特殊岩土工程地质条件特性分析

常青

摘要：随着科技和社会的发展和进步，各种工程和建筑的建造等都需要对土地进行开发和施工，所以在现在，对于岩土工程的勘察也是非常重要的一个环节。对于软土、黄土、膨胀土等多种特殊岩土，要进行仔细的勘察。本文就湿陷性黄土、膨胀土以及软土这三大类特殊地质进行工程地质条件特性分析。

关键词：特殊岩土;地质条件;特性

引言

岩土的概念是一种组合，即地面土层中的任何岩土混合物。当岩土中含有特殊的物质，或者岩土的内部结构和物理性质不同于其他普通岩土时，这种特殊性质就是特殊的地质性质。在特殊的岩土中，有些极易引起施工现场的地质灾害。这些破坏性的特殊岩土类型包括软土、冻土、红钻石土、黄土和泥炭土。在实际施工前，必须对实际作业场地的岩土性质进行详细的工程勘察，为后续施工做好准备。

一、特殊岩土工程地质概述

在我国，甚至在世界各地，都会或多或少地出现一些特殊的岩土工程地质问题。很难保证施工区域的土壤质量完全符合要求。因此，工程建设中埋下了一些隐患，给实际工程过程带来了麻烦。这就要求相关工程人员调查实际施工周围环境中的土壤性质和土质条件，熟悉这些特殊岩土的工程地质条件，从而设计出合适、合理的施工工艺。

二、特殊岩土工程地质条件特性分析

（一）湿陷性黄土

1.压缩性

压缩性外力作用下，土体的压缩变形主要包括两个方面。首先是土体组成部分的压缩，包括土颗粒及孔隙水的压缩、土中气的压缩、土中孔隙的压缩，第二是土结构性的压缩。对湿陷性黄土压缩性的判断与其他粘土一样，即：a1-2 < 0.1MPa-1，为低压缩性土;0.1MPa-1< a1-2 <0.5 MPa-1，为中等压缩性土;a1-2 >0.5MPa-1则为高压缩性土。

湿陷性黄土的压缩变形是指其在没有水入侵的天然条件下，在上部荷载所施加的外力作用下产生的压缩变形，不包括其遇水后产生的湿陷变形。

2.抗剪强度

含水率和密度在很大程度上反映了黄土的抗剪强度。低含水量高密度黄土的抗剪强度往往较高。当黄土的天然含水量大于塑性极限时，其抗剪强度迅速降低。当土壤含水量相同时，抗剪强度随密度的增加而增大。试验结果表明，湿陷性黄土的抗剪强度比相同压力下的饱和黄土低10%～15%，湿陷性黄土在发育过程中的强度经水浸泡后强度最低，即，湿陷性黄土地基在湿陷性变形过程中处于最不利的工程状态。黄土结构中存在垂直节理和大孔隙，具有明显的各向异性。因此，从不同的剪切方向得到的抗剪强度是不同的。

3.渗透性

黄土的各向异性直接导致了黄土竖直方向与水平方向渗透系数的显著差异。一般黄土竖直方向的渗透系数范围在0.16～0.3x10-5cm/s，水平方向渗透系数0.8x10-6～0.1 x 10-5 cm/s。黄土的非饱和特性决定了其渗透系数并非一个定值，渗透液体的性质、水力坡降、渗透时间都不同程度的影响到黄土的渗透系数。水力坡降增大，渗透系数相应增大。关于初始水力坡降问题，亦即水力坡降大于某一值后，渗透水流才开始在土中流动，根据试验得出，黄土中的大孔隙结构使得黄土中没有起始水力坡降问题，即当水力坡降大于零时，黄土中便就存在渗透现象，所以，达西定律可以应用于黄土的渗透问题。

（二）膨胀土

1.膨胀土构成

膨胀土主要由蒙脱石组成，强亲水矿物是膨胀土的粘土成分。硅氧四面体片和氢氧化铝八面体片对土壤物理性质有重要影响。膨胀土主要由两个四面体片和一个八面体片反复叠置而成，形成三层式。根据层间水化离子的吸水特性，结构单元的填充会引起较大的晶格活性，从而增加整个土壤的压缩性和膨胀性。

2.膨胀土性质

膨胀土具有吸水膨胀性强、失水收缩性强、易开裂、易固结、强度衰减等特点。在工程建设中，必须妥善处理，避免给工程建设造成重大损害。不同条件下的压力膨胀率和自由膨胀率能反映土的特定膨胀性能。膨胀土的含水量与膨胀率成反比。膨胀率越高，土壤含水量越低。因此，自由膨胀率是反映膨胀土工程地质分类的最重要因素。

美国垦务局法将膨胀土胀缩等级分为四级，评价指标为塑性指数、缩限、膨胀体变、小于0.001 mm胶粒含量，分类结果见表1。

按照国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ7-89）提出膨胀土的判别方法，采用单一指标，只考虑自由膨胀率（Fs）一项。判别标准为Fs≧40%的为膨胀土：膨胀土的膨胀潜势等级按自由膨胀率划分为三个等级，如表2。

（三）软土

软土主要包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。湖州地区软土主要为全新统Q41～Q43及上更新统上组c段Q32c时期的，成因主要为滨海积、冲湖积、泻湖、湖沼积等。

软土的主要物理力学性质为：含水量高、比重小、孔隙比大、压缩性高、强度低、流变性好、触变性强、敏感性高。由于软土地基对建筑工程和场地稳定性有许多不利的特征，如剪切变形、压缩沉降、震陷、滑坡等，准确测定软土的物理力学性质具有重要意义。

软土的抗剪强度随着含水率c的降低、φ 值增大;粘粒含量的增高，c值会相应增大，φ 值相应降低。土的均匀性和各向异性，使实际工程和试验条件的剪切面有差异。

不同试验方法和排水条件下得到的强度参数不同，有其适用性。对于不同应力历史的软土，其抗剪强度也有很大差异。确定软土抗剪强度的常用试验有直剪试验、三轴压缩试验和十字板剪切试验。在工程建设中，试验方法的选择应根据软土本身的特殊性和整个工程的情况，如土层性质、厚度、排水条件、工期等综合考虑。

结语

总之，在我国的建设项目中，必须深入了解和分析特殊地质条件下的岩土工程和施工现场的地质条件。特别是对于那些特殊的地质条件，必须根据不同的地质条件制定不同的施工方案，以保证建设工程的顺利施工和建设工程的施工质量。

参考文献：

[1]狄生奎，杜永峰.湿陷性黄土地区某地下水工混凝土结构耐久性方案研究及健康监测[J].四川建筑科学研究，2011（1）.

[2]潘洪科，楊林德，汤永净.地下结构耐久性研究现状及发展方向综述[J].地下空间与工程学报，2012（5）.