膨胀土

膨胀土的判别与分类

路基土工 2008-05-03 20:02 阅读19 评论0

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膨胀土的判别与分类

--摘自西部项目《膨胀土地区公路勘察设计技术研究》研究成果

膨胀土在我国大部分地区均有分布。膨胀土的胀缩性直接影响着建筑物的安全性，它不仅造成房屋成群开裂，公路、铁路塌方，而且可导致膨胀土边坡产生表层浅滑现象，造成农田水利设施的破坏，影响人们的生活环境。因此，在工程地质勘察中，必须正确地识别膨胀土与非膨胀土，准确地判定膨胀土的胀缩性等级，这有助于合理进行拟建建筑物的设计与地基处理，对保障建筑物安全与人们的生活环境具有非常重要的意义。

一、膨胀土的定义

1996年《公路路基设计规范》（JTJ013-95）的膨胀土定义是：“膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，它具有遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的粘性土。”从这个定义上来看，膨胀土的主要特性是膨胀和收缩。但膨胀和收缩是一个十分复杂的问题，不仅仅是遇水膨胀和失水收缩这么简单。在增加溶液电解质浓度的情况下，即使是遇水，膨胀土也会产生收缩现象。因此，膨胀土的膨胀和收缩是在水和电解质共同作用下的结果。另外，定义中指出土中含有较多的亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分的说法也不确切。如果膨胀土中仅含伊利石显示不出膨胀土具有较强的膨胀与收缩特性，伊利石的亲水性仅为蒙脱石的十分之一。膨胀土的胀缩特性主要是由亲水性粘土矿物蒙脱石决定的。因此，《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）给出的膨胀土的定义更为恰当：“膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。”

二、膨胀土判别指标

要鉴别某种土是否属于膨胀土，应根据本身的固有属性来进行区分，只有内在的主要固有属性才是控制膨胀土工程特性的决定性因素；至于在膨胀土地区各种建筑物的稳定程度，只能用作辅助的判别。所以对膨胀土的判别原则，首先应从工程地质观点出发，分析土体的裂隙特征，概括出能反映膨胀土工程性质的实际情况，能代表膨胀土规律的主要指标。

膨胀土隧道塌方成因及处理技术

王大嵬 （中铁十九局集团第二工程有限公司）

摘要：结合新响沙湾隧道工程实例，通过对隧道膨胀土洞段塌方的研究，分析隧道塌方原因，详细阐述了塌方处理方案、施工注意要点，对同类围岩隧道施工具有一定的借鉴意义。

关键词：膨胀土 塌方 原因分析 处理技术

1 工程概况

1.1 工程概况 新响沙湾隧道全长3430m，除进口1057m，出口129m位于直线上，其余均位于半径为4500m的曲线上，纵坡11.5‰。隧址区地震烈度Ⅷ地震动峰值加速度0.20g。

1.2 工程地质和水文地质

1.2.1 工程地质 新响沙湾隧道为鄂尔多斯台地剥蚀丘陵区，沟谷纵横，切割强烈，地形起伏较大。围岩为白垩系下统（K1），紫红色、姜黄色、灰绿色含砾泥质砂岩，砂石含量5～20%左右，泥质胶结，砂状结构，薄层～中厚层构造。局部夹薄层状紫红色泥岩。强风化层约10～30米。地层产状近水平。

1.2.2 水文地质特征 地下水主要为赋存在河床冲洪积砂层中的空隙潜水，水量较丰富，膨胀土地带地下水丰富，基岩裂隙水不发育。

2 塌方过程描述

2008年9月27日早7时，新响沙湾隧道GDK48+885～GDK48+950段边墙出现多条裂缝，裂缝内有水渗出，部分拱脚出现向外挤出的现象。2008年9月28日～2008年10月9日期间，GDK48+885～GDK48+950段不时出现钢筋断裂的声音，多处出现环向裂纹，多处喷射混凝土面崩裂。边墙从拱脚以上1.7米处钢架整体被压断，拱顶边墙变形严重。掌子面已经全断面塌方封堵；缝宽1cm以上的裂纹有十多条，最大裂缝宽度达到60cm；拱墙部位格栅钢架大部分挤出变形，最大变形达80cm；裂缝处渗漏水现象严重。2008年10月10日下午15时10分GDK48+885～GDK48+950段出现整体坍塌，塌方过程无人员伤亡。

膨胀性指标统计表

插表4

项目

层号 自由膨胀率

δef

（%） 收缩系数

λs 膨胀率

δep

(p=50KPa) 膨胀力

(KPa) 胀缩变形量(mm) 膨胀

潜势 地基胀缩等级

1-1 58 0.28 -2.41 32.01 0.09

中等 Ⅰ 1-2 138 0.34 -1.05 66.15 0.30

3-1 80 0.53 +1.00 44.1 0.24

5-1 83 0.53 -1.74 91.96 0.27

6-1 75 0.70 +0.81 72.85 0.34

4-1 92 0.54 +0.81 98.65 0.20

说明：昆明地区大气影响深度4.8m，急剧影响深度2.16m，场地埋深5m内膨胀土以收缩为主，计算公式：

S=ψ·∑(δepi+λsi·△wi)hi

△ wi＝△w1-（△w1-0.01）（Zi-1）／（Zn-1）

△ w1＝W1-ψw·Wp

式中：W1、Wp—地表下1m处土的天然含水量和塑限含水量（以小数表示）；

ψw――土的湿度系数；

Zi――第i层土的深度（m）；

Zn――计算深度，可取大气影响深度（m）。

Ψw 取0.74

从表中可以看出②1层δef=58-138%，局部地段具弱膨胀潜势，以收缩为主，膨胀力7.02KPa，计算结果表明场地膨胀土地基胀缩等级为Ⅱ级

第２０卷第４期　２００２年８月　河　南　ＨＥＮＡＮ　科学　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｖｏ１．２０　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２００２　

文章编号：１００４—３９１８｛２００２）０４—０４３５—０３　

南阳市区膨胀土的特性　

马中军　，　贾大多２　

（１．华中科技大学，湖北武汉４３００７４；２．南阳市建筑公司，河南南阳４７３００４）　

摘要：膨胀由于粘土矿物含量较多，在一定气候条件下其体积随含水量的增加而膨胀，随含水量的减小而收缩。　以膨胀土为地基的低层建筑物常常成群开裂。笔者通过一些试验研究了南阳地区膨胀土的特性，并对该　

区膨胀土的分布、成因、评价方法提出了看法。　关键词：膨胀土；含水量；粘土矿物　

中图分类号：ＴＩＪ４４３　文献标识码：Ａ　

膨胀土由于其组成含有大量的强亲水性粘矿物，因此在工程建设中膨胀土作为建筑物的地基，常因其吸　

水膨胀，失水收缩的特性引起建筑物的开裂，倾斜破坏。南阳市膨长土分布于南阳市区以西，由车站路向北　

经新华路口直到八一路与工业路口，沿工业路向北与南漯铁路相交的以西垄岗以垄冈缓坡区。该膨胀土由　

于有独特的成因，所以它的物化特征、力学性质都有其独自的特点。　

１岩性及工程地质特征　

南阳市膨胀土为更新统（Ｑ２ＰＬ）洪积层及上更新统（Ｑ３　）冲积层。本次试验选用了变形最大的八一路上　

中原技校西家属区的膨胀土进行人工制备土样。根据工程地质勘察资料，在深度为十五米的范围内，该地区　

自上而下分布有五层土，它们分别是：　

第ｌ：杂填土层。厚度是０．３－－０．５米，成分复杂，各处不一。　

第２：粉质粘土层。厚度是６．７０～９．４０米，岩性特征为褐黄色或浅黄色，内含少量铁锰结核，裂隙较发　

育，但具有不明显的光滑面，呈可塑状，压缩系数是０．１９。　

第３：淤泥质粉质粘土层。厚度１．３～２．３米，岩性特征为灰褐、灰黑色，富含有机质，含少量的铁锰结　

核，局部集中成团块状，很湿，呈可塑——软塑状。　

第４：中砂层，最大揭露厚度５．４米。岩性特征为浅黄色或白色。主要成分以石英为主，长石较少，含少