膨脹土

膨脹土內(nèi)在因素

主要是指礦物成分及微觀結(jié)構(gòu)兩方面。

礦物成分：膨脹土含大量的活性粘土礦物，如蒙脫石和伊利石，尤其是蒙脫石，比表面積大，在低含水量時(shí)對水有巨大的吸力，土中蒙脫石含量的多寡直接決定著土的脹縮性質(zhì)的大小。

微觀結(jié)構(gòu)：這些礦物成分在空間上的聯(lián)結(jié)狀態(tài)也影響其脹縮性質(zhì)。經(jīng)對大量不同地點(diǎn)的膨脹土掃描電鏡分析得知，面——面連接的疊聚體是膨脹土的一種普遍的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)比團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有更大的吸水膨脹和失水吸縮的能力。

膨脹土外界因素

水分的遷移是控制土脹、縮特性的關(guān)鍵外在因素。因?yàn)橹挥型林写嬖谥赡墚a(chǎn)生水分遷移的梯度和進(jìn)行水分遷移的途徑，才有可能引起土的膨脹或收縮。盡管某一種粘土具有潛在的較高的膨脹勢，但如果它的含水量保持不變，則不會(huì)有體積變化發(fā)生；相反，含水量的輕微變化，哪怕只是1%~2%的量值，實(shí)踐證明就足以引起有害的膨脹。因此，判斷膨脹土的脹縮性指標(biāo)都是反映含水量變化時(shí)膨脹土的脹縮量及膨脹力大小的。

膨脹土是種高塑性黏土，一般承載力較高，具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。常使建筑物產(chǎn)生不均勻的豎向或水平的脹縮變形，造成位移、開裂、傾斜甚至破壞，且往往成群出現(xiàn)，尤以低層平房嚴(yán)重，危害性很大，裂縫特征有外墻垂直裂縫，端部斜向裂縫和窗臺(tái)下水平裂縫，內(nèi)、外山墻對稱或不對稱的倒八字形裂縫等；地坪則出現(xiàn)縱向長條和網(wǎng)格狀的裂縫。一般于建筑物完工后半年到五年出現(xiàn)。

膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)分析

主要成分由親水性礦物組成，有較強(qiáng)的脹縮性，一般呈棕、黃、褐色及灰白等色，常呈斑狀，多含有鈣質(zhì)或鐵錳質(zhì)結(jié)構(gòu)。土中裂隙較發(fā)育，有豎向、斜交和水平三種。距地表1~2米內(nèi)，常有豎向張開裂隙。裂隙面呈油脂或蠟狀光澤，時(shí)有擦痕或水漬，以及鐵錳氧化物薄膜。膨脹土路堤會(huì)出現(xiàn)沉陷、邊坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等破壞現(xiàn)象。路塹會(huì)出現(xiàn)剝落、沖蝕、溜塌、滑坡等破壞。

膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類：一類以蒙脫石為主，另一類以伊利石土和高嶺土為主。按膨脹性分類可分為：弱膨脹、中膨脹、強(qiáng)膨脹三類。蒙脫石粘土在含水量增加時(shí)出現(xiàn)膨脹，而伊利石和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，分析概述如下：

膨脹土含水量

膨脹土具有很高的膨脹潛勢，這與它含水量的大小及變化有關(guān)。如果其含水量保持不變，則不會(huì)有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構(gòu)造物不會(huì)遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)黏土的含水量發(fā)生變化，立即就會(huì)產(chǎn)生垂直和水平兩個(gè)方向的體積膨脹。含水量的輕微變化，僅1%~2%的量值，就足以引起有害的膨脹。在安康地區(qū)，膨脹土對人們的危害較大，建造在膨脹土上的地板，在雨季來臨時(shí)，土中含水量增加引起的地板翹起開裂屢見不鮮。

一般來講，很干的粘土表示有危險(xiǎn)。這類粘土能吸收很多的水，其結(jié)果是對結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。反之，比較潮濕的粘土，由于大部分膨脹已經(jīng)完成，進(jìn)一步膨脹將不會(huì)很大。但應(yīng)注意的是，潮濕的粘土，在水位下降或其它的條件變化時(shí)，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。

膨脹土干容重

黏土的干容重與其天然含水量是息息相關(guān)的，干容重是膨脹土的另一重要指標(biāo)。γ=18.0KN/m的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢。在安康地區(qū)，人們對這種土的評語是“硬的象石頭”。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問題。

膨脹土力學(xué)性質(zhì)

通過土工試驗(yàn)，得出粘土的力學(xué)指標(biāo)，以供土質(zhì)力學(xué)上的計(jì)算。通常對膨脹土的力學(xué)分析，主要是對其膨脹潛勢和膨脹壓力的研究后得出的。

Ⅰ.膨脹潛勢

膨脹潛勢：簡單的講，就是在室內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)壓密實(shí)驗(yàn)，把試樣在最佳含水量時(shí)壓密到最大容重后，使有側(cè)限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測定的膨脹百分率。膨脹率可以用來預(yù)測結(jié)構(gòu)物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤濕程度.潤濕的持續(xù)時(shí)間和水分的轉(zhuǎn)移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周圍的環(huán)境條件，是解決膨脹土工程問題的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)。

Ⅱ. 膨脹力

膨脹力，也就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復(fù)到其初始體積為止所需的壓力。對某種給定的粘土來說，其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對于未擾動(dòng)的粘土來講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時(shí)土的膨脹壓力可以直接用來論述膨脹特性。

綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個(gè)內(nèi)在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個(gè)非常重要的外在因素。準(zhǔn)確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計(jì)到建造在這個(gè)地基上的路基及構(gòu)造物將會(huì)產(chǎn)生怎樣的變形，從而采取相應(yīng)的地基處理措施。

在道路工程設(shè)計(jì)中，針對膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)，根據(jù)地質(zhì)勘測的詳實(shí)報(bào)告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中采用了綜合處理的思想，并進(jìn)行了針對性的研究，提出如下措施：

（1）填高不足1米的路堤，必須換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實(shí)。

（2）使用膨脹土作填料時(shí)，為增加其穩(wěn)定性，采用石灰處治，石灰劑量范圍10%∽12%，要求摻灰處理后的膨脹土，其脹縮總率接近零為佳。

（3）路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層，必要時(shí)須鋪一層土工布，從而形成包心填方。

（4）路塹邊坡不要一次挖到設(shè)計(jì)線，沿邊坡予留厚度30∽50cm一層，待路塹挖完后，再削去予留部分，并以漿砌花格網(wǎng)護(hù)坡封閉。

（5）路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內(nèi)的含水量不一定相同，原有的密實(shí)度也不盡相同，壓實(shí)時(shí)應(yīng)使其壓實(shí)的均勻.緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺(tái)階，翻松，并檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時(shí)采用適宜的壓實(shí)機(jī)具，將其壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。

（6）施工時(shí)應(yīng)避開雨季作業(yè)，加強(qiáng)現(xiàn)場排水。路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時(shí)間不宜間隔太久。路堤.路塹邊坡按設(shè)計(jì)修整后，應(yīng)立即漿砌護(hù)墻.護(hù)坡，防止雨水直接侵蝕。

（7）膨脹土地區(qū)路床的強(qiáng)度及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格遵守國家有關(guān)規(guī)定。 2100433B

我國《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》規(guī)定以50kPa壓力下測定的土的膨脹率，計(jì)算地基分級(jí)變形量，作為劃分脹縮等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，表7-3給出了膨脹土地基的脹縮等級(jí)。

表7-3 膨脹土地基的脹縮等級(jí)

膨脹土在我國的分布范圍很廣，如廣西、云南、河南、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江蘇等地均有不同范圍的分布。膨脹土是特殊土的一種，常用的地基處理方法有換土、土性改良、灰土樁、水泥樁加固，以及防止地基土含水量變化等工程措施。

膨脹土粘粒成份主要由強(qiáng)親水性礦物質(zhì)組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復(fù)變形的性質(zhì)，對路基的破壞作用不可低估，并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。為了保證道路在較長時(shí)間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達(dá)到安全.舒適行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。

自由膨脹率

膨脹率與膨脹力

膨脹率

以各級(jí)壓力下的膨脹率

線縮率與收縮系數(shù)

膨脹土失水收縮，其收縮性可用線縮率與收縮系數(shù)表示。線縮率

根據(jù)不同時(shí)刻的線縮率及相應(yīng)含水量，可繪成收縮曲線，利用直線收縮段(AB段)可求得收縮系數(shù)λ

λ

序

前言

第1章 緒論

1.1 膨脹土國內(nèi)外研究概況

1.2 南水北調(diào)中線工程膨脹土問題研究

1.2.1 研究概述

1.2.2 “十一五”期間膨脹土研究工作

1.3 研究展望

參考文獻(xiàn)

第2章 膨脹土的基本工程特性

2.1 膨脹土的分布與成因

2.1.1 概述

2.1.2 膨脹土的分布

2.1.3 膨脹土的成因

2.2 膨脹土的判別與分類

2.2.1 常用判別與分類方法

2.2.2 用電導(dǎo)率進(jìn)行膨脹土的判別

2.3 膨脹土的物理性及膨脹性

2.3.1 膨脹土的物理性

2.3.2 膨脹土的脹縮性

2.3.3 膨脹性指標(biāo)與物理性指標(biāo)的關(guān)系

2.3.4 膨脹性指標(biāo)試驗(yàn)存在的問題

2.4 膨脹土的滲透性

2.4.1 土樣滲透性室內(nèi)測試

2.4.2 土體滲透性現(xiàn)場測試

2.4.3 干濕循環(huán)對膨脹土飽和滲透系數(shù)的影響

2.4.4 膨脹土（巖）的非飽和滲透系數(shù)推測

2.5 結(jié)語

參考文獻(xiàn)

第3章 膨脹土的裂隙性

3.1 膨脹土裂隙特征及分類

3.1.1 膨脹土裂隙的分布特征

3.1.2 膨脹土裂隙的工程分類和定名

3.2 膨脹土裂隙的成因

3.2.1 脹縮裂隙的成因

3.2.2 非脹縮裂隙的成因

3.3 膨脹土脹縮裂隙的發(fā)育規(guī)律及工程意義

3.3.1 脹縮裂隙的發(fā)育規(guī)律及定量評價(jià)

3.3.2 脹縮裂隙的工程意義

3.4 非脹縮裂隙的發(fā)育規(guī)律及工程意義

3.4.1 非脹縮裂隙的發(fā)育規(guī)律

3.4.2 非脹縮裂隙的工程意義

參考文獻(xiàn)

第4章 膨脹土的強(qiáng)度特性

4.1 膨脹土強(qiáng)度的特殊性

4.2 膨脹土強(qiáng)度試驗(yàn)方法

4.2.1 脹縮裂隙膨脹土土體強(qiáng)度試驗(yàn)

4.2.2 裂隙面強(qiáng)度試驗(yàn)

4.3 脹縮裂隙膨脹土土體強(qiáng)度

4.3.1 膨脹土干濕循環(huán)后直剪試驗(yàn)

4.3.2 膨脹土干濕循環(huán)后三軸試驗(yàn)

4.3.3 干濕循環(huán)對膨脹土強(qiáng)度的影響分析

4.4 非脹縮裂隙膨脹土強(qiáng)度

4.4.1 土塊強(qiáng)度

4.4.2 裂隙面強(qiáng)度

4.5 填筑膨脹土強(qiáng)度

4.5.1 重塑樣與原狀樣強(qiáng)度

4.5.2 不同含水率膨脹土強(qiáng)度

4.6 非飽和膨脹土強(qiáng)度

4.6.1 非飽和總應(yīng)力強(qiáng)度

4.6.2 非飽和強(qiáng)度有效應(yīng)力強(qiáng)度

4.7 膨脹土強(qiáng)度非線性

4.8 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

……

第5章 膨脹土的脹縮特性

第6章 膨脹土邊坡的破壞機(jī)理

第7章 膨脹作用下的邊坡破壞

第8章 裂隙強(qiáng)度控制下的邊坡破壞

第9章 膨脹土邊坡的穩(wěn)定分析

第10章 膨脹土邊坡處理方法

第11章 膨脹土邊坡安全監(jiān)測方法

參考文獻(xiàn) 2100433B

膨脹土是在地質(zhì)作用下形成的一種主要由親水性強(qiáng)的黏土礦物組成的多裂隙黏性土，并具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特征。膨脹土在我國分布廣泛。以黃河流域及其以南地區(qū)較多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，湖北、河南、云南等20多個(gè)省、自治區(qū)均有膨脹土。我國膨脹土形成的地質(zhì)年代大多數(shù)為第四紀(jì)晚更新世及其以前，少量為全新世，呈黃、黃褐、紅褐、灰白或花斑等顏色。膨脹土多呈堅(jiān)硬一硬塑狀態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，壓縮性較低。