圍墻倒塌事故范文第1篇
一、編制目的坍塌倒塌事故應急救援管理方案
編 制 人：
審 核 人：
批 準 人：
編制時間：
為防止和減少生產安全事故，遏止生產安全事故的發生，減少事故中的人員傷亡和財產損失，促進施工安全生產順利進行，建立對突發性生產安全事故的應急救援體系，提高在事故過程中綜合指揮能力，采取措施，減少傷亡事故和損失，避免盲目救援，造成救援過程中新的傷亡和財產損失。結合項目的具體特點，特擬定坍塌倒塌事故應急救援預案。
二、 事故類型和危害程度分析
在施工過程中，可能發生基坑、腳手架、人貨電梯、塔吊倒塌事故，事故發生后會造成人員傷亡或機械設備損壞。
三、應急處置基本原則
現場指揮部應根據事故性質、類別、嚴重程度，研究部署現場救援處置方案，責成各有關部門及相關人員立即進入崗位，按照現場勘查和救援同步進行的原則及時開展工作，保證組織到位、應急救援隊伍到位、應急救援物資到位。
四、組織機構及職責
1、機構與職責
1.1、應急組織機構如下： 1)通訊聯絡組： 組長： 組員： 2)安全救護組 組長：
組員：
3)組織協調組 組長： 組員： 曾 緒
4)撥打項目應急處理中心電話 1.2應急救援領導小組職責 ：
組長職責：研究、審批搶險方案;組織、協調各方搶險救援的人員、物資、交通工具等，保持與上級領導機關的通訊聯系，及時發布現場信息。
a、指揮組：主要負責事故發生后現場指揮工作，負責調集人員、物資等立即搶險，把人員和物質損失控制在最小限度。調查事故原因制定整改措施。
b、搶救組：事故發生后立即開展傷員救護工作，在醫療人員到來前對傷員進行初步醫療護理并運離事故現場，對傷員妥善安置并在醫療人員抵達后幫助醫療人員了解現場人員傷亡情況，以利搶救并輔助搬運傷員。 c、人員疏散組：主要負責事故發生后疏散與搶險、搶救工作無關人員，指引人員到安全地帶，避免擴大傷亡。 d、排障組：負責事故發生后事故現場的清理工作，為搶救傷員工作掃清障礙，并負責搜救傷員和防止連鎖事故。 e、車輛引導人員：負責引導場內車輛為搶險騰出有效空間，同時引導消防和救護車輛進入場地合理布局、有效作業。
五、預防與預警 1危險源監控 建立健全工程項目重大危險源信息監控方法與程序，及時觀察觀測邊坡土體情況，有變化時及時反應到上級部門。完善危險源辯識工作，對危險源進行識別和評估。在技術和管理措施上加強重大事故危險的監控，防止重、特大事故發生。對危險設備的危險區域予以明顯標識，實現規范化、標準化管理。 2預警行動
2.1快速反應原則：事故處置要堅持一個“快”字，做到反應快、報告快、處置快。事故單位必須在第一時間向項目部辦公室或向項目部領導直接報告，同時迅速報警，指揮中心領導要盡快到達事故地點。
2.2先期處置原則：一旦發生事故，應立即啟動先期處置應急預案，迅速采取有效措施，盡可能的控制事態發展，以減少人員傷亡和財產損失。
2.3統一指揮原則：發生重、特大事故后，由指揮中心全面負責內部的統一指揮、統一調度，并配合、服從上級有關部門的對重、特大事故的統一指揮，保證處置工作的統一高效。
2.4協調作戰原則：項目部各部門在指揮中心的統一領導指揮下，按照各自職責，密切協作，相互配合，共同做好事故的應急處置和搶險救援工作。 信息通訊： 項目負責人： 安全負責人： 技術負責人：
醫院急救中心 120 火警 119 匪警 110
六、應急處置
1、響應分級
根據生產安全事故造成的人員傷亡或者直接經濟損失，坍塌倒塌造成人員傷亡事故，按照分級負責的原則，明確應急響應級別。
2、響應程序
在領導到達事故現場之前，事故單位應按著救人優先的原則，同時在保障人身安全的情況下盡可能地搶救重要資料和財產，在此基礎上，注意保護好事故現場。
指揮中心領導和成員到達事故現場后，應立即了解事故情況，立即研究部署搶救方案，上級有關部門到達現場后，聽從上級的統一指揮，堅決執行上級的決定，并配合有關部門對事故的調查。
3、處置措施
3.1、挖掘被掩埋傷員及時脫離危險區。 3.
2、進行簡易包扎、止血或簡易骨折固定。 3.3、對呼吸、心跳停止的傷員予以心臟復蘇。 3.
4、事故發生后應立即報告應急搶險指揮部。
3.5、消除傷員口、鼻內泥塊、凝血塊、嘔吐物等，將昏迷傷員舌頭拉出，以防窒息。 3.
6、組織人員盡快解除重物壓迫，減少傷員擠壓綜合癥發生。并將其轉移至安全地方。 3.7、盡快與120急救中心取得聯系，詳細說明事故地點、嚴重程度，并派人到路口接應。
3.8、在沒有人員受傷的情況下，現場負責人應根據實際情況研究補救措施，在確保人員生命安全的前提下，組織恢復正常施工秩序。
3.9、現場安全員應對腳手架、井架、塔吊等施工設備倒塌事故進行原因分析，制訂相應的糾正措施，認真填寫傷亡事故報告表、事故調查等有關處理報告，并上報集團應急搶險領導小組。 3.
10、若有骨折時應及時用夾板等簡易固定后立即送醫院。
七、應急物資與裝備保障
按照目前項目部準備的應急物資，消防器材及衛生器具、通信裝備等，管理責任人經常進行檢查設施是否完好有效，配備的數量合理。
1、安全事故應急常用物資和設備有：
1.1常備藥品：消毒藥品、急救物品(創可貼、繃帶、無菌敷料、仁丹等)及各種常用小夾板、擔架、止血袋、氧氣袋等。
1.2搶險工具：鐵鍬、撬棍、氣割工具、消防器材、小型金屬切割機、電工常用工具等。
1.3應急器材：架子管、安全帽、安全帶、防毒面具、應急燈、對講機、電焊機、水泵、滅火器等。
八、注意事項：
1、事故發生后應立即停止施工，關閉機械，以免二次傷害。
2、人工胸外心臟擠壓、人工呼吸不能輕易放棄，必須堅持到底。
圍墻倒塌事故范文第2篇
上海一幢13層樓倒塌案例分析
一、工程概況：
1.1 項目概況
項目名稱： 上海市梅隴鎮26號地塊商品住宅項目(蓮花河畔景苑小區)
建設地點： 梅隴西路東,淀浦河南,蓮花路西
總投資： 18830 萬元
建設規模(建筑面積)：總建筑面積85227㎡，共由12棟樓及地下車庫等16個單位工程組成
發生事故項目：
蓮花河畔景苑7號樓位于在建車庫北側，臨淀浦河。平面尺寸為長46.4m，寬13.2m，建筑總面積為6451㎡，建筑總高度為43.9m，上部主體結構高度為38.2m，共計13層，層高2.9m，結構類型為樁基礎鋼筋混凝土框架剪力墻結構?？拐鹪O防烈度為 7 度。
建設單位： 上海梅都房地產開發有限公司
(三級房地產開發企業資質)
房地產三級資質：
1.注冊資本不低于800萬元;
2.從事房地產開發經營2年以上;
3.房屋建筑面積累計竣工5萬平方米以上。 《房地產開發企業資質管理》第十八條規定:二級資質及二級資質以下的房地產開發企業可以承擔建筑面積25萬平方米以下的開發建設項目,承擔業務的具體范圍由省、自治區、直轄市人民政府建設行政主管部門確定。
施工單位：上海眾欣建筑有限公司
(施工總承包 房屋建筑工程 三級
市政公用工程 三級
施工專業承包 建筑裝修裝飾工程 三級)
施工總承包三級企業承包的范圍
(1)14層及以下、單跨跨度24米及以下的房屋建筑工程; (2)高度70米及以下的構筑物;
(3)建筑面積6萬平方米及以下的住宅小區或建筑群體。
監理單位：上海光啟建設監理有限公司
(房屋建筑工程 乙級
市政公用工程 丙級)
監理范圍：
(1)可承擔一般房屋建筑工程：14-28層;24-36米跨度(輕鋼結構除外); 單項工程建筑面積10000-30000平方米;
(2)高度70-120米的高聳構筑工程;
(3)建筑面積6-12萬平方米的住宅小區工程。
設計單位：浙江當代建筑設計研究院有限公司
(甲級資質建筑設計院)
審圖單位：上海宏核建設工程咨詢有限公司
2001年獲得上海市建設和交通委員會頒發的上海市建設工程施工圖設計文件審查(一類含超限高層)機構認定書
勘察單位：上海協力巖土工程勘察有限公司
(工程勘察乙級資質)
勘察范圍：20層以下的一般高層建筑，體型復雜的14層以下的高層建筑;單柱承受荷載4000kN以下的建筑及高度低于100m的高聳建筑物
1.2 事故發生前后情況
該樓于2008年底結構封頂，同時期開始進行12號樓的地下室開挖。根據甲方的要求，土方單位將挖出的土堆在
5、
6、7號樓與防汛墻之間，距防汛墻約10m，距離7號樓約20m，堆土高約3～4m。2009年6月1日，
5、
6、7號樓前的0號車庫土方開挖，表層1.5m深度范圍內的土方外運
6月20日開挖1.5m以下土方，根據甲方要求，繼續堆在
5、
6、7號樓和防汛墻之間，主要堆在第一次土方和
6、7號樓之間20m的空地上，堆土高約8～9m。此時，尚有部分土方在此無法堆放，即堆在11號樓和防汛墻之間。
6月25日11號樓后防汛墻發生險情，水務部門對防汛墻位置進行搶險，也卸掉部分防汛墻位置的堆土。
6月27日，清晨5時35分左右大樓開始整體由北向南傾倒，在半分鐘內，就整體倒下，倒塌后，其整體結構基本沒有遭到破壞，甚至其中玻璃都完好無損，大樓底部的樁基則基本完全斷裂。由于倒塌的高樓尚未竣工交付使用，所以，事故并沒有釀成特大居民傷亡事故。但是造成一名施工人員死亡。
倒塌的樓房(從北往南看)
倒塌的樓房(從南往北看)
基本保存完好的玻璃
暴露的地梁與PHC管樁
二 資料收集
2.
1地質資料
上海是一個沖積平原，土質較軟，是典型的軟土，從地質條件
說上海有三種類型土。
①平均每平方米最大承載力12噸，如蘇州河一帶
②平均每平方米最大承載力8噸，如浦東區一帶
③平均每平方米最大承載力5噸，就是事故發生的閔行區一帶
土層分層圖
地表2~11.2m是上海的典型軟土，軟土有流動性，建樓時必須考慮它的特殊性，尤其不宜快速堆土
蓮花河畔景苑在建7號樓位于古河道之中，在深度為3.5～11m的第③層和第④層淤泥質土中，土體呈灰色、飽和、流塑狀，最大天然含水量67.9%、孔隙比1.90，地基土承載力特征值僅為50kPa，具有高壓縮性、高靈敏性、低強度和低滲透性的特點。
2.2 氣候資料
2009年6月20~27日上海閔行地區天氣多以雨天為主，降水量較大，氣溫集中在20℃ ~26℃ 。風向多為南到東南風1-2級轉4-5級，整點最大偏南風9m/s。由于降水量較大，在雨水浸泡下土體由可塑狀態轉為流塑狀態，為后續事故埋下隱患。
三 事故調查取證
3.1 7號樓(倒塌樓房)周圍環境 蓮花河畔景苑商品房小區工地共有11幢在建13層樓房，在淀浦河(寬約40m)的南面， 11幢在建樓房長度方向與淀浦河河岸基本平行， 這些樓房北面邊界距淀浦河河岸距離在20~50m之間，其中倒塌樓房距防汛墻最近，據人目測僅有二三十米。
土方緊貼建筑物，堆積在7號樓(倒塌樓房)樓房北側，北面的空地上堆放7號樓南面基坑開挖的泥土有足球場那么大，堆土在6天內即堆高 10m左右。 邊挖邊堆，堆土速度很快。
3.2 淀浦河的防汛墻被堆土損壞
2009年6月26日，淀浦河河道南側83米長的防汛墻(高2米多)遭嚴重損壞,發生了滑動破壞，使在建的蓮花河畔景苑工地內的防汛墻裂成了好幾段，墻體上現出了3個很大的缺口。中間較長的兩段墻體往外移位了4米多，外側河道中堆積的泥土已經露出河面，形成一片類似灘涂的小塊陸地。這導致河道的航行安全受到影響。
而在防汛墻南面，一座由泥土堆成的小山丘矗立在建筑工地上，離防汛墻不過數米。防汛墻內的地面也出現了開裂，最長的裂縫寬度在70厘米左右。
3.3 7號樓樁位圖
13層樓房基礎采用樁+條形承臺，樁型為PHC-AB400-33預應力高強混凝土管樁，樁徑400mm，樁長33m，管樁共118根，樁端持力層為⑦1-2之層，雙向條形承臺的截面為600mm×700mm。
3.4 開挖地下車庫
蓮花河畔景苑的建設方在7號樓建好后，在它的南側離樓不到5米的地方，開挖一個深達4.6米，長80米，寬45米的基坑，用做地下車庫。
《建筑樁基礎建設規范》中明確規定，軟土場地已成樁條件下，開 挖基坑高度不應超過1米。 3.5 堆土過高
蓮花河畔景苑附近土的最大承載力為5噸，在沒有任何防護措施下，堆土不應超過3米。而在既沒有打圍樁又沒有打基樁的情況下，7號樓的北側堆放了10米高、80米長、10米寬，大概7000方土。推算下來每平方米土承受壓力約為11噸，遠遠大于這類土的最大承載力，從而引起地面下3~12米土的形變，形變的土擠向四周，從而對樁產生非常大的推力。
3.6 天氣原因
事故發生在雨季，上海的降水量大，北面土堆的重量大大增加，土層所受壓力增加，土對樁的推力就大大增加。同時，土的含水量增加，使顆粒與顆粒的摩擦力減小，土的流動性增加，進一步加大了土對樁的推動力，使樁南面的支撐力也減小。
四
計算及事故分析
4.1 主動土壓力計算
經調查，該小區軟土參數如下：
凝聚力 15 kPa 摩擦角& 28 度
填土重度 18 kN/m3 水平系數 0.5 ～ 1 南側開挖深度 4.6 m 北側堆土高度 8～10 m 東西方向樁間距 5 m 南北方向每排樁數 5-6 根
從土力學的角度分析, GB 5007- 2002 《建筑地基基礎設計規范》規定邊坡工程主動土壓力應按下式計算
?576?0.3610
?208KNm邊坡推土主動土壓力作用基坑垂直高度：
X=h /3=8/3≈2.67m
簡化為水平力和彎矩
C80混凝土管樁綜合模量(鋼筋和混凝土)
查資料得水平地基系數隨深度線性增長的比例系數為
慣性矩I
&Ea?0.5?r?H2?tan2(45o?)2Ea?0.5?18?82?0.3610
根據規范要求, 考慮樁周土空間受力的影響, 計算寬度為
Ho?Eabo?208?0.99?206KN
Mo?EaboX?206?2.67?550KN?m
根據無量鋼系數
C?M/HT?EbX/EbT?2.67/1.08?2.4700a0a0
.5KN?m Mmax?M0C?550?2.47?1358
已知該項目采用PHC-AB400-33預應力高強混凝土管樁，混凝土強度為C80, 樁身豎向承載力設計值2000kN,抗裂彎矩52kNm, 極限彎矩77kNm。
所算的彎矩大于預應力混凝土鋼管樁本身的極限彎矩77k¤m, 故導致該樁斷裂 4.2 從基坑開挖對鄰近建筑物影響的角度分析
3基礎底面以上土重度 rm?15.7KN/m
r?18KN/m3 基礎以下土重度
基礎底面寬 b=45m 基礎埋深 d=4.6m 在淤泥質粘土地質條件下，地基承載力特征值fak=160kpa 按框架剪力墻結構，每層均布荷載18.75kpa/層
總荷載強度 p=18.75×13=243.8kpa
ηb---基礎寬度的地基承載力修正系數
根據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007~2002) 在淤泥和淤泥質土層中ηb為0. ηd---基礎埋深的地基承載力修正系數 在淤泥和淤泥質土層中ηd為1.
當基底寬度大于3m或埋深大于0.5m時，承載力標準值應按下式進行計算
=160+0×18×(45-3)+1×1.57×(4.6-0.5) =160+64.37 =224.37kpa 因為總荷載強度p=243.8kpa >fa=224.37kpa 所以承載力不滿足要求
五、事故原因
直接原因：
1、基坑開挖堆土產生的重壓
2、基坑開挖在樓的南面形成臨空面
緊貼7號樓北側，在短時間內堆土過高，最高處達10米左右，產生側向推力;與此同時，緊鄰7號樓南側的地下車庫基坑正在開挖，開挖深度4.6米，開挖基坑出現凌空面，導致樓房產生位移，對PHC樁產生很大的偏心彎矩，破壞樁基;深坑，堆土，河道，構成了由北向南的三點一線，直接改變了地基的受壓結構，發生土體水平滑移，這三點一線的合力，終于扯斷了大樓賴以穩定的樁基，最終導致房屋傾倒。
大樓兩側的壓力差使土體產生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側能力，導致房屋傾倒。
間接原因：
1、土方堆放不當。在未對天然地基進行承載力計算的情況下，建設單位隨意指定將開挖土方短時間內集中堆放于7號樓北側。
2、開挖基坑違反相關規定。土方開挖單位，在未經監理方同意、未進行有效監測，不具備相應資質的情況下，也沒有按照相關技術要求開挖基坑。
3、監理不到位。監理方對建設方、施工方的違法、違規行為未進行有效處置，對施工現場的事故隱患未及時報告
4、管理不到位。建設單位管理混亂，違章指揮，壓縮施工工期;施工單位未予以及時制止。
5、安全措施不到位。施工方對基坑開挖及土方處置未采取專項防護措施。
6、圍護樁施工不規范。施工方未嚴格按照相關要求組織施工，施工速度快于規定的技術標準要求。
總結：此次事故不是由單一因素造成的，而是在多因素共同作用下造成樓的傾覆，具體來說：
由于基坑開挖堆土在樓的北面產生的重壓，基坑開挖在樓的南面形成臨空面，從而產生過大壓力差;事故發生時期該地區處于梅雨季節，雨水浸入土體使土體由可塑狀態轉為流塑狀態，顆粒與顆粒的摩擦力減小，土的流動性增加，造成土體失穩。綜合作用下破壞了PHC樁。 此外，監理公司極度不負責，對施工方的違規行為未進行糾正，也是造成本次事故的重要原因之一。
六 事故責任分析
通過調查和責任認定，依據有關法律法規，共對5家單位進行處罰。
①建設單位梅都房地產公司、施工單位眾欣建筑公司，對事故發生負有主要責任。
②土方開挖單位索途清運公司，對事故發生負有直接責任。
③基坑圍護及樁基工程施工單位勝騰基礎公司，對事故發生負有一定責任。
④監理單位光啟監理公司，對事故發生負有重要責任。
七 防范措施及建議
(一)施工單位必須建立健全安全生產責任制。按照《中華人民共和國安全生產法》、《建設工程安全管理條例》等法律、法規，設置專門的安全生產管理機構，配備稱職的¡°三類人員¡±(施工企業主要負責人、項目主要負責人、專職安全管理人員);施工企業主要負責人必須建立健全各級領導、職能機構、崗位人員的安全生產責任制并嚴格落實到位。
(二)監理單位應依法進行安全監理。按照建設工程監理規范(GB/T50319-2000)及《建設工程安全管理條例》，工程監理單位應嚴格在施工準備階段對工程總包單位、各分包單位的資質審查并提出審查建議，根據《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》(建質[2009]87號)中第三條、第八條規定，嚴格對各專項施工方案的審查和簽字驗收;同時嚴格在施工階段的日常管理，對違反國家強制性標準的不安全行為，及時制止并下達整改通知，通知無效的，要立即上報建設單位，建設單位不采納的，要勇敢地上報安全生產主管部門。
(三)政府監管部門加強對建設工程的安全管理。政府監管部門要加強對建設項目的安全檢查工作，不僅要對重點建設項目進行安全檢查、監督，對于可能存在較大安全隱患的建設項目也要加強安全檢查
比如對建于河邊、地基很差的建設工程要給予一定的安全生產指導、監督。同時，相關部門要加強對建設單位、施工單位、監理單位等單位的資質證書、營業執照、安全生產許可證等證照的審查。
報告完畢
圍墻倒塌事故范文第3篇
關鍵詞：施工升降機,架節,事故,安全裝置,螺栓
一、事故發生
在現代高層建筑施工中已大量使用施工升降機, 它是一種外附著于建筑物主體上, 用吊籠沿著架設的垂直導架作上下運動, 用來載人、載物的大型機械。其安全性能要求非常高, 同時也是對施工進度影響較大的大型施工設備之一。但由于各種原因, 有些施工升降機不是施工企業的固定資產, 只是租來使用, 因此產生了因管理疏忽或滯后造成的安全隱患。
某工地某日下午2時50分左右, 安裝人員在對某施工升降機進行升高架節過程中, 施工升降機的頂部三節標準節連同南側吊籠向南發生傾覆, 被東南角的一個連接螺栓倒掛在頂部第四節標準節上, 在吊籠頂上作業的兩名人員摔落, 一死一傷, 施工升降機嚴重損壞。
通過勘察事故現場, 詢問目擊人員, 得知該臺升降機是安裝使用后第二次升高架節, 第一次升高架節是在2011年8月22日, 分兩次一共加了七節, 發生事故的斷開點正是第一次加節時的聯結點。據了解在第一次升高架節時曾下過陣雨。
在事故現場檢查升降機無其它結構破壞及失穩現象。除第三節標準節與第四節標準節聯結的東南角拉彎的標準節螺栓, 現場未發現其它被拉斷和折彎聯結螺栓。吊籠內無其它重物。被拉彎的螺栓孔處有明顯變形痕跡。
二、事故分析
1.經過現場勘查及對施工過程的了解, 發生事故的原因是, 當南面的升降機上升到頂部時, 吊籠的重量在標準節上施加了一個偏心力, 產生了一個向南翻轉的彎矩。當這個彎矩超過了頂部三節標準節自重產生的抗傾覆力矩時, 由北側的標準節連接螺栓的拉力平衡彎矩。此時標準節上北側的聯結螺栓在事故現場未找到, 從螺孔的痕跡可以判定, 發生事故時北側螺栓已不存在, 最終導致事故的發生。因此第三節標準節與第四節標準節聯結的螺栓失落是事故發生的直接原因。
2.正常使用時上面三節標準節雖然只有一個螺栓聯結, 處于不穩定狀態, 但標準節聯結面凹凸配合, 在自重力作用下即使有運行產生的振動也不會產生橫向移動。上面三節標準節通過頂部天輪, 受到兩個由對重通過滑輪施加的平衡的順標準節軸向力的作用, 在沒有側向力的作用時, 處于相對穩定狀態。因此未發生事故。
3.分析認為, 應該是第三節與第四節標準節聯結的其他螺栓在第一次升高加節時, 突遇下雨匆忙之間未上緊, 而且安裝的方向是螺母向上, 之后也未重新檢查緊固, 受振動的影響聯結螺栓脫落, 造成事故隱患。
三、應對措施
(1) 強化對施工升降機的安裝管理和安裝人員的責任心教育, 完善使用過程中的規范管理, 杜絕類似事故的再次發生。
(2) 施工升降機的使用單位應完善起重機使用的管理、維護和定期維護保養工作, 加強對設備的日檢、月檢和年檢工作, 并認真做好記錄, 落實到位, 形成制度。
(3) 制造和安裝單位后期服務不到位可能會埋下安全隱患, 建議相關管理部門要對制造、安裝單位實行安全質量保證金制度, 發揮杠桿的作用, 提高制造、安裝單位的質量意識和質量風險, 保證施工升降機的安全使用。
參考文獻
[1]王福綿.起重機械技術檢驗[M].北京:學苑出版社, 2000.
[2]王福綿.起重機械事故預防與故障分析[M].北京:北京理工大學出版社, 2008.
圍墻倒塌事故范文第4篇
在多年的工作學習中, 對土的毛細性受到不同物質組成的影響總結了一些想法和收獲, 本文從土的毛細性成因、機制、機理分析及毛細水上升高度的試驗確定方法及試驗數據分析等方面淺談土的物質組成與毛細現象的相互關系。
不同成因的土是由固相、液相、氣相組成的多相體系。土的物質組成主要是指土的粒度成分、礦物成分、化學成分、土中的水、氣體, 其中粒度成分是指土中各種大小土粒的相對含量;礦物成分則指土的固體相部分, 化學成分是組成土的三相體系的化學元素、化合物種類及其相對含量。土中的水是土的液體相部分;土中的氣體是指土中的氣體相部分。土的毛細性是指存在于土的毛細孔隙中的水, 在彎液面力的作用下, 沿著毛細孔隙向各個方向運動的性能。其特征為:a.土的毛細性受到土的粒度成分、礦物成分、土中水溶液的化學成分和濃度, 以及土的結構的影響。b.砂土的毛細性規律服從孔隙愈細, 毛細水上升高度愈高的規律, 粘性土的特點則較為復雜。
2 土的毛細性成因、機制、機理分析
土的毛細孔隙系統實際上性狀、大小復雜多變的管道系統, 為了便于討論問題, 近似地將它看作一束圓管系統。圓管的直徑等于孔隙的平均直徑, 土中孔隙的彎液面也可近似的看作管中彎液面。
彎液面的形成主要與土粒表面電荷對極性水分子的吸引作用有關, 靠近土粒表面的水分子失去活動能力, 距土粒表面愈遠, 靜電引力場作用愈小, 水分子失去活動能力愈少。由于對水分子有吸附作用, 在顆粒周圍吸附了水膜, 組成土內彎液面或成為彎液面的邊緣部分, 在粘土細小孔隙中充滿著結合水, 在三相交界面形成彎液面。
在孔隙中形成的彎液面 (圖1) , 以接觸點處與彎液面相切的矢量a、b表示與毛細管壁間的分子作用力, 將矢量分解為沿毛管壁的分量a1、b1和垂直于管壁分量a2、b2。a2、b2方向相反合力為零, 不影響毛管水上升高度, 它們僅有助于毛管的完全充水。而平行于毛管壁a1、b1與毛管的軸向一致, 是毛管水上升的動力。此動力為張力, 其合力為彎液面周邊長與水的表面張力系數α (α=73×10-3) 之乘積, 即απD (彎液面為半個球面, 其直徑近似孔隙直徑) , 彎液面力是一種應力, 定義為:作用于彎液面周邊上的表面張力的合力與周邊在垂直于合力的平面上的投影所圍成的面積之商即:
式中:ρ為彎液面力 (Pa) ;α為張力系數 (N/m) ;D為直徑 (mm) 。
彎液面力可用水柱高度表示, 符號Pc其與ρ有如下關系:
式中:ρw為水的密度 (g/cm3) ;g為重力加速度 (cm/s) ;D為孔
隙平均直徑 (mm) 。
水在土的孔隙中形成的彎液面是向受力體以外的方向凹彎的, 彎液面的曲率中心在液體以外位于空氣中, 所以表面張力的合力也是指向空氣一側, 即指向受力體外側, 習慣上認為是負的, 屬于拉應力性質。若以水柱高度為單位稱負測壓高度, 這樣彎液面力的水力學意義是:在彎液面附近的水具有一個負的測壓高度。
通過上述對彎液面、彎液面力及彎液面力的水力學意義的闡述, 分析土的毛細性成因、機制、機理見 (圖2) 。
當毛細孔隙中的水和與其相連通的外部自由水均受一個外力P, 由于彎液面周邊表面張力的合力P'=P-Pc小于外部自由水所受到的應力P, 由此產生的應力差△P=P-P'=Pc, 驅使毛細孔隙中的水向上直到毛細管中水柱產生的靜水壓力與彎液面力想等時為止, 這段水柱高度也就是毛細水上升高度, 也是土的毛細性的主要指標。對于粘性土的毛細特點應是Hc=Pc/ (1+Io)
式中:Hc為毛細水上升高度;Pc為負測壓高度;Io為起始水力梯度。
3 毛細水上升高度的試驗確定方法
根據水利部行標《土工試驗規程》 (SL237-1999) , 對毛細水上升高度的試驗確定方法有兩種:
a.直接觀測法 (本方法適用于粗砂、中砂) ;
b.土樣管法 (此方法適用于細砂、粉土或毛管水上升高度較小的粘性土) 。
3.1 直接觀測法
儀器設備及操作方法均采用《土工試驗規程》 (SL237-1999) , 試驗數據見表1。
3.2 土樣管法
儀器設備及操作方法均采用《土工試驗規程》 (SL237-1999) , 試驗數據見表2。
4 試驗數據分析
4.1 不同土類對土的毛細性影響
當砂土與水接觸時, 由于毛細水參與毛細現象, 不存在結合水阻力, 由式Hc=Pc/ (1+Io) 可知Io=0, 所以Pc=Hc, 其彎液面周邊表面張力的合力與彎液面下的水柱重量相平衡, 因此服從孔隙愈細, 毛細水上升高度愈高的規律。但在粘性土中彎液面周邊的表面張力的合力, 尚需克服孔隙中結合水的阻力, 水柱才能達到一定高度, 所以Pc不等于Hc, 因而粘性土的毛細上升高度不服從孔隙愈細, 毛細水上升高度愈高的規律, 服從Hc=Pc/ (1+Io) 。其機理為孔隙小Pc增大、Io也增大, 且Io的增大比Pc顯著, 這樣就使Hc變小, 所以粘性土的毛細上升高度小于亞粘土及亞砂土。這一規律在上述表1～表3中得到了較好的驗證。
4.2 不同礦物成分及粒組對土的毛細性影響
砂土中不同的礦物成分, , 由于顆粒形狀不同, 形成的孔隙大小不一, 因而影響著毛細水上升高度。粘性土中礦物成分起著重要的作用, 在密實度相同的情況下, 形成較大孔隙的礦物成分, 毛細水上升高度低于能形成較細孔隙的礦物成分, 如長石。雖然有些礦物成分能形成較細孔隙, 但其中充滿結合水, Io較大, 所以毛細水上升高度也不高, 如滾圓石英、尖角石英, 處于二者之間的毛細水上升高度稍高, 如云母。見表4。
4.3 不同化學成分對土的毛細性影響
水溶液的化學成分及濃度影響粘性土的毛細水上升高度, 因為它影響著擴散層厚度的變化, 溶液濃度的變化可使孔隙中結合水膜厚度發生變化。在粘性土中若以一定鈉離子飽和, 由于結合水膜增厚, 水膜重疊部分擴展, Io增加導致毛細上升高度降底。由于砂土中含有一定量的粘土礦物, 在低濃度時結合水膜阻力使毛細水上升高度較小, 高濃度時形成較薄的水膜, 使孔隙通道變窄, 毛細水上升高度增大, 見表5。
此外氣體、氣候、溫度等變化都對毛細性有一定的影響, 但其程度較弱。
5 結論
5.1土的毛細性受到土的不同物質組成的影響
a.不同種類的土由于其化學成分及土的結構不同, 對毛細性影響較大;
b.土的礦物成分及粒組的差異, 導致毛細上升高度變化較大;
c.水溶液的濃度變化對毛細上升高度有影響, 但次于前兩者。
5.2 毛細現象在砂土和粘土中, 其表現性質各不相同, 砂土中毛細水參與毛細現象, 不存在結合水阻力, 粘土中合力需克服孔隙中結合水阻力才能上升一定高度。
5.3 砂土的毛細規律服從孔隙愈細, 毛細上升愈高的規律, 粘土的毛細性特點可根據Pc=Hc (1+Io) 式判斷。
摘要：土的不同礦物成分、粒組、化學成分影響土的毛細性。砂土的毛細性服從空隙愈細毛細水上升高度愈高的規律。粘性土則有其特殊性。
關鍵詞：毛細性,彎液面,彎液面力
參考文獻
[1]唐大雄, 孫愫.工程巖土學[M].北京:地質出版社.
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