膨胀土、冻胀和压缩土对美国人造建筑造成的破坏比任何其他自然灾害都要严重。这种破坏并不像地震、龙卷风或飓风那样突然或具有创伤性,但每年造成的损失估计高达 70 亿美元。美国农业部估计,美国一半的房屋都建在膨胀土壤上,而美国土木工程师学会估计,四分之一的房屋都遭受过膨胀土壤造成的破坏。
随着水分含量的变化而体积发生变化的土壤称为膨胀土。土壤收缩和膨胀的能力与存在的粘土矿物有关,特别是蒙脱石,其膨胀量可达其干燥体积的十五倍,并产生超过30 、 000磅/平方英尺的压力。一个关键因素是土壤湿度的季节性变化的深度,以及诸如改道排水、管道泄漏、落水管或大树的存在等条件会局部影响湿度,并可能增加膨胀土的收缩/膨胀行为。膨胀土可以通过干旱期间形成的大裂缝来识别,实验室测试可以确认土壤特性。长期干旱和随后的土壤饱和降水事件加剧了膨胀性土壤的危害。
因土壤不均匀沉降导致的地基裂缝
冻胀是由于土壤冻结和冰晶生长而导致的地面隆起。冻胀通常发生在地下水较浅的粉质土壤中,毛细作用可以向冰积区供水。在长期寒冷期,冻胀会加剧。
高压缩性的土壤也对建筑物构成潜在危险。大多数高压缩性土壤都是细颗粒的、松散的,并且通常含有大量的有机物质。郊区开发项目经常会埋藏建筑垃圾或腐烂的树根。
虽然问题土壤不会影响人类健康,但它们却是造成财产损失的一个普遍原因,包括门窗卡住、地板翘起、地基破裂、游泳池开裂、道路塌陷和电线断裂等。重荷载(如烟囱)可以抵御上浮,而轻荷载(如混凝土天井)则无法抵御上浮,从而导致结构出现不同程度的沉降。 湿润和干燥循环以及由此产生的膨胀和收缩会造成重复应力。 标准的房主保险不承保膨胀性/压缩性土壤或冻胀造成的损坏。
虽然切斯特菲尔德县部分地区在膨胀土地上开发的住宅区受到了严重影响,但弗吉尼亚州这些灾害的总体严重程度尚不清楚。沿海平原、谢南多厄河谷以及库尔佩珀、法姆维尔、丹维尔和里士满周围的中生代盆地是最有可能出现膨胀土或易受冻胀影响的土壤的地区;然而,确切的分布只能根据当前的土壤图来估算,而且需要对特定区域进行实地考察才能确定这些灾害的实际程度。
参考文献:
Dawson, RF 1953 ,湿热和干热气候条件下住宅和建筑中膨胀粘土上的建筑基础设计:建筑研究咨询委员会。研究会议报告编号5 。第83 - 90页。
Freeman, TJ、Littlejohn, GS 和 Driscoll, RMC, 1994 ,《您的房子有裂缝吗?:粘土上建筑物沉降和隆起指南》:英国土木工程师学会和建筑研究机构,Thomas Telford Services, Ltd.,伦敦, 114页。
Greenfield, SJ 和 Shen, CK, 1992 ,问题土壤上的基础:针对具有挑战性的土壤和场地条件的轻载基础施工指南:Prentice-Hall, Inc.,新泽西州恩格尔伍德克利夫斯, 240页。
Jones, DE 和 Holtz, WG, 1973 ,膨胀土 - 隐藏的灾难:土木工程:美国土木工程师学会,卷43 ,期8 ,页49 - 51 。
Krohn, JP 和 Slosson, JE, 1980 ,《美国膨胀土评估》,载于 Snethen, Donald 编辑的《膨胀土:美国土木工程师学会,第四届国际膨胀土会议论文集》,卷1 ,第599 - 608页。
Nelson, JD 和 Miller, DJ, 1992 ,《膨胀土:地基和路面工程中的问题与实践》:John Wiley & Sons, Inc.,纽约, 259页。
Olive, W.;Chleborad, A.;Frahme, C.;Shlocker, J.;Schneider, R;以及 Schuster, R., 1989美国本土膨胀粘土地图 USGS 杂项调查系列地图 I- 1940
Snethen, Donald 编辑, 1980 ,第四届膨胀土国际会议:美国土木工程师学会,纽约,卷1和2 , 917页。
Wray, WK, 1995 ,所以你的家建在膨胀土上:关于膨胀土如何影响建筑物的讨论:ASCE 出版物, 65页。
