膨胀土对基坑边坡影响分析

第２７卷第１期　２０１１年２月　结构工程师　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　Ｖｏ１．２７．Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０ｔｔ　

合肥膨胀土基坑工程事故分析与预防　

邓长茂　＇　李镜培　

（１．同济大学岩土及地下２１２程教育部重点实验室，上海２０００９２；２．同济大学地下建筑与工程系，上海２０００９２）　

摘要　围绕发生在合肥地区的基坑工程事故，对膨胀土基坑边坡的稳定性进行了多方面的分析。膨　

胀土基坑在开挖卸荷、干湿交替等外界因素作用下，土体的强度会急剧降低，基坑边坡的稳定性急剧下　

降。由于土体内具有大量裂隙，膨胀土基坑边坡的破坏由表层浅部土块的滑裂变形开始逐渐向深部发　

展。针对膨胀土基坑的破坏特点，提出了从认识强度参数、加强防水措施和规范施工程序等三个方面来　

预防基坑事故的发生，对合肥地区膨胀土基坑的设计和施５－提供一定的指导和帮助。　

关键词合肥，膨胀土，基坑，事故分析　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｔ　Ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｈｅｆｅｉ　Ｄｉｓｔｒｉｃｔ　

ＤＥＮＧ　Ｃｈａｎｇｍａｏ　＇　＇　ＬＩ　Ｊｉｎｇｐｅｉ　’　

（ｔ．Ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｕｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｈｅｆｅｉ　ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ｓｏｉｌ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｅｔｓ　ａｎ　ａｌｌ・ｒｏｕｎｄ　

ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ｓｏｉｌ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ，ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ａｌｔｅｒｓ，ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　

膨胀土边坡的破坏机理及防治措施

摘要：膨胀土是一种具有吸水膨胀、失水收缩特性的高液限粘土，工程性质极差。若处理不当，对大型渠道、高速公路、铁路等工程会产生严重影响。因此，研究膨胀土边坡的破坏特征与机理，寻找更加绿色、环保、安全和经济的处理措施，是非常有必要的。为此，文章从膨胀土边坡的破坏机理出发，提出了膨胀土边坡的防治措施，以供参考。

关键词：膨胀土；边坡；破坏机理；防治措施

1 膨胀土边坡滑坡的机理分析

发生在膨胀土地层的滑坡一般具有浅层性、渐进性和长期性的特点。浅层性即膨胀土滑坡的深度一般在2~4m之间，最深不超过6m。渐进性表现在滑坡往往从底部开始，逐渐向上发展。膨胀土滑坡的长期性表现在滑坡过程可持续很长时间，许多膨胀土边坡在使用几年甚至几十年后仍发生失稳现象。膨胀土以胀缩性、裂隙性和超固结性而危害工程。导致膨胀土边坡失稳的影响因素主要分为内外因素两大类。内在因素中裂隙性是关键因素，胀缩性是产生裂隙的内因，而超固结性则是促进因素。外在因素包括气候变化、开挖卸载、地下及地表水作用等。

1.1 降雨作用

降雨入渗对非饱和膨胀土边坡的直接影响是使得边坡土体中（特别是浅层土）吸力降低或孔隙水压力升高。孔隙水压力的升高使“有效应力”降低，从而导致土体抗剪强度降低。另外，吸力的降低将使得原来非饱和土层在竖向发生膨胀，土体因膨胀而发生软化，也将导致土体抗剪强度的降低。因此，降雨入渗对非饱和膨胀土的影响是双重的，它是降雨诱发膨胀土边坡失稳的主要原因之一。据不完全统计，铁路边坡稳定破坏的80%都在降雨期间或降雨后发生。

1.2 膨胀土开挖时对土体产生卸荷作用

开挖边坡改变了原来的地形地貌，使得坡脚临空，失去横向支撑，土坡上的荷载被卸除，膨胀土内的裂隙得到扩展，同时，膨胀土在开挖后，形成的水平应力远大于垂直应力，并且从上到下递增。这样边坡往往从坡脚开始失稳，形成边坡的牵引式与迭瓦式滑动。

1 膨胀土路基的危害及处治

[摘 要] : 本文分析了膨胀土的特性及判定，介绍了膨胀土对路基的危害，提出了用石灰改良膨胀土路基的处治方法

[关键词] : 膨胀土 特性 判定 危害 处治 方法

1 膨胀土的特性

膨胀土是现代工程地质和土力学中出现的专业技术名词，它是有别于黄土、红土、软土、冻土以及普通黏土的一类特殊土质，从外观上看呈现黑色、灰色或黄褐色。它的显著特征就是吸水后体积急剧膨胀，失水后体积严重干缩。其工程力学性质极不稳定。

2 膨胀土的判定

一般认为，液限大于或等于40%；自由膨胀率大于或等于40%，且具有以下工程地质特征者，应判定为膨胀土。

⑴ 裂隙发育，常有光滑面和擦痕。有的裂隙中充填着灰白、灰绿色黏土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；

⑵ 多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓、无明显自然陡坎；

⑶ 常见浅层塑性滑坡、地裂、新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等；

⑷ 结构物裂缝随气候变化而张开和闭合。膨胀土根据其膨胀率大致可分为强、中、弱三级，如下表：

膨胀土的分类

膨胀土级别 自由膨胀率（%）

弱 40≤Fs＜ 65

中 65≤Fs＜ 90

强 Fs≥ 90

3 膨胀土对路基工程的危害

由于膨胀土具有很高的黏聚性，当含水量较大时，一经施工机械搅动，将黏结成塑性很高的大团块，很难晾干。随着水分的逐渐散失，土块的可塑性降低，由于黏聚性的继续作用，土块的力学强度逐步增大，从而使土块坚硬，难于击碎、压实。因此如果含水量高的膨胀土直接用作路基填料，将会增加施工难度，延长工期，并且质量难以保证。

膨胀土路基遇雨水浸泡后，土体膨胀，轻者表面出现厚10cm左右的蓬松层，重则在50~80cm深度范围内形成“橡皮泥”。若在干燥季节，随着水分的散失，土体将严重干缩龟裂，其裂缝宽度约1~2cm，缝深可达30~50cm，雨水可通过裂缝直接灌入土体深处，使土体深处膨胀湿软，从而失去承载能力。且由于膨胀土具有极强的亲水性，土体愈干燥密实，其亲水性愈强，膨胀量愈大，当膨胀受到约束时，土体中会产生膨胀力，当这种膨胀力超过上部荷载或临界荷载时，路基出现严重的崩解，从而造成路基局部坍塌、隆起或裂缝。

膨胀土对建筑危害及地基设计研究

膨胀土地基是一种经常遇到的特殊地基。膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，具有吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。本文就简要地淡一下膨胀土地基设计中的一些问题。

标签：膨胀土；建筑地基；设计

膨胀土地基的特点是吸水就膨胀，失水就收缩，压缩性低，但因一般强度较高，易被误认为是建筑性能较好的地基土。由于过去对其特性缺乏认识，致使数百万平方米建筑物产生不同程度开裂破坏，造成严重经济损失。科学试验和工程实验表明。膨胀土地基并不是不可利用的。

1 膨胀土地基对建筑物的危害及破坏特征

膨胀土地基与一般地基上的建筑物破坏有共同点，即都是由于地基不均匀变形造成开裂破坏。它们又有很大不同。一般地基是由上部结构的不均匀荷载形成地基上的不均匀压缩变形，造成破坏；而膨胀土的危害，则在于它有很大的缩胀变形，即使上部荷载均匀不变，也会由于地基土的胀缩，造成建筑物的上下升降运动。若差异变形过大，便导致建筑物的开裂破坏。因而它有很大的危害性。膨胀土破坏有以下几个特征：①膨胀土地基上的建筑物，大部分在建成三、五年，甚至一、二十年后才开裂，也有少部分施工期间就开裂的。这主要是受地基七含水量、场地的地形地貌、工期地质条件、水文地质条件、气候、施工，甚至种植树木等综合因素的影响。例如某厂的二层砖木结构房屋，使用多年，情况良好，后来楼上的人每天向外倾倒污水，造成一角严重裂缝；又如某住宅2000年建成，2010年才发现开裂；又如某厂医院，施工用水浸泡墙基，在砌砖过程中墙体开裂；某大楼地梁洒水养护时墙体开裂破坏。②膨胀土地基遇水膨胀、干旱收缩。墙体裂缝有正八字、倒八字，X缝、水乎缝、局部斜缝等形式。随着胀缩变形的反复交替，墙体砖被挤碎或错位。③在地质条件大致相同的条件下，房屋开裂破坏以一、二层房屋较多，多层房屋开裂较少、较轻。④房屋破坏的部位一般在外墙及内外墙交接处，内墙开裂较轻或不开裂。⑤室内地坪开裂较普遍，特别是空旷的房屋或外廊式房屋的地坪易出现纵向裂缝。