胀缩变形计算表(按广西膨胀土规范)

第35卷 第2期岩土工程技术Vol. 35 No. 2Apr, 20212021年 4月Geotechnical Engineering Technique文章编号:1007-2993(2021)02-0134-03土工试验规范变更对膨胀计算和判定的影响刘军石鹏飞孙凯（河北中核岩土工程有限责任公司，河北石家庄050021）【摘要】对土工试验方法标准的新旧规范中无荷膨胀率和有荷膨胀率的变化内容进行对比分析,发现两者的计算公式 发生显著变化，新规范的计算结果与旧规范相比，膨胀率明显变大，膨胀量随之增大，这将对工程勘察、设计、施工等产生明显 影响。

以某工程为例，新规范计算后地层总膨胀量由旧规范的16. 7 mm 变为51. 8 mm,增加了 2倍左右，地基土的胀缩等级由I 级变为□级，地基基础设计等级由丙级变为乙级，地基处理措施和施工方案随之也发生改变。

因此，工程技术人员对此应综合考虑，严谨对待。

【关键词】土工试验规范;无荷膨胀率;有荷膨胀率;膨胀量【中图分类号】TU411【文献标识码】Adoi ；10. 3969/j. iss n 1007-2993. 2021.02.013Influence of Geotechnical Test Code Change on ExpansionCalculation and DeterminationLiu Jun Shi Pengfei Sun Kai(Nuclear Industry of China Geotechnical Engineering Co. , Ltd. , Shijiazhuang 050021, Hebei , China )[Abstract ! The changes of no-load expansion rate and load expansion rate in the new and old g eotechnical test codes arecompared and analyzed , and it is found that the calculation formulas of the two have changed significantly. Compared with theold code, the calculation results of the new code show that the expansion rate increases obviously, and the expansion amount in­creases accordingly , which will have a significant impact on engineering investigation, design and construction. A project is taken as an example. After the calculation of the new code , the total expansion of stratum has changed from 16. 7mm to 51. 8mm , which has increased by about two times. The expansion and contraction grade of foundation soil has changed from Grade I to Grade II, and the design grade of foundation has changed from Grade C to Grade B. The foundation treatment measures and construction schemes have also changed accordingly. Therefore, engineers should consider this comprehensively and treat it rig ­orously【Key words 】 geotechnical test code ； non-load expansion rate ； load expansion rate ； expansion amount0引言膨胀率试验是土的基本物理试验之一。

1引言膨胀土的分布范围很广，在国内，广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有分布，在国外，美国西南部、印度、澳大利亚、非洲和中东等地也广泛存在。

我公司近期在南非、塞内加尔、印度等地执行的水泥工程项目均存在不同程度的膨胀土问题。

膨胀土主要由亲水性矿物组成，如蒙脱石、伊利石和高岭石等，具有较大的吸水膨胀摘要：介绍了中国、美国、法国、印度对膨胀土的判别分类标准，中国标准采用自由膨胀率，美国标准采用多种方法，法国标准按膨胀应力分类，印度标准采用多指标综合判别分类膨胀土。

同时，介绍了在不同判别分类标准下，膨胀土地区基础工程采用的微型桩、短桩、应力抵消法等施工方式。

关键词：膨胀土；膨胀性分类；微型桩；施工方式中图分类号：TU471.91文献标识码:B 文章编号：1001-6171（2021）01-0073-06DOI ：10.19698/ki.1001-6171.20211073通讯地址：天津水泥工业设计研究院有限公司，天津300400；收稿日期：2020-05-31；编辑：吕光膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案全明Classification of Expansive Soil and Construction Scheme of Foundationsin Expansive Soil AreaQUAN Ming(Tianjin Cement Industry Design &Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China )Abstract :The identification and classification criteria of expansive soil in China,America,France and India are introduced.For Chinese,American,French and Indian code,free swelling ratio,multiple methods,swelling pressure and multi-index comprehensive method is adopted respectively.Meanwhile,the construction methods such as micro pile,short pile and stress offset method forfoundation engineering in expansive soil area under different identification and classification criteria are presented.Key words :expansive soil;classification of expansibility;micro pile;construction method性、失水收缩性和强度衰减性。

·线路/路基·收稿日期：20050429作者简介：漆宝瑞（1955—），男，高级工程师，1981年毕业于兰州铁道学院铁道工程专业，工学学士；2002年毕业于西南交通大学铁道工程专业，工程硕士。

膨胀土的膨胀系数、收缩系数求解及应用漆宝瑞，秦小林（铁道第二勘察设计院，成都 610031）摘 要：从研究膨胀率、收缩率与含水量的关系出发，提出了膨胀系款、收缩系数的概念并研究了其性质。

研究结果表明，膨胀系数、收缩系数是能充分表征膨胀土胀缩变形能力且不随含水量变化而变化的指标，它可用作膨胀土判别分类的指标和膨胀土地基的胀缩变形量计算。

关键词：膨胀土；膨胀率；收缩率；膨胀系数；收缩系数；地基变形量中图分类号：U213.1+4 文献标识码：B 文章编号：10042954（2005）06001103Derivation and Application on Expansion Coefficient and Con-traction Coefficient of Expansion Soil Qi Baorui ，Qin XiaolinAbstract This paper ，from the relationship of the expansion rate ，contraction rate and water content ，set forth the concept and Expan-sion Coefficient and Contraction Coefficient and researched its char-acteristics.The study results shown that the Expansion Coefficient and Contraction Coefficient are the index to indicate fully the ex-pansion-contraction and deformation capacity of the expansion soil and they will be not change with the variety of water content ，and they can be able to apply as index for the differentiate and classifi-cation of the expansion soil and as calculation for the expansion-contraction and deformation quantity of the expansion soil founda-tion.Keywords Expansion soil ；Expansion rate ；Contraction rate ；Ex-pansion coefficient ；Contraction coefficient ；Deformation quantity of ground foundationAuthor ’s address The 2nd Railway Survey and Design Institute ，Chengdu 6100311 概述膨胀土是土中黏土矿物主要由亲水矿物组成，具有吸水膨胀、软化、崩解和失水急剧收缩，并能产生往复变形的特殊黏土。

广西膨胀土地区室外工程结构设计要点摘要：世界各国某些地区都有膨胀土，而膨胀土给工程带来了不小的麻烦。

我国就是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家，大约膨胀土分布在我国3亿多人口生活的地区。

广西地区的膨胀土占有量是各省中比较多的一个省市，而国家以及省市不可能不发展，所以某些地区包括广西地区在内的一些工程，必须要在膨胀土上施工，而在膨胀土地区施工，给施工带来一些安全隐患和未知的难度，所以本文就是介绍广西膨胀土地区室外工程的一些结构设计要点。

关键词：膨胀土；广西地区；室外工程引言膨胀土是一种具有特殊性质的土种，膨胀土通产给予极强的强度和压缩性比较低，在初期，往往勘测人员会把膨胀土认为是一种优质的土，可以作为地基来使用，但是由于膨胀土的特殊性，无法作为地基的地区。

而我国膨胀土的分布比较广泛，许多建筑物不得不建造在膨胀土上，所以现如今，膨胀土问题的施工讨论一直没有停息，并且在工程上对于膨胀土施工技术的改良也从未停止过，而且我国已经得到了很多膨胀土施工工程的措施和工程的结构要点。

下文就是对这些结构要点介绍。

1、膨胀土的定义、特性以及危害1.1膨胀土的定义膨胀土指的就是土中富有亲水性矿物具有吸水能力，而在吸水后慢慢膨胀和水消失后逐渐收缩的一种粘土。

膨胀土在没有水的情况下会呈现出强度很大或者坚硬的土质，一般都是黄色、红色或者灰白色的土质颜色，常见光滑面，如果有裂隙的话，慢慢裂隙将越来越大。

1.2膨胀土的特性1.2.1岩性特性天然状态下，膨胀土表面十分坚硬，而且没有裂隙，土的含量比较致密，孔隙比一般小于0.8，是一种可以作为地基的土质。

膨胀土成分在水平方向比较均匀，一致，但是如有裂隙部位却在发育中。

通常来看，膨胀土的三大指数都比较大，液限为百分之40到百分之60，塑限为百分之17到百分之35，塑性为18到33，天然饱和度比较大，但含水量极少，一般在百分之20，所以土质一般都是坚硬状态的，内聚力较大，内摩擦因素较高，压缩性都是中等偏低，所以会让勘测或者工程人员误以为是很好的地基，具有较强的地基承载力。

膨胀土路基湿胀变形计算方法研究刘鹏;韦秉旭;胥旭波;龚树【摘要】结合广西百色新建膨胀土路段实体工程,根据现场实时监测情况,探讨包盖膨胀土路堤营运1年的湿度波动和变形规律.在非饱和土湿热耦合计算方法的基础上,通过膨胀土应力相关土水特性试验,运用VADES/W软件构建膨胀土路基湿度波动二维有限元数值分析模型,预估包边膨胀土路基在设计运营年限内湿度的长期波动规律;在膨胀土路基达到平衡含水率的过程中,按照Fredlund土层隆胀公式,运用土力学分层总和法对广西百色重塑膨胀土求取若干土层产生的总隆胀量,该方法参数易获取,并且考虑了现场应力路径.【期刊名称】《公路与汽运》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】4页(P94-96,151)【关键词】公路;膨胀土;湿胀变形;路基【作者】刘鹏;韦秉旭;胥旭波;龚树【作者单位】长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙410004;长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙410004;长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙410004;长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】U416.1膨胀土是一种特殊的非饱和土，其特性极为复杂，主要具有裂隙性、超固结性、吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形等特性。

正因为其复杂的工程特性，用其填筑的路基易发生胀缩变形，导致不均匀沉降、浅表层滑坡、坍塌、溜塌等工程问题，引起路面结构变形甚至产生破坏。

各国学者对膨胀土的胀缩变形规律、计算方法研究较多。

郑健龙、张锐等通过对3种典型膨胀土样开展无荷膨胀、有荷膨胀与膨胀力等土的变形试验，建立了能突出膨胀土最大和最小膨胀变形的极限性质模型，并在遵循膨胀土路基湿度平衡规律的原则上提出了膨胀土路基变形计算理论；章为民等在大量试验的基础上提出了能反映初始干密度、初始含水量、上覆荷载对膨胀变形的综合影响及从膨胀变形试验直接得到膨胀力的膨胀土膨胀模型；杨长青等运用自制膨胀土三向胀缩测试仪对广西宁明灰白重塑膨胀土开展不同初始含水率和三向压力的膨胀试验，研究了初始含水率和三向压力对胀限、三向膨胀率的影响规律；殷宗泽等在前人研究的基础上总结了非饱和土本构模型的研究进展；魏星等分别给出了可逆性和不可逆性干湿体变分量的数学描述，并结合低塑性非饱和土的BBM模型提出了适用于击实膨胀土的实用本构模型。

注1：根据《广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程》DB45/T 396-2007而编制。

注2：本表格中的亮蓝色数字是需要填入的原始数据，其它为表格自动计算。

注3：本表中所有百分数均需转化为小数表示，例如：35% →0.35。

初判计算及判定结论土的自由膨胀率0.36第三系泥岩及其风化物(粘土)0第三系粉砂质泥岩及其风化物(粉质粘土)0碳酸盐岩风化形成的残坡积粘土、红粘土(以红为基色)1碳酸盐岩风化形成的残坡积粘土、红粘土(以黄为基色)0第四系河流冲积粘土-以红或黄为基色0第四系河流冲积粘土-以白或灰色为基色0初 判 结 论：地基土有一定膨胀性，需要进行详细判别，请继续以下进详判计算及判定结论已知条件膨胀土场地类别1基础底面深度d （m） 2.50稳定地下水位深度dw （m）8.50大气影响深度d a（m） 6.00大气影响急剧层深度d r（m） 2.70基底下第1层土的底面深度D1（m） 6.30基底下第2层土的底面深度D2（m）9.50基底下第3层土的底面深度D3（m）10.00地基膨胀变形计算计算胀缩变形量的经验系数Ψe0.60基底下第1层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep10.02672基底下第2层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep20.00000基底下第3层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep30.02500基底下第1层土在压力为零时的膨胀率δe010.02700基底下第2层土在压力为零时的膨胀率δe020.02300基底下第3层土在压力为零时的膨胀率δe030.02500基底下第1层土的压力折减系数a10.01148基底下第2层土的压力折减系数a20.00000基底下第3层土的压力折减系数a30.00005基底下第1层土的膨胀率的压力指数b10.15933基底下第2层土的膨胀率的压力指数b2 2.58659基底下第3层土的膨胀率的压力指数b3 1.81724DB45/T 396-2007而编制。

广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程条文说明广西壮族自治区建设厅2005.12目录3 勘察 (1)3.1 广西膨胀土的分类和判别 (1)3.2岩土工程勘察基本要求 (2)3.3 土的胀缩性和膨胀土地基评价 (5)4 设计 (8)4.1 一般规定 (8)4.2 地基计算 (8)4.3 总平面设计 (13)4.4 结构设计 (14)4.5 地基基础设计 (14)4.6建筑结构设防原则 (15)4.7坡地 (15)4.8管道 (15)5 施工 (15)5.1一般规定 (15)5.2 地基和基础施工 (16)5.3建（构）筑物的施工 (16)6 维护和管理 (16)3 勘察3.1.1～3.1.4广西膨胀土的分类，沿用《广西膨胀土地区工业与民用建筑勘察、设计、施工和维护条例》（以下简称《广西膨胀土条例》）的分类标准，在工程应用中易于操作和使用。

关于膨胀土的判别指标，不同部门、不同地方有不同的标准，如：国标《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）是采用50mL量筒测定的自由膨胀率δef≥40%定为膨胀土。

军标《膨胀土地区营房建筑技术规范》（GBJ2129-1994）对粘土当δef>35%并最大体缩率δsm≥8%定为膨胀土；对红粘土、粉质粘土当δef≥30%并最大体缩率δsm≥8%定为膨胀土。

《云南省膨胀土地区建筑技术规定》（1989年1月）对粘土当δef≥35%并具有野外膨胀土特性的定为膨胀土；对亚粘土、红粘土当δef≥30%并具有野外膨胀土特性的定为膨胀土。

公路部门建议采用自由膨胀率δef、标准吸湿含水率ωa和塑性指数Ip三项指标综合判定，即当自由膨胀率δef≥40%，标准吸湿含水率ωa≥2.5%及塑性指数Ip≥15时定为膨胀土。

（注：标准吸湿含水率ωa为在标准的温度下（25℃±2℃），和标准的相对湿度下（60%±3%），膨胀土试样恒重后的含水量。

）《广西膨胀土条例》（1985年）根据成因类型、液限及采用100mL量筒测定的自由膨胀率δef100综合判定。

膨胀土地区建筑技术规范[附条文说明]GB50112-20131总则1.0.1为了在膨胀土地区建筑工程中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、保护环境，制定本规范。

1.0.2本规范适用于膨胀土地区建筑工程的勘察、设计、施工和维护管理。

1.0.3膨胀土地区的工程建设，应根据膨胀土的特性和工程要求，综合考虑地形地貌条件、气候特点和土中水分的变化情况等因素，注重地方经验，因地制宜，采取防治措施。

1.0.4膨胀土地区建筑工程勘察、设计、施工和维护管理，除应符合本规范外，尚应符合有关现行国家标准的规定。

2术语和符号2.1术语2.1.1膨胀土expansive soil土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。

2.1.2自由膨胀率free swelling ratio人工制备的烘干松散土样在水中膨胀稳定后，其体积增加值与原体积之比的百分率。

2.1.3膨胀潜势swelling potentiality膨胀土在环境条件变化时可能产生胀缩变形或膨胀力的量度。

2.1.4膨胀率swelling ratio固结仪中的环刀土样，在一定压力下浸水膨胀稳定后，其高度增加值与原高度之比的百分率。

2.1.5膨胀力swelling force固结仪中的环刀土样，在体积不变时浸水膨胀产生的最大内应力。

2.1.6膨胀变形量value of swelling deformation在一定压力下膨胀土吸水膨胀稳定后的变形量。

2.1.7线缩率linear shrinkage ratio天然湿度下的环刀土样烘干或风干后，其高度减少值与原高度之比的百分率。

2.1.8收缩系数coefficient of shrinkage环刀土样在直线收缩阶段含水量每减少1％时的竖向线缩率。

2.1.9收缩变形量value of shrinkage deformation膨胀土失水收缩稳定后的变形量。

百色水库灌区膨胀岩土段管道地基变形计算分析摘要：本文根据百色水库灌区膨胀岩土的指标，对管道膨胀岩土地基胀缩量的计算分析，结果表明加大管道基底的埋深，可以有效减少膨胀岩土地基的胀缩变形量。

同时本文还验算了管道承插式柔性接口对膨胀岩土地基的适应性，结果表明可以充分利用承插式柔性接口的允许偏转角，来减少膨胀岩土地基对管道结构的影响。

关键词：膨胀土；胀缩变形量；管道埋深；柔性接口1.引言百色水库灌区位于广西壮族自治区百色市右江河谷内，为国家“172项”节水供水重大水利工程项目。

百色水库灌区设计灌溉面积为59.2万亩，工程多年平均总引水量为11392万立方米，为大（2）型Ⅱ等灌区。

百色水库灌区采用管道输水，其中干管总长约139km，公称内径为1.2~2.8m；支管总长约209km，公称内径为0.2~1.6m。

本工程管道穿过膨胀岩土段长度约占管道线路总长的54.6%。

2.地质条件工程区内膨胀性岩土层的自由膨胀率为4%~95%，属于弱胀缩土～中等胀缩土。

膨胀土的粘土矿物成分中含有较多的蒙脱石、伊利石和多水高岭石，这类矿物具有较强的与水结合的能力，吸水膨胀、失水收缩。

膨胀土的涨缩变形会对管道变形尤其是管道之间的接口的变形产生影响，当管道之间的接口的变形增大时，管道的接口可能会脱开，影响管道的运行安全。

3.管道膨胀岩土地基胀缩量计算分析3.1膨胀岩土地基胀缩量计算方法根据《膨胀土地区建筑技术规范》（GB 50112-2013），地基的膨胀变形量应按式1计算；地基的收缩变形量，应按式2计算；地基的胀缩变形量按式3计算。

（式1）式中 Se为地基的膨胀变形量（mm）；Ψe为经验系数，采用0.6；为自重压力与附加压力之和作用下的膨胀率，根据室内试验的结果，当附加压力大于等于50kPa时为0，当小于50kPa时为0.05；hi为第i层土的计算厚度（mm）；n为自基础底面至计算深度内所划分的土层数（本工程膨胀土大气影响深度为6m）。

广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程条文说明广西壮族自治区建设厅2005.12目录3 勘察 (1)3.1 广西膨胀土的分类和判别 (1)3.2岩土工程勘察基本要求 (2)3.3 土的胀缩性和膨胀土地基评价 (5)4 设计 (8)4.1 一般规定 (8)4.2 地基计算 (8)4.3 总平面设计 (13)4.4 结构设计 (14)4.5 地基基础设计 (14)4.6建筑结构设防原则 (15)4.7坡地 (15)4.8管道 (15)5 施工 (15)5.1一般规定 (15)5.2 地基和基础施工 (16)5.3建（构）筑物的施工 (16)6 维护和管理 (16)3 勘察3.1.1～3.1.4 广西膨胀土的分类，沿用《广西膨胀土地区工业与民用建筑勘察、设计、施工和维护条例》（以下简称《广西膨胀土条例》）的分类标准，在工程应用中易于操作和使用。

关于膨胀土的判别指标，不同部门、不同地方有不同的标准，如： 国标《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）是采用50mL 量筒测定的自由膨胀率δef ≥40%定为膨胀土。

军标《膨胀土地区营房建筑技术规范》（GBJ2129-1994）对粘土当δef >35%并最大体缩率δsm ≥8%定为膨胀土；对红粘土、粉质粘土当δef ≥30%并最大体缩率δsm ≥8%定为膨胀土。

《云南省膨胀土地区建筑技术规定》（1989年1月）对粘土当δef ≥35%并具有野外膨胀土特性的定为膨胀土；对亚粘土、红粘土当δef ≥30%并具有野外膨胀土特性的定为膨胀土。

公路部门建议采用自由膨胀率δef 、标准吸湿含水率ωa 和塑性指数Ip 三项指标综合判定，即当自由膨胀率δef ≥40%，标准吸湿含水率ωa ≥2.5%及塑性指数Ip ≥15时定为膨胀土。

（注：标准吸湿含水率ωa 为在标准的温度下（25℃±2℃），和标准的相对湿度下（60%±3%），膨胀土试样恒重后的含水量。