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哪个土层较宜做天然土层

这是一个非常好的工程地质问题。密实、稳定、承载力高、压缩性低的土层最适宜作为天然地基。

哪个土层较宜做天然土层-图1
(图片来源网络,侵删)

但这只是一个笼统的描述,在工程实践中,我们需要根据具体的土层类型和性质来判断,下面我将从“理想选择”到“应避免选择”的顺序,为您详细解析各类土层。


最理想的天然地基土层(首选)

这些土层通常强度高、变形小,是工程师们梦寐以求的地基。

  1. 坚硬的岩石

    • 特点:如花岗岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等,强度极高,压缩性几乎为零,非常稳定。
    • 优点:承载力极高,几乎可以承受任何类型的建筑物,沉降量极小且均匀。
    • 适用:高层建筑、重型厂房、桥梁等所有重要工程,如果基岩埋深较浅,是最好的选择。
  2. 密实的碎石土和砾石土

    哪个土层较宜做天然土层-图2
    (图片来源网络,侵删)
    • 特点:颗粒粗大,颗粒间孔隙大,但由砂、土等细颗粒填充得很密实。
    • 优点:承载力高,压缩性低,透水性好,地基稳定性好。
    • 适用:非常适合作为各类建筑物的天然地基,在山区和河流冲积扇地区常见。
  3. 密实的砂土(特别是砾砂、粗砂、中砂)

    • 特点:颗粒间有较强的内摩擦力,密实状态下强度高。
    • 优点:承载力较高,压缩性较低,透水性好,有利于地基排水固结。
    • 适用:是良好的天然地基,但需要注意,如果处于饱和松散状态,在地震等动荷载作用下可能发生“液化”而丧失承载力,因此必须确保其处于密实状态。

良好或可用的天然地基土层(次选)

这些土层需要经过一定的勘察和评估,但在多数情况下可以作为天然地基使用。

  1. 粉土和粉质黏土(硬塑~坚硬状态)

    • 特点:性质介于砂土和黏土之间,硬塑到坚硬状态的粉土和粉质黏土,具有较高的强度和较低的压缩性。
    • 优点:分布广泛,是常见的天然地基土。
    • 适用:适用于多层民用建筑和一般工业厂房,需要特别注意其含水量和密实度,因为一旦变成软塑或流塑状态,其性质会急剧变差。
  2. 黏土(硬塑~坚硬状态)

    哪个土层较宜做天然土层-图3
    (图片来源网络,侵删)
    • 特点:颗粒细,具有可塑性、透水性弱、强度和压缩性受含水量影响极大。
    • 优点:在硬塑到坚硬状态下,承载力尚可,压缩性较低。
    • 缺点与风险
      • 遇水软化:遇水后强度会显著降低,压缩性急剧增大,可能导致建筑物不均匀沉降。
      • 胀缩性:某些黏土(如膨胀土)具有吸水膨胀、失水收缩的特性,对建筑物危害很大。
      • 长期沉降:黏土的固结过程很慢,建筑物可能会在建成后很长时间内持续发生沉降。
    • 适用:需要非常详细的地质勘察,评估其胀缩性、灵敏度等不良特性,并采取相应的设计措施(如加大基础埋深、设置防水层等)后方可使用。

不良或不适宜的天然地基土层(应避免或需特殊处理)

这些土层通常强度低、压缩性高、稳定性差,直接作为天然地基风险极高。

  1. 淤泥和淤泥质土

    • 特点:是在静水或缓慢流水环境中沉积的,含大量有机质,呈软塑到流塑状态。
    • 缺点
      • 含水量高、孔隙比大:承载力极低。
      • 高压缩性:建筑物会产生很大的沉降量,且沉降过程持续时间很长(几年甚至几十年)。
      • 低透水性:排水固结速度极慢,强度增长缓慢。
      • 灵敏度较高:受到扰动后,强度会迅速降低。
    • 处理:通常不能直接作为天然地基,必须进行地基处理,如换填、预压、桩基础等。
  2. 松散的砂土

    • 特点:颗粒间联结力弱,结构不稳定。
    • 缺点
      • 承载力低
      • 易产生液化:在地震力作用下,孔隙水压力升高,土体像液体一样流动,完全丧失承载力。
    • 处理:通常需要通过振冲、强夯等方法进行加密处理,或采用桩基础穿越该层。
  3. 杂填土和冲填土

    • 特点:由人类活动形成,成分复杂,极不均匀。
    • 缺点
      • 不均匀性:土层成分、密实度差异巨大,极易导致建筑物不均匀沉降。
      • 有机物含量高:可能发生分解,导致地基沉陷。
      • 自重压密性:在自身重量下会产生较大的沉降。
    • 处理:通常需要全部挖除或进行非常复杂的加固处理,一般不作为天然地基。

总结与对比

土层类别 承载力 压缩性 稳定性 透水性 综合评价
坚硬岩石 极高 极低 极好 最理想
密实碎石/砾石 非常理想
密实砂土 较高 较低 较好 良好
硬塑-坚硬粉土/黏土 中等-较高 中等-较低 一般 可用,但需勘察
松散砂土 中等 差(易液化) 不良,需处理
淤泥和淤泥质土 极低 极高 极差 极差,需处理
杂填土 低且不均 高且不均 不均 极差,不宜使用

没有一个绝对的“最好”的土层,只有“最适合”特定工程条件的土层。

选择天然地基时,必须进行详细的工程地质勘察,查明以下关键信息:

  1. 土层类型和分布:地基由哪些土层组成,它们的厚度和空间分布如何。
  2. 土的物理力学性质:特别是土的承载力压缩模量内摩擦角黏聚力等。
  3. 地下水位情况:水位高低及其变化对土层性质的影响。
  4. 不良地质现象:如是否有液化、湿陷、胀缩等问题。

综合勘察结果,结合建筑物的重要性、荷载大小、结构类型等因素,才能科学地判断哪个土层(或土层组合)最适宜作为天然地基,或者是否需要进行地基处理。

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