弱地基，引起严重下沉所致。这是相邻荷载影响导致事故的最典型的实例。荷载影响导致事故的最典型的实例。事故处理采用事故处理采用“桩基托换法桩基托换法”软土一般工程特性软土一般工程特性25软土具有强度低、压缩性较高和渗透性较差等特软土具有强度低、压缩性较高和渗透性较差等特性，必须重视地基的变形和稳定问题，如果不作任性，必须重视地基的变形和稳定问题，如果不作任何处理，一般不能承受较大的建筑物荷载。何处理，一般不能承受较大的建筑物荷载。26软土地基评价软土地基评价1)稳定性评价稳定性评价遇下列情况时应评价地基的稳定性：遇下列情况时应评价地基的稳定性：当当“建物建物”离河岸、池塘、海岸等边坡较近时，应离河岸、池塘、海岸等边坡较近时，应评价软土侧向挤出或滑移的可能性。评价软土侧向挤出或滑移的可能性。当地基受力范围内有顶面倾斜的基岩或硬土层，应当地基受力范围内有顶面倾斜的基岩或硬土层，应评价软土沿该面产生滑移的可能性。评价软土沿该面产生滑移的可能性。当场地位于强震区，应分析场地和地基的地震效应当场地位于强震区，应分析场地和地基的地震效应饱和砂土、粉土液化判别、场地稳定性和震陷的可饱和砂土、粉土液化判别、场地稳定性和震陷的可能性评定能性评定水文地质条件变化较大时，分析其对地基和稳定性水文地质条件变化较大时，分析其对地基和稳定性的影响的影响浅层含沼气的地基，分析沼气逸出时对地基稳定性浅层含沼气的地基，分析沼气逸出时对地基稳定性和变形的影响和变形的影响272)地基承载力地基承载力 软土地区浅基础的地基承载力受变形控制，因此要综软土地区浅基础的地基承载力受变形控制，因此要综合考虑地基土、基础和上部结构的相互作用，理论与地区经合考虑地基土、基础和上部结构的相互作用，理论与地区经验相结合。验相结合。软土地区（上海、天津、福建、浙江等）规范推荐的软土地区（上海、天津、福建、浙江等）规范推荐的计算公式。计算公式。双层土地基的承载力公式。双层土地基的承载力公式。原位测试确定静载、静探、旁压、十字板等原位测试确定静载、静探、旁压、十字板等283)地基沉降地基沉降 icsicsSSSSSSS 总沉降式中瞬时沉降；固结沉降；次固结沉降。次固结沉降固结沉降瞬时沉降总沉降294)软土地基强度和变形评价注意事项软土地基强度和变形评价注意事项（1）不宜用单一方法计算确定，应采取原位测试、理）不宜用单一方法计算确定，应采取原位测试、理论计算及地区经验相结合的综合方法确定。论计算及地区经验相结合的综合方法确定。（2）评价时应考虑下列因素：）评价时应考虑下列因素：软土的物理力学性质及取样技术、试验方法等；软土的物理力学性质及取样技术、试验方法等；软土的形成条件，成层特点、均匀性、应力历史、软土的形成条件，成层特点、均匀性、应力历史、地下水及其变化。地下水及其变化。上部结构类型、刚度，对不均匀的敏感性，荷载上部结构类型、刚度，对不均匀的敏感性，荷载性质、大小及分布特征；性质、大小及分布特征；基础的类型、尺寸、埋深和刚度等；基础的类型、尺寸、埋深和刚度等；施工方法、工序及加荷速率对软土性质的影响。施工方法、工序及加荷速率对软土性质的影响。30几个软土地基工程问题几个软土地基工程问题1)桩的负摩阻力桩的负摩阻力产生于下列情况：产生于下列情况：桩穿过欠固结的软粘土或新填土，支承于较硬土层或桩穿过欠固结的软粘土或新填土，支承于较硬土层或岩层上；岩层上；桩周围地面上有较大面积堆载或新填土；桩周围地面上有较大面积堆载或新填土；地下水位下降，使土中有效应力增大，引起桩周围土地下水位下降，使土中有效应力增大，引起桩周围土的压缩下沉；的压缩下沉；排土桩施工时，使桩周土体发生隆起及孔隙水压力升排土桩施工时，使桩周土体发生隆起及孔隙水压力升高，施工结束后，桩周土发生重固结下沉。高，施工结束后，桩周土发生重固结下沉。312)软土土体稳定性分析软土土体稳定性分析在软土地基上填筑土堤或房屋建筑最危险的阶段是施工在软土地基上填筑土堤或房屋建筑最危险的阶段是施工刚结束；刚结束；在软土地基上挖方工程最危险的不是施工刚结束，而是在软土地基上挖方工程最危险的不是施工刚结束，而是开挖后相当长时间。由于卸荷产生的负超孔压逐渐消散，土开挖后相当长时间。由于卸荷产生的负超孔压逐渐消散，土的抗剪强度逐渐降低；的抗剪强度逐渐降低；天然软土边坡（蠕变）天然软土边坡（蠕变）土坡稳定受软土长期强度控土坡稳定受软土长期强度控制（上海经验：固快为制（上海经验：固快为60%80%）323)基坑开挖的变形问题基坑开挖的变形问题基坑隆起：理论公式、经验公式基坑隆起：理论公式、经验公式支挡结构的变形支挡结构的变形坑外地表沉降坑外地表沉降（a）小变形（）小变形（50mm）属于正常变形，一般属于正常变形，一般“建建物物”可能有裂缝，但对主体结构无影响；可能有裂缝，但对主体结构无影响；（b）中等变形（）中等变形（50100mm）一般一般“建物建物”有裂有裂缝，地下管线要维修；缝，地下管线要维修；（c）大变形（）大变形（100mm）（见图）（见图）33B1/2BH危险区中等危险区稳定区基坑外地表沉降示意图基坑外地表沉降示意图344)软土中土坡稳定问题软土中土坡稳定问题简化的简化的Bishop法法5)软土的地震特性软土的地震特性深厚软土场地在远震作用下的地面运动比坚硬地基深厚软土场地在远震作用下的地面运动比坚硬地基要强烈好几倍，震害大。要强烈好几倍，震害大。上海地区上部的土层主要起放大作用，而夹在两个上海地区上部的土层主要起放大作用，而夹在两个砂层间的深层粘性土有砂层间的深层粘性土有“隔震隔震”作用。作用。深厚软土有低通滤波作用（高频滤，低频通过）。深厚软土有低通滤波作用（高频滤，低频通过）。