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0<
液性指数≤0.25硬塑;
0.25<
液性指数≤0.75可塑;
0.75<
液性指数≤1软塑;
液性指数>
1流塑。
液性指数与土的类别及含水量有关,同一种土,含水量越大则液性指数越大,土质越软。
所以,亚粘土地层如果含水量不是很大,是不属于软弱地层的,完全可以作为建筑物基础的持力层的。
谁能告诉我关于膨润土,粘土,高岭土,之间的具体区别
膨润土(Bentonite)
按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。
是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。
蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。
其化学式为Nax(H2O)4{(Al2~xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。
膨润土的主要成份是蒙脱石,是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体组成的层状粘土矿物。
根据蒙脱石所含的可交换阳离子种类、含量及结晶化学性质的不同,分为钠基、钙基、镁基、铝(氢)基等膨润土。
膨润土的应用领域非常广泛。
自1920年美国开始应用膨润土代替一般粘土,用作铸造型砂粘结剂以来,其应用领域在机械、冶金、钻探、石油、化工、食品、环保等行业中不断扩展。
据不完全统计,中国目前膨润土产品年产销量约270万吨,其中用于铸造型砂100~110万吨,用于钻井泥浆70万吨,用于冶金球团45万吨,用于油脂脱色(活性白土)20万吨,用于其他20~30万吨
膨润土也叫斑脱岩或膨土岩。
它最早发现于美国的怀俄明州的古地层中,为黄绿色的粘土;
因加水后膨胀成糊状,后来人们就把这种性质的粘土,统称为膨润土。
膨润土的主要矿物成分是蒙脱石,含量在85%~90%,另含少量长石、石英、贝得石、方解石及火山玻璃。
可呈白色、含杂质时呈淡绿、灰白、粉红等色。
可以成致密块状,也可为松散的土状,用手指搓磨时有滑感,小块体加水后体积胀大数倍至数十倍,在水中呈悬浮状,水少时呈糊状。
膨润土有很强的阳离子交换性能,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化及废水处理;
由于有很好的吸水膨胀性能以及分散、悬浮和造浆性,可用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火),可在造纸工业中做填料,以及优化涂料的性能,如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等;
由于有很好的粘结力,还可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆,既节粮,又不起毛,浆后还不发出异味。
膨润土(蒙脱石)因有良好的物理化学性能,可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等,广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域,是一种用途广泛的天然矿物材料。
粘土:
是一种含水铝硅酸盐矿物,一种广泛分布的胶态无光泽有粘性的土,潮湿时是可塑的,焙烧后是坚硬的,其主要组成是分解了的火成岩与变质岩,其基本组成是高岭土与其他含氢的铝土矿物。
粘土矿物是一种微小的晶体,科学家们发现,粘土矿物晶体中存在一种有趣的缺陷结构,这种结构可能保存相当多的信息,从而决定晶体生长的取向和构型。
粘土具有独特的可塑性与结合性,即成型性能与烧成性能
高岭土
高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成,理想的化学式为AL2O3-2SiO2-2H2O,其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石,除高岭石簇矿物外,还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。
高岭土的化学成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。
中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家。
远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶,就是以高岭土制成。
江西景德镇生产的瓷器名扬中外,历来有"
白如玉、明如镜、薄如纸、声如罄"
的美誉。
现在国际上通用的高岭土学名--Kaolin,就是来源于景德镇东郊的高岭村边的高岭山。
据史料记载,法国传教士昂特柯莱,在1712年一份著名的书简中向欧洲专门介绍过高岭山上瓷土的特点,该文对全世界的瓷器制造业产生过深远的影响,于是高岭土在欧洲逐渐得名,并成为该类瓷土在国际上的通用名词。
高岭土的可塑性、粘结性、一定的干燥强度、烧结性及烧后白度等特殊性能,使其成为陶瓷生产的主要原料;
洁白、柔软、高度分散性、吸附性及化学随性等优良工艺性能,使其在造纸工业上得到广泛的应用。
此外,高岭土在橡胶、塑料、耐火材料、石油精炼等工业部门以及农业和国防尖端技术领域亦有广泛用途。
提纯?
根据用途和需要,可以进行加工,处理和提纯。
它们都可以用来制造活性白土:
膨润土
膨润土的主要矿物成份为蒙脱石,是天然的层状铝硅酸盐物质,矿物内部可形成大量的空洞和很大的内表面积,对极性和非极性分子有很强的物理吸附能力,在自然状态下,膨润土的内部孔洞处于堵塞状态,经过处理加工得以活化,这种经加工处理后的膨润土称为“活性白土”。
其生产工艺:
将膨润土矿粗选(除砂石及有机杂质)→粉碎至200目→酸活化→离心分离→一次洗涤→二次洗涤→三次洗涤→四次洗涤→中知→离心分离→烘干、粉碎→活性白土。
粘土
天然粘土经酸处理后,称为酸性白土也称活性白土。
它的主要成分是硅藻土,其本身就已有活性。
活性白土的化学组成为SiO2:
(50~70)w%;
Al2O3:
(10~16)w%;
Fe2O3:
(2~4)w%;
MgO:
(1~6)w%等。
活性白土的化学组成随所用原料粘土和活化条件不同而有很大差别,但一般认为吸附能力和化学组成关系不大。
主要用于润滑油及动植物油脂的脱色精制,石油馏分的脱色或脱水及溶剂的精制等。
高岭土制造活性白土的具体工艺我不是很清楚,不过分析其组成,我想类似粘土,可以通过酸化处理到达目的。
经验交流:
岩土的性质描述以及各种分类
H.1
一般规定
H.1.1
岩石的描述应包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标RQD。
对沉积岩应着重描述沉积物的颗粒大小、形状、胶结物成分和胶结程度;
对岩浆岩和变质岩应着重描述矿物结晶大小和结晶程度,根据岩石质量指标RQD,可分为好的(RQD>
90)、较好的(RQD=75-90)、较差的(RQD=50-75)、差的(RQD=25-50)和极差的(RQD<
25)。
H.1.2
岩体的描述应包括结构面、结构体、岩层厚度和结构类型,并宜符合下列规定:
1
结构面的描述包括类型、性质、产状、组合形式、发育程度、延展情况、闭合程度、粗糙程度、充填情况和充填物性质以及充水性质等,2
结构体的描述包括类型、形状、大小和结构体在围岩中的受力情况等,3
岩层厚度分类应按表H.1.2执行。
H.1.3
除按颗粒级配或塑性指数定名外,土的综合定名应符合下列规定:
对特殊成因和年代的土类应结合其成因和年代特征定名;
2
对特殊性土,应结合颗粒级配、塑性指数定名;
3
对混合土,应冠以主要含有的土类定名;
4
对同一土层中相间呈韵律沉积,当薄层与厚层的厚度比大于1/3时,宜定为“夹层”;
厚度比小于1/10的土层,且多次出现时,宜定为“夹薄层”5
当土层厚度大于0.5m时,宜单独分层。
H.1.4
土的鉴定应在现场描述的基础上,结合室内试验的开土记录和试验结果综合确定.土的描述应符合下列规定:
碎石土应描述颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、风化程度、充填物的性质和充填程度、密实度等;
砂土应描述颜色、矿物组成、颗粒级配、颗粒形状、粘粒含量、湿度、密实度等;
粉土应描述颜色、包含物、湿度、密实度、摇震反应、光泽反应、干强度、韧性等;
粘性土应描述颜色、状态、包含物、光泽反应、摇震反应、干强度、韧性、土层结构等;
5
特殊性土除应描述上述相应土类规定的内容外,尚应描述其特殊成分和特殊性质;
如对淤泥尚需描述嗅味,对填土尚需描述物质成分、堆积年代、密实度和厚度的均匀程度等;
6
对具有互层、夹层、夹薄层特征的土,尚应描述各层的厚度和层理特征。
H.2
野外描述
H.2.1
岩、土野外描述的目的是:
确定岩、土名称和划分层次、厚度,鉴别成分、状态、湿度、成因类型、地质时代及工程地质特征,为地基的建筑性能和土、石材以及围岩的评价取得基本的第一手资料。
H.2.2
野外编录描述应对地基土进行综合定名。
综合定名,除按颗粒级配或塑性指数定名外,尚应符合下列规定:
对特殊成因和年代的土类应结合其成因和年代特征定名,如新近堆积砂质粉土、残坡积碎石土等;
对特殊性土,应结合颗粒级配或塑性指数综合定名,如淤泥质粘土、碎石素填土等;
对同一土层中相间成韵律沉积、薄层厚度大于20厘米的地基土层,当薄层与厚层的厚度比为1/10—1/3时,宜定名为“夹层”,厚的土层写在前面,如粘土夹粉砂层;
当厚度比大于1/3时,宜定名为“互层”,如粘土—粉砂互层:
厚度比小于1/10的土层且有规律地多次出现时,宜定名为“夹薄层”,如粘土夹薄层粉砂;
小于20厘米的一般可不单独分层,在描述中指明即可,但有特殊要求的除外;
对由坡积、洪积、冰水沉积形成的、颗粒级配呈不连续状、细粒、巨粒混杂的土,应判定为混合土。
当碎石土中的粉粒和粘粒含量超过25%时,定为Ⅰ类混合土;
当细粒土中砾粒、卵石粒、漂石粒含量超过25%时定为Ⅱ类混合土;
当含量不超过25%时,按H.2.3定名。
H.2.3
充填物及包含物的描述,经常用“含”、“混”、“夹”字样,其含意是“含”——系指土中含有的包含物,如含铁锰结核、碎砖块等;
“混”——系指某类土中均匀地混有另一类土;
“夹”——系指某一类土不均匀地夹有另一类土,如粘土夹碎石。
H.2.4
为了消除对同一土层认识上的人为差异,在描述工作正式开展前,应由工程(技术)负责人进行现场示范性描述,以统一描述标准。
工程负责人应在现场随时处理各种技术问题。
H.2.5
岩、土的结构、构造、成因类型及地质时代等难以确定时,应将直观特征详细描述,由工程(技术)负责人根据区域资料和调查结果综合分析、研究后确定。
H.2.6
野外记录应使用标准的专业术语,术语标准参照《建筑岩土工程勘察基本术语标准》JGJ84—92执行,记录要准确、详细、客观。
H.3
岩石
H.3.1
岩体是指包括各种结构面(如节理裂隙等)的原位岩石。
岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩及变质岩三大类,当岩石具有特殊成分、结构特征和性质时,应定名为特殊性岩石,一般可分为易溶性岩石、膨胀性岩石、崩解性岩石和盐渍化岩石等。
H.3.2
岩石应描述的内容及顺序是:
名称、颜色、结构及构造特征、主要矿物成分、胶结物、坚固性、风化及完整程度,产状要素及岩脉特性等,对特殊性岩石尚应描述其遇酸反应及遇水反应情况等。
H.3.3
描述岩石名称时,应按岩石学定名,指出岩石的具体名称,如闪长岩、花岗岩等。
如遇有两种矿物组成的岩石,应以次要矿物在前,主要矿物在后定名,如云母石英片岩等。
H.3.4
岩石的颜色,应分别描述其新鲜面及风化面、天然状态颜色及风干后的颜色。
H.3.5
描述岩石成分时,可只描述主要矿物成分。
H.3.6
应描述岩石的胶结物与沉积岩的胶结类型及岩石的结构构造特征。
H.3.7
岩石风化程度的划分按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)附录A附表A.0.3的规定执行。
H.3.8
对岩石的完整程度,应描述岩体节理裂隙的性质、张闭情况、充填及联通性等,必要时应量测裂隙的产状,并统计单位面积(或单位长度)的数量。
应详细记录各种不连续软弱结构面的类型、间距、延展性、张开度、粗糙度、充填及胶结情况、组合关系、力学属性等,必要时,应做节理裂隙玫瑰花图等。
H.3.9
描述岩石的产状要素,应记录岩层、断裂、节理的走向、倾向和倾角。
如岩层走向N60W、倾向NE30°
、倾角45°
,则可表示为NE30°
∠45°
。
H.3.10
描述岩脉特征,应着重描述其名称、坚固性、风化程度和穿插、分布形状、宽度、完整性及与围岩的接触、胶结等特征。
H.3.11
描述岩溶特征,应着重描述岩溶发育程度、岩溶形态、规模、空间分布、溶洞顶板厚度及破碎程度、溶洞充填情况等。
H.3.12
对岩溶发育的覆盖型岩溶地段应采用工业CT、地质雷达、浅层地震等综合工程物探方法确定其地下发育形态。
残积土是岩石风化后还没有被搬运留在原地的土状岩层,而冲洪积地层是流水或河流沉积地层,很明显残积土下部是不可能有冲洪积地层的。
在有些地区第四纪岩浆或火山活动较多,有可能是岩浆岩下部有可能存在第四系地层,而这种情况下,上部的岩石一般是不会风化成残积土的。
残坡积土和残积土。
实际上残坡积土还是有搬运的,一般顺坡在自重力的作用下向下迁移,只不运距不远。
而残积土实际上一般是指岩石的全风化层,岩石特征完全被破坏,呈土状,没经过搬运,在地质上一般还是将其划下岩体中。
土力学(关于干容重、浮容重、饱和容重)
土的三相指标
图1-2土的三相图
(1)土的天然密度
或重度
单位体积土的质量(重量)。
(kg/m3)(1-3a)
(kN/m3)(1-3b)
且有关系
(1-4)
试验测定方法:
环刀法等。
(2)土的含水量(率)w
土中水的质量(重量)与土粒质量(重量)之比,以百分数表示。
(1-5)
烘干法
(3)土粒相对密度(土粒比重)Gs
土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积4oC纯水的质量之比。
(无量纲)(1-6)
比重瓶煮沸法。
由此还可得到
(1-7)
以下指标由基本指标导出。
设土颗粒的体积为1,按照各指标的定义,可得到单元土的三相简图如图1-3所示。
图1-3单元土的三相简图
(4)孔隙比e
孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比,用小数表示。
(1-8)
(5)孔隙率n
土中孔隙体积与土的总体积之比。
(1-9)
且有
或
(1-10)
(6)饱和度Sr
土中所含水分的体积与孔隙体积之比,反映了土体中孔隙被水充满的程度。
(1-11)
(7)土的饱和容重
和浮重度(有效重度)
饱和重度为土处于饱和状态时的重度,浮重度为土浸入水中受到浮力时的重度。
(1-12)
(1-13)
(8)干重度
土中颗粒的重量与土体积之比。
(1-14)
(9)各重度之间的比较
(1-15)
(10)最大干容重和最优含水量
同一种土,采用同一种方法压密击实时,所能达到的最大干容重与其含水量有关,达到最大干容重时所对应的含水量称为最优含水量,显然干容重最大时,填土的密实度最高。
7.土的物理状态
土的物理状态主要是指:
无粘性土:
密实程度,疏松或密实。
粘性土:
稠度,即土的软硬程度。
土的干湿软硬松密等状态。
(1)无粘性土密实程度指标
①孔隙比
孔隙比愈大,则土愈松散,反之越密实。
孔隙比仅适用于级配相近的土的密实度的比较,且取原状土样测定孔隙比
比较困难。
②相对密度Dr
(1-16)
其中,e为原状土的孔隙比,
和
分别为该种土所能达到的最大、最小孔隙比。
同样,它也存在着原状土孔隙比
较难测定的问题。
③标准贯入系数N63.5
通过现场标准贯入试验确定,适用范围较广。
(2)粘性土的状态及可塑性
即粘性土的软硬程度,或称稠度状态,如图1-4所示。
其中:
图1-4粘性土的物理状态
液态:
含水量较大,颗粒之间有自由水,且粒间联结很弱。
宏观上表现为粘土处于粘滞流动状态。
可塑态:
颗粒之间的主要为外层间的结合水,土粒之间有一定的联结力。
宏观上表现为土的形状可任意改变而不裂不断,外力解除后,土仍保持改变后的形状,这种性能称为可塑性,是粘性土区别于无粘性土的重要特征。
半固态:
颗粒间的水主要是强结合水和扩散层的内层结合水,粒间联结比较牢固,土失去可塑性。
固态:
土间之水为强结合水,粒间联结非常牢固,土体积已不随含水量的减少而减少。
它有以下几个稠度界限(粘性土由一种状态变为另一状态的分界含水量):
液限:
由液性状态转变为塑性状态时的分界含水量。
由锥式(碟式)液限仪法或液塑限联合测定法确定。
塑限:
由塑性状态转变为半固体状态时的分界含水量。
由搓条法或液塑限联合测定法确定。
缩限:
由半固态转变为固态的分界含水量。
(3)塑性指数
(1-17)
反映粘性土的可塑性的大小,综合反映出该种土的固有特性(指颗粒组成、矿物成分、结构性等),可作为粘性土分类的指标。
(4)液性指数
(1-18)
由此可判断粘性土所处的物理状态:
,半固态或固态;
,可塑态;
,液态
5.土(岩)的工程分类
以《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)为例,作为建筑地基的土(岩),可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等六类。
其中,岩石按强度、完整程度等分类,粗粒土按其级配(及颗粒是否圆滑)分类,细粒土按塑性指数分类。
(1)岩石
按强度:
坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。
按完整程度:
完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。
(2)碎石土
碎石土是指粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量的50%的土,由大到小,包括:
漂石(块石)、卵石(碎石)、圆砾(角砾)砾。
(3)砂土
砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%,粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50%的土,由大到小,包括:
砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。
(4)粉土
粉土是指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50%且塑性指数IP≤10的土。
(5)粘性土
粘性土是指塑性指数
的土。
,粉质粘土;
,粘土。
钻孔灌注桩穿越碎石粘土层技术方法
前言
钻孔灌注桩技术,因其对各种土层的适当性强、无挤土效应、无震害、无噪音、承载力高等优点,在工程中得到了广泛应用。
钻孔灌注桩对于一般粘性土、填土、淤泥质土及砂土等,穿越方便,成孔效果较好,而对于碎石粘土则不宜采用。
本文就钻孔灌注桩穿越碎石粘土层的工程实例进行分析,对穿越该类土的设计施工提出一些看法,从而为同类土层中设计钻孔灌注桩时桩端土层的选取提供参考。
2
工程地质概况及试桩情况
某公用建筑工程,三层框架结构,建筑物总高度为16.5m,跨度10m,楼面设备荷载最为12kN/m2。
设计最单柱荷载为3000kN。
该工程地处杭州老城区涌金门附近,系旧城改造老宅基地,山脚坡积型地层。
根据工程地质勘察报告,土层分布及特征如下:
①杂填土,厚3.9~4.8m;
②粉质粘土,饱和,软塑,厚0.4~0.9m;
③淤泥质粘土,饱和,流塑,厚0.3~6.3;
④粘土,可塑~硬可塑,厚1.6~5.1m;
⑤淤泥质粉质粘土,厚0~4.0m;
⑥-1含砾粉质粘土,硬可塑,厚0~7.5m;
⑥-2含碎石粘土,可塑~硬可塑,厚2.7~5.4m;
⑦全风化泥岩,可塑,厚4.2~7.2m,⑧-1全风化炭质泥岩,饱和,可塑,厚1.6~2.2m;
⑧-2强风化炭质泥岩,厚于6.2m,未穿。
根据建筑物荷载及土层分布情况,地质勘察报告建议,采用钻孔灌注桩设计,以⑧-2层为桩端持力层,桩端进入持力层深度不小于0.5m,平均桩长28m,单桩承载力标准值以φ1000钻孔灌注柱为例取2570kN。
工程施工采用10型正循环钻孔灌注桩,在钻进至17.5m深处,遇到⑥-2层土,钻机上台,无法钻入。
⑥-2层土为含碎石粘土,碎石含量占5%~20%,粒径一般2~5cm,少量于10cm。
根据有关钻孔灌注桩施工经验,正循环施工工艺对于粒径不于15cm的碎石,一般均可在泥浆中上漂排出,钻头也不至被卡死。
但从冲抓清孔取出土样分析,⑥-2层土样中,碎石为坚硬的硅质岩,最粒径40cm,冲抓4斗土中能取出10cm以上的碎石12块,小于10cm的碎石也较多,碎石强度极高,钻机无法将其磨碎上漂,钻头被卡住无法钻入。
地质报告描述土层正确,但对砾碎石含量及粒径的分析偏差较。
为取得详细资料,采用#2钻机继续试桩,在钻至17.8m处(即⑥-2层面)时,钻杆卡死,无法钻入,经建设单位同意,停机处理。
3
处理方案及结果
根据以上情况,地质勘察、设计及施工各方进行了认真的分析探讨,归纳起来,主要有以下几点:
方案一:
在钻至⑥-2层顶面时,改用人工挖孔进入一定深度,以该层为桩端持力层。
桩下部扩底,以增加单桩承载力。
该方案工期增加不多,但人工挖孔深度较,且部分桩的直径将由φ600改为φ800。
该深度单桩承载力下降较。
经计算,以φ1000桩为例,单桩承载力仅为原设计值的48%,需修改设计,将单柱单桩改为多桩承台。
且其下为软弱下卧层,厚度较,而本层局部厚度较小,小于4倍桩径,作持力层不够理想。
方案二:
机械钻孔与人工挖孔相结合,
钻孔至⑥-2层土后,改用人工挖孔穿透此层,清孔后再打钻孔灌注桩。
该方案施工组织上难度较,工期将增加一个月,费用增加30万元。
方案三:
以⑥-2层土作为桩端持力层,改用沉管灌注桩。
该方案经设计验算,⑥-2层土单桩承载力较低,改用φ426沉管灌注桩
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