膨胀土特征探析

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膨胀⼟特征探析

膨胀⼟是主要由蒙脱⽯、伊利⽯等强亲⽔性粘⼟矿物组成的⾼塑性粘性⼟,具有胀缩性、

多裂隙性、⽔敏性、强度衰变性、超固结性、钙铁锰结核和地形的平缓性。俗称黄胶泥、蒜瓣

⼟等。

图1 粘性⼟⼲裂

图2 黄⾊冰⽔堆积膨胀性粘性1、膨胀⼟的成因

在我国主要分布于平原、盆地、河流阶地和丘陵地貌区,尤其是⽓候湿润的地区。主要由

基性⽕成岩、碳酸岩、泥灰岩、粘⼟岩等在长期风化作⽤过程中,经氧化、还原作⽤、淋滤作

⽤、⽔合和⽔解作⽤、沉积分异等作⽤的演变,在有利的地质环境下,形成的残积、坡积、冲

积、冰⽔沉积物,以及河湖相与海相沉积物形成。2、膨胀⼟地形地貌

平原型膨胀⼟地貌和构造型与冲积型盆地膨胀⼟,多属于堆积性,因此其厚度可达数⼗

⽶;

丘陵型膨胀⼟主要由盆地受河流与沟⾕侵蚀形成,或由膨胀岩风化残积形成,形态上多呈

浑圆、缓斜坡形态。

河流阶地型膨胀⼟主要是膨胀⼟地貌在河流侵蚀、切割营⼒作⽤下形成。

虽然原⽣膨胀⼟的物理⼒学性质较好,但由于出露于地表的膨胀⼟对风化、降⾬等具有⾼

度的敏感性,故其地形地貌常常呈平缓状。3、膨胀⼟形成时代

主要形成于第三系和第四系,⼏乎所有新⽣代都有膨胀⼟分布。4、膨胀⼟裂隙成因

膨胀⼟裂隙成因依据成因可分为原⽣与次⽣两类。原⽣裂隙主要是膨胀⼟形成过程中湿

度、温度、固结、胀缩等内⼒作⽤下形成,此类裂隙规模相对较⼩,多闭合;次⽣裂隙主要是

后期风化、卸荷、胀缩等作⽤下形成,此类裂隙规模相对较⼤,多张开。5、膨胀⼟超固结性

超固结性虽然是膨胀⼟的特征之⼀,但并不是所有的膨胀⼟都具有超固结特征。膨胀⼟的

超固结性主要由于历史承受的更⼤上覆荷载后期卸载形成。如地层剥蚀、河流冲刷、冰川融

化、有效应⼒变化形成的超固结,以及粘⼟矿物中的物理化学作⽤形成。

超固结性使膨胀⼟具有较⾼的强度、较⼩的压缩性特征。换句话说,膨胀⼟⼀旦原状结构

破坏后,便不易恢复到原⽣的密实状态,造成此类次⽣膨胀⼟的胀缩性⼤幅上升,也就是说,

由膨胀⼟形成的填⽅密实度较差,往往在后期会有较⼤的沉降、膨胀性。这也是东南亚某膨胀

⼟⾼填⽅场坪沉降量变化较⼤的原因,也是膨胀⼟边坡开挖后环境变化时容易引发坡体变形破

坏的原因。⽽且膨胀⼟压实的过程中,由于粘⼟扁平颗粒的⾼度定向造成膨胀⼟填⼟较原状⼟

具有更强的胀缩性。6、膨胀⼟的⽔敏性

膨胀⼟由强亲⽔性粘⼟矿物组成,往往具有保⽔性强、⾼塑性的特点。不同的含⽔量使膨

胀⼟具有不同的性质,呈现出含⽔量升⾼强度降低,含⽔量降低强度升⾼的特征。但⼀般来

说,原状的膨胀⼟透⽔性较低,含⽔量相对稳定,故其体积和强度较为稳定。当膨胀⼟次⽣裂

隙发育时,其透⽔能⼒将⼤幅上升,对⽔的敏感性也⼤幅上升。7、强度衰减性

膨胀⼟的强度存在典型的时效性。也就是说,新开挖的膨胀⼟坡体在天然含⽔量原始状态

下具有较⾼的强度,但随着时间推移,膨胀⼟强度逐渐衰减。这主要是由于超固结膨胀⼟边坡

卸载膨胀,或风化作⽤下形成的原状⼟体结构破坏与含量⽔量的变化所致。8、钙铁锰结核

膨胀⼟中的钙铁锰结核是其物质成分的重要组成部分,对膨胀⼟的稳定性具有重要的⽀撑

作⽤。

膨胀⼟的结核最常见的钙铁锰结核是矿物富集的⼀种表现,是膨胀⼟形成过程中⼀系物理

化学作⽤的结果,常集中分布于膨胀⼟的裂隙⾯、层⾯、风化界⾯附近,且常形成结核沉淀

层。这些连续或断续分布的结核层,形成了膨胀⼟的⾻架,使其胀缩性⼤为减⼩,有效提⾼了

膨胀⼟的稳定性。9、膨胀⼟路基设计

基于以上性质的分析,膨胀⼟路基设计应遵循如下原则:1)依据膨胀⼟的不同类别,针对性的进⾏相应的路基设计,切忌⼀⼑切式的设计。

2)同类性质膨胀⼟组成的边坡可按均质与类均质体采⽤圆弧搜索法分析边坡稳定性。不同

胀缩性质膨胀⼟组成的边坡,可在同类性质膨胀⼟中采⽤圆弧搜索法分析稳定性,在不同胀缩

性膨胀⼟中依据接触⾯的形态采⽤折线线分析稳定性,并应确保两者都满⾜稳定性要求。3)⼤⽓影响层、风化带是影响膨胀⼟边坡的重要因素,因此,确保⼤⽓影响层和风化带的

坡体浅层稳定对膨胀⼟边坡的深层稳定具有重要意义。4)⽔是膨胀⼟路基病害的重要因素。因此,膨胀⼟边坡宜尽量避免⾬季施⼯,⼯程处治时

应优先考虑设置地表⽔与地下⽔的截、疏、排⼯程。如截排⽔沟、盲沟、渗沟、边坡渗沟、⽀

撑渗沟等⼯程措施的有效设置是确保膨胀⼟边坡长治久安和治理⼯程规模⼤幅减⼩的⾸要之

选。