道路養(yǎng)護(hù)與管理專業(yè)教學(xué)工程地質(zhì)云南交通公路李昆64課件

道路養(yǎng)護(hù)與管理專業(yè)教學(xué)資源庫工程地質(zhì)

主講人：云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院公路學(xué)院

李昆目錄Contents01特殊性巖土的定義02《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范中的特殊性巖土第一講

一、特殊性巖土的定義

在《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJC20--2011）第2.1.11中，特殊性巖土的定義：具有特殊的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和工程特性的巖土的統(tǒng)稱，包括黃土、凍土、膨脹性巖土、鹽漬土、軟土、花崗巖殘積土、填土和紅黏土等。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJC20--2011）第8章特殊性巖土中，具體列出了八種特殊性巖土，即：1黃土，2凍土，3膨脹性巖土，4鹽漬土，5軟土，6花崗巖殘積土，7填土，8紅黏土。我們分兩次課程加以學(xué)習(xí)。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）1、黃土：《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJC20-2011）第8.1.1條做如下規(guī)定：第四紀(jì)以來在干旱和半于旱地區(qū)形成，具有以下特征的土，應(yīng)定名為黃土：①顏色為淡黃、灰黃、黃褐、棕褐或棕紅色。②顆粒組成以粉粒（0.075～0.005mm)為主，一般不含粗顆粒，富含碳酸鈣，常形成鈣質(zhì)結(jié)核。③具多孔性，一般肉眼可見大孔隙、蟲孔等?？紫侗纫话銥?.7～1.2。④土質(zhì)均勻、無層理，有堆積間斷的剝蝕面和埋藏的古土壤層。⑤具垂直節(jié)理，邊坡在天然狀態(tài)下能保持直立。⑥表層多具濕陷性，易產(chǎn)生潛蝕形成陷穴或落水洞。具有上述大部分特征，含層理、顆粒組成比較復(fù)雜（含礫石、砂等）的土，應(yīng)定名為黃土狀土。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（1）黃土的成因：主要有風(fēng)成說、水成說和風(fēng)化殘積說三種觀點(diǎn)，其中以風(fēng)成說為主流，即：黃土是指在地質(zhì)時代中的第四紀(jì)期間，以風(fēng)力搬運(yùn)的黃色粉砂質(zhì)土狀沉積物。

在塑性圖分類中，黃土屬于低液限黏土，符號為：CLY。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（2）黃土地貌：是指第四紀(jì)時期形成的，受水力、風(fēng)力、重力、人為作用等侵蝕的陸相淡黃色粉砂質(zhì)土狀堆積物。

黃土侵蝕的地貌特征是溝谷眾多、地面破碎。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（3）黃土地貌的分布：我國黃河中下游的陜西北部、甘肅中部和東部、寧夏南部和山西西部是我國黃土分布最集中的地區(qū)，不僅分布面積廣，而且厚度大(最厚可達(dá)200m)，且大部分黃土具有濕陷性。這個地區(qū)的平均海拔較高，故稱為黃土高原?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（4）黃土的工程地質(zhì)特性：在天然含水量情況下，一般呈堅硬或者硬塑狀態(tài)，但遇水浸濕后，在上覆土的自重應(yīng)力作用下，或者在上覆土的自重應(yīng)力與外荷引起的附加應(yīng)力的共同作用下，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞并產(chǎn)生顯著附加下沉，導(dǎo)致建筑物破壞，黃土是濕陷性土類的典型代表。在濕陷性黃土地區(qū)修筑渠道初次放水時就產(chǎn)生地面下沉。兩岸出現(xiàn)與渠道平行的裂縫；管道漏水后由于自重濕陷可導(dǎo)致管道折斷；路基受水后由于自重濕陷而發(fā)生局部嚴(yán)重坍塌；地基土的自重濕陷往往使建筑物發(fā)生很大的裂縫或使磚墻傾斜，甚至使一些很輕的建筑物也受到破壞；《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）

黃土沒遇水時強(qiáng)度較高，遇水就會濕陷，濕陷性黃土給公路造成極大危害。路基失穩(wěn)、開裂、沉降和防排水失效，橋梁岸坡坍塌、樁基外露，隧道拱頂沉降、隧道道面隆起等，都是黃土地區(qū)公路典型病害，嚴(yán)重影響行車安全。①黃土洞穴對路基、路面的破壞：309國道K2115+100路基陷穴黃土洞穴對路基、路面的破壞

②黃土濕陷引起公路路面沉降：

高填方路段的邊溝斷裂引起路塹沉陷

309國道K1788+500處公路路面沉降

③黃土洞穴對路堤邊坡的破壞312國道路堤邊坡陷穴導(dǎo)致路堤失穩(wěn)后引起路基破壞（定西大山川）

312國道K1928+660跌穴造成排水槽斷裂懸空排水槽前端跌穴對路堤邊坡的破壞（藍(lán)色虛線為迭穴后退可能造成的破壞）寧夏S101省道K321+630陷穴造成老公路（下部平臺）毀壞

④黃土洞穴對排水設(shè)施及其它附屬設(shè)施的破壞312國道見到的因暗穴和陷穴造成的邊溝沉陷和斷裂312國道K1973+820處由于黃土暗穴及雨水作用造成排水渠毀壞

甘肅合水—西峰公路K32邊溝斷裂后使路肩塌陷《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（5）黃土濕陷性的判定：黃土是否具有濕陷性，以及濕陷性的強(qiáng)弱程度如何，應(yīng)按原狀試樣在某一給定的壓力作用下，土體浸水后的濕陷系數(shù)δs來衡量。

按照濕陷系數(shù)的大小，黃土濕陷性評價為：

①當(dāng)δs＜0.015時，為非濕陷性黃土；

②當(dāng)δs≥0.015時，為濕陷性黃土?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（6）黃土地區(qū)地質(zhì)選線應(yīng)符合下列規(guī)定：①路線應(yīng)避開濕陷性黃土強(qiáng)烈發(fā)育地帶。無法避開時，應(yīng)選擇地表排水條件好、地層單一、土質(zhì)均勻、濕陷性黃土厚度較小的位置通過。②黃土塬、梁、峁和丘陵地區(qū)的路線，宜選擇地形完整、山坡穩(wěn)定的位置布線，避開地形零亂、溝谷深切、沖溝發(fā)育等侵蝕強(qiáng)烈地帶。③黃土溝、梁相間地帶，應(yīng)結(jié)合填挖高度進(jìn)行橋梁與高填路堤、隧道與深路墅方案比選。④沿溪線應(yīng)利用寬谷階地，且應(yīng)遠(yuǎn)離河岸或階地缺失的高陡岸坡。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）⑤路線應(yīng)避開滑坡、崩塌、陷穴、泥流、人為坑洞等不良地質(zhì)發(fā)育地段。⑥橋位應(yīng)避開谷坡零亂、河岸不穩(wěn)及山坡變形較多的地段。⑦隧道應(yīng)選擇在原、梁頂面平整或地形突起，地表排水條件好，地層單一、土質(zhì)均勻的位置通過，避開陷穴、落水洞發(fā)育，地表和地下水豐富的部位。隧道的進(jìn)出口應(yīng)選擇在山體穩(wěn)定，無滑坡、崩塌等不良地質(zhì)發(fā)育的位置?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）2、凍土：在《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJC20--2011）8.2.1條中，具有負(fù)溫和零溫度并含有冰的土（巖）,應(yīng)定為凍土。凍土巖芯《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（1）凍土的分類：在《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJC20--2011）8.2.3條中：根據(jù)凍結(jié)狀態(tài)的持續(xù)時間，分為多年凍土；隔年凍土；季節(jié)凍土三種類型。①季節(jié)性凍土：指冬季凍結(jié)，夏季全部融化的特殊土。一般指分布在長江以北的高緯度凍土。主要工程地質(zhì)問題為凍脹融沉特性。②多年凍土：凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)兩年以上，甚至百年不化的凍土?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（2）凍土的分布：凍土一般分布于高緯度和高海拔地區(qū)。①高緯度凍土：滿洲——牙克石——黑河以北（大小興安嶺）→由北向南漸滅。②高原凍土：青藏高原，西部高山區(qū)?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）參考資料：新的凍土圖將我國凍土分為幾下幾類：（1）高緯度多年凍土（2）高海拔多年凍土（3）高原多年凍土（4）高山多年凍土（5）中深季節(jié)凍土：可能達(dá)到的最大季節(jié)凍結(jié)深度>1m；（6）淺季節(jié)凍土：可能達(dá)到的最大季節(jié)凍結(jié)深度<1m；（7）瞬時凍土：保存時間不足一個月（8）非凍土?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（3）凍土的工程地質(zhì)問題：凍土對工程建筑的危害主要表現(xiàn)為凍脹和融沉作用。即在凍結(jié)狀態(tài)時,雖然壓縮性變小并具有較高強(qiáng)度,但在凍結(jié)過程中產(chǎn)生體積膨脹,形成地面隆起和地基鼓脹；凍土融化后,巖土中冰屑的骨架支撐作用消失,導(dǎo)致體積縮小,地基承載力降低,壓縮性增大,巖土體下沉陷落。凍土作為建筑工程地基時,因凍脹融沉的反復(fù)活動,可使房屋、橋梁、涵洞等建筑沉陷、開裂、傾倒,鐵路、公路凹凸不平,甚至局部陷落,威脅交通與運(yùn)輸安全?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的不良地質(zhì)（上）3、膨脹性巖土定義：一種具有特殊變形性質(zhì)的高塑性粘性土，其體積隨含水量地增加而膨脹，隨含水量減少而收縮，并且這種作用循環(huán)可逆，具有這種膨脹和收縮性的巖土，稱為膨脹性巖土，且蒙脫石含量越多，膨脹性越強(qiáng)烈?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（1）成因和分布：風(fēng)化的粘土礦物被流水帶到東南部河流中下游沉積。當(dāng)?shù)V物成分為蒙脫石、伊犁石時為膨脹土。主要分布在太行山——秦嶺——四川盆地西緣——云南下關(guān)這一線的東南邊。在塑性圖分類中，膨脹土屬于高液限黏土，符號為：CHE?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（2）膨脹土的主要工程特性：①膨脹性巖土失水干燥時質(zhì)地堅硬，易脆裂，具有明顯的垂直和水平裂隙，裂隙面開張光滑，隨深度的增加裂隙數(shù)量和開張寬度逐漸減小以至消失；土浸水后裂隙回縮變窄或閉合，故又稱為“裂隙粘土”。膨脹土的脹縮性會導(dǎo)致建筑物開裂和損壞，并造成坡地建筑場地崩塌、滑坡、地裂等嚴(yán)重的不穩(wěn)定因素?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）

②膨脹土工程變化特性：

a、膨脹：邊坡及洞室鼓脹c、收縮:邊坡開裂、地基沉降量大

邊坡滑塌（吸水后粘聚力為0，內(nèi)摩擦角只有幾度）b、強(qiáng)度降低:地基下沉和側(cè)鼓，并產(chǎn)生不均勻沉降基床翻漿唧泥《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的不良地質(zhì)（上）4、鹽漬土的定義：在《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJC20--2011）第8.4.1條規(guī)定：地表以下1米深度范圍內(nèi)的土層，當(dāng)其易溶鹽的平均含量大于0.3%,具有融陷、鹽脹等特性時，應(yīng)判定為鹽漬土。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（1）鹽漬土的分布：在我國蘇北、渤海沿岸、松遼平原、河南、山西、內(nèi)蒙、甘肅、青海、新疆等地均有所分布。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（2）鹽漬土的分類：按不同的形成環(huán)境分為三類，濱海鹽漬土；沖積平原鹽漬土；內(nèi)陸鹽漬土。鹽漬土的分類③內(nèi)陸鹽漬土：②沖積平原鹽漬土：因河床抬高、修建水庫等使地下水抬高，造成沿岸地區(qū)土的鹽漬化。①濱海鹽漬土：由海水淹漬，經(jīng)過蒸發(fā)，鹽分殘留于地表而形成。在內(nèi)陸盆地，易溶鹽由地表徑流或地下水帶往低處，在干旱或半干旱地區(qū)析出形成鹽漬土?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（3）鹽漬土中的易溶鹽類主要有三種：氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽土中常見的易溶鹽類氯鹽：氯鹽具有很大的溶解度和吸濕性，且蒸發(fā)性弱，能使土中保持一定的水分，促

使土粒有較好的膠結(jié)，其強(qiáng)度反較一般土高。在干旱地區(qū)（如柴達(dá)木盆地）用

氯鹽漬土填筑路基，易于夯實(shí)；在潮濕的雨季，氯鹽漬土回潮，土體過分飽水，

易發(fā)生路基翻漿冒泥的病害。硫酸鹽：沒有吸濕性，只在結(jié)晶時吸收少量水分，體積增大（鹽脹）；失水時脫水崩解，體積縮小。硫酸鹽體積變化會導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，變得十分松散。碳酸鹽：水溶液有很大的堿性反應(yīng)；鈉鹽會增加粘性土的塑性和粘性，鈣鹽、鎂鹽能分散粘土膠體顆粒。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（4）鹽漬土的形成過程：礦化度較高的地下水，沿著土層中的毛細(xì)孔隙上升到地表或接近于地表，經(jīng)蒸發(fā)作用后，水中鹽分析出，聚集于地面下1.5m深（少數(shù)可達(dá)4米）的土層中而形成鹽漬土，向深部逐漸減小?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（5）鹽漬土對工程的影響：①土的鹽漬化使土層疏松，冬季的土體膨脹，雨季時則強(qiáng)度降低，在潮濕狀態(tài)時，含鹽越大，承載力越低。含鹽量高時不易壓實(shí)。②鹽漬土對路基工程的影響：在干旱地區(qū)，氯鹽的吸濕、保濕及膠結(jié)作用有利于路基的穩(wěn)定；在潮濕狀態(tài)下，易溶鹽的狀態(tài)變化導(dǎo)致路基翻漿、坍陷而失去穩(wěn)定性。硫酸鹽的鹽脹作用會使路基疏松，強(qiáng)度降低。《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的特殊性巖土（上）（5）鹽漬土對工程的影響：③鹽漬土對建筑材料的影響：

a、氯