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·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。
地基沉降计算表格地基沉降是指地面由于土壤的沉降而产生的变形。
它是土壤力学中一个重要的研究内容，对于建筑结构的安全和稳定性具有重要影响。
地基沉降计算是土木工程中的关键环节，通过预测地基沉降的大小和速度，可以合理设计建筑结构，确保其在使用寿命内不会遭受损坏。
地基沉降的计算主要依赖于土壤的特性和压缩性，其中包括土壤的黏性和可压缩性。
一般而言，黏性土壤的沉降较大，而砂质土壤的沉降较小。
土壤的可压缩性越大，沉降越明显。
为了准确计算地基沉降，需要了解土壤的物理性质和力学性质，并且进行相应的试验和研究。
1.土壤调查和试验：首先需要进行地质勘探和钻探，获取土壤的实际情况和特性。
从钻孔中获取的土壤样本可以进行实验室试验，测定土壤的黏性、可压缩性和保水性等指标。
2.地基承载力计算：在进行地基沉降计算之前，需要确定地基的承载力。
根据土壤试验结果和地基设计参数，计算地基的承载力，确保地基在承受荷载时不会产生沉降。
3.沉降计算方法选择：根据实际情况和计算要求，选择适合的沉降计算方法。
常见的方法有一维沉降计算、二维沉降计算和三维沉降计算等，根据具体情况选择合适的方法。
4.沉降计算参数确定：在进行沉降计算时，需要确定一些重要的参数，如黏性系数、可压缩系数和排水系数等。
这些参数可以通过实验室试验或现场试验进行测定，并根据实测数据进行修正。
5.沉降计算公式应用：根据所选的计算方法和参数，使用相应的沉降计算公式进行计算。
常用的公式有点负荷沉降计算公式、均布荷载沉降计算公式和差异沉降计算公式等。
根据具体情况，选择合适的公式进行计算。
6.结果分析和调整：根据计算结果进行分析，评估地基沉降的大小和速度。
如果发现地基沉降超过设计要求或安全范围，需要进行调整和改进，如采取加固措施、改变荷载方式或调整地基结构等。
总之，地基沉降计算是土木工程中的重要环节，对于建筑结构的安全和稳定性具有重要影响。
通过科学合理的计算方法和参数选择，可以准确预测地基沉降的大小和速度，从而确保建筑结构的设计和使用安全。
膨胀土的判别方法工程中，把膨胀土误认为非膨胀土，等于给工程建筑物埋下祸根，为建筑物产生病害埋下隐患；反之，如果把非膨胀土错划为膨胀土，则需要采取措施进行处理，必将加大工程投资。
前者造成重大工程事故，后者造成不必要的人、财、物的极大浪费，都会造成巨大损失。
膨胀土判别的目的是正确合理划分膨胀土与非膨胀土的界限，将膨胀土与非膨胀土区别开来。
膨胀土的判别标准，国内外尚不统一，各行业亦不统一，根据多年来工程实践中的经验总结和工程地质特征，采用现场定性和室内试验指标相结合的方法判别较为合理。
在工程中大多采用自由膨胀率与其他指标相配合的判别方法，自由膨胀率是以一定体积的扰动风干土，在水中增加的体积与原有体积的百分比来表示的土的膨胀性，采用自由膨胀率的缺点是忽略了土的结构性。
（一）膨胀土胀缩性评判指标研究表明，膨胀土的矿物成分、交换阳离子成分和微观结构特性是造成膨胀土胀缩的必要条件。
但测定这些指标需要特殊的试验方法和设备，对试验技术人员的要求也很高，所以不适用于工程上对膨胀土的判别和分类。
工程上通常用直接或间接反映膨胀特性的指标来进行评判。
直接反映胀缩性的指标有自由膨胀率、胀缩总率等，间接反映胀缩性的包括液限、塑限、塑性指数、黏粒含量等。
这些指标与膨胀土的胀缩潜势都有一定的相关性。
（1）界限含水率：反映土粒与水相互作用的灵敏指标之一，在一定程度上反映了土的亲水性能。
它与土的颗粒组成、黏土矿物成分、阳离子交换性能、土的分散度和比表面积，以及水溶液的性质等有着十分密切的关系。
对于工程具有实用意义的通常有液限、塑限、缩限三个定量指标。
一般来说，膨胀土是具有高塑性、高收缩性的黏性土，液限愈高，缩限愈低，则土的胀缩潜势就愈大。
（2）塑性指数：土的胀缩性能是由于土粒与水作用所形成的结合水变化的结果。
影响土的膨胀与收缩性能的主要是浓差渗透吸附结合水，而浓差渗透吸附结合水的数量大致可近似地用塑性指数来表示，其变化幅度主要取决于液限的高低。
第五章 土的压缩性与沉降计算§ 5.1 基本概念一、地基土在上部结构荷载作用下产生应力和变形⎩⎨⎧→→形状变形（剪破）体积变形（不破坏）zx yz xy z y x τττσσσ,,,,地基的竖直方向变形即为沉降三相土受力后的变形包括⎩⎨⎧排出土孔隙中的水和空气的，相互挤紧）土颗粒压缩（重新排列土体积减小的过程土体压缩性：指的是在压力作用下体积减小过程的特性，包括两个方面：1． 1． 压缩变形量的绝对大小（沉降量大） 2． 2． 压缩变形随时间的变化（固结问题）一、一、 工程意义地基的沉降有均匀沉降与不均匀沉降1． 1． 均匀沉降对路桥工程的上部结构危害较小，但过量的 均匀沉降也会导致路面标高的降低，桥下净空的减小而影响正常的使用。
2． 2． 不均匀沉降则会造成路堤的开裂，路面不平，超静定结构，桥梁产生较大的附加应力等工程问题，甚至影响其正常使用。
沉降计算是地基基础验算的重要内容，也是土力学的重要课题之一§5.2 研究土体压缩性的方法及变形指标一、一、 压缩试验与压缩性规律土体积的变小是孔隙体积变小的结果，研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法称为压缩试验。
对一般工程情况来说，或在压缩土层厚度比荷载面宽度小很多的情况下常用侧限压缩试验来研究土的压缩性。
试验室用以进行土的侧限压缩试验的仪器称为压缩仪（固结仪），如图5-1 所示 透水石以便土中水的排出传压活塞向土样施加压力。
由于环刀所限，增压或减压是土样只能在铅直方向产生压缩或回胀，而不可能产生侧向变形，故称为侧限压缩试验。
试验采用压缩仪进行压缩试验是研究土的压缩性最基本的方法，有上述已知，试样土粒本身体积是假定不变的，即()112211211,11,e h he e h e h v v s s +∆=∆+=+=，因此，试样在各级压力pi 作用下的变形，常用孔隙比e 的变化来表示。
（一）e-p 曲线的表示方法如右图所示е0a 曲线为压缩曲线 ab 曲线为减压曲线 ba’为才压缩曲线当在压的压力超过试样所曾经受过的最大压力后，其e-p 曲线很快就和压缩曲线的延长线重合如图a’c 所示。
膨胀土地基单桩竖向抗压承载力的计算摘要：由于膨胀土与一般粘性土相比具有承载力高和强胀缩性的特点，因此膨胀土地基中的单桩承载力计算与一般地基土的单桩承载力计算存在明显差异。
本文以苏丹Munga地区一个输电线路工程为例，介绍了膨胀土中单桩的竖向抗压承载力计算，计算思路和计算过程对类似工程具有一定参考价值。
关键词：膨胀土地基，Munga地区，基桩竖向承载力，计算实例0 引言膨胀土主要是一种具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土，自由膨胀率一般大于或等于40％，在天然状态下常处于较坚硬状态，对气候和水文因素有着较强的敏感性，具有遇水强烈膨胀和失水严重开裂的典型特征，往往对坐落与其上的工程建筑物造成严重危害，结构开裂、不均匀地基变形甚至地基强度软化等问题非常常见，一旦地基基础设计不慎，将会造成建筑物的破坏具有多次反复性和长期潜在性的特点[1-2]，因此，膨胀土地基基础设计是一个需要重点关注的岩土工程问题。
由于膨胀土的成因类型和矿物组构复杂，目前对膨胀土中地基基础设计的认识仍处于逐步提高、实践经验总结提高的阶段[3-4]，因此对膨胀土地基中桩基础设计的实践经验进行总结具有较重要的科学应用价值。
本文以苏丹MUNGA地区一个输电线路工程为例，详细介绍膨胀土地基中基桩的竖向承载力计算以供类似工程作为参考。
1 工程概况苏丹穆格莱德盆地Unity-Munga 66kV输电线路及MUNGA 66/33kV变电站工程是苏丹穆格莱德盆地HEGLIG油田的重要配套工程，主要为苏丹中南部穆格莱德盆地油田生产提供电力，使业主进一步满足油田扩大生产的电负荷需求，工程建设对苏丹中南部油田石油勘探、开发、运输、炼制等方面的持续发展具有重要推动作用。
场地距首都喀土穆西南部约800km，距苏丹港约1400km，Munga 66/33kV变电站平面布置为长方形，南北方向长70m，东西方向宽为38m，Munga 66kV输电线路总长29.359km，沿途属膨胀土广泛分布区，地基基础工程的合理设计计算对保证工程建设的安全可靠、经济合理具有重要工程意义。
公路工程膨胀土的判定标准与判定方法探讨【摘要】本文简要介绍了公路工程膨胀土的判定标准与判定方法，并对公路工程膨胀土的判定标准与判定方法进行了综合分析，提出了公路工程膨胀土的判定标准与判定方法建议。
【关键词】公路工程；膨胀土；判定标准；判定方法1前言膨胀土是土中黏粒含量较多，主要由亲水性矿物蒙脱石、伊利石等组成，具有显著的吸水膨胀、软化和急剧的失水收缩、开裂，并能产生多次循环胀缩变形，受气候影响强度急剧衰减的黏性土。
由于膨胀土的存在，易造成建筑物墙体开裂、烟囱倾斜、生产车间产生不均匀沉降等。
对于公路工程，膨胀土的存在，极易使公路路堑边坡形成泥流、产生溜塌或滑坡、支挡工程破坏等，给人民生命财产安全构成威胁。
笔者根据多年来膨胀土地区勘察、施工工作经验，对膨胀土的判定标准与判定方法进行了综合分析，提出了公路行业膨胀土的判定标准与判定方法建议。
2公路工程膨胀土的判定标准与判定方法2.1膨胀土的初判2.1.1膨胀土的初判标准1.膨胀土的工程地质特征：1）土的颜色一般为棕红、棕黄、褐黄、灰白、灰绿色等。
2）网状裂隙极发育，有蜡面，易风化成细粒状；鳞片状裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色黏土。
3）土质细腻，滑感特强，以蒙脱石、伊利石为主；黏土中含有少量粉砂，滑感较强，含较多的钙质结核、铁锰质结核或薄膜，在旱季呈坚硬或硬塑状态，在雨季黏滑，液限大于40%。
4）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。
5）坡面常见浅层溜塌、滑坡、地面裂隙。
当坡面有数层土时，其中膨胀土层往往形成凹形坡。
新开挖（槽）壁易发生坍塌等。
6）浅层基础的单层或多层建筑物易出现裂缝，且建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
2.膨胀土的工程特性指标：膨胀土的工程特性指标主要有自由膨胀率、膨胀率、收缩系数及膨胀力。
其中，自由膨胀率是土类初判的常用指标。
2.1.2膨胀土的初判方法膨胀土的初判，以工程地质调绘为主，并辅以少量土工试验，测定其自由膨胀率。
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。
伸缩缝工程量计算伸缩缝工程量计算是指对建筑物中使用的伸缩缝进行量化计算，以确定需要使用的材料和相关开工数量。
伸缩缝是建筑物中的一种结构缝隙，用于消除因材料的热胀冷缩或地基的沉降而引起的应力，以防止建筑物的破裂或变形。
下面将详细介绍伸缩缝工程量计算的具体步骤和要点：1.测量伸缩缝长度：首先要对需要安装伸缩缝的建筑物进行测量，确定伸缩缝的长度。
测量时应沿着建筑物的长度方向进行，避免遗漏或重复。
2.确定伸缩缝的宽度和深度：伸缩缝的宽度和深度是根据建筑物的结构和设计要求来确定的。
宽度和深度的计算通常是基于建筑物的总长度、高度和应力分析来进行的。
3.确定伸缩缝的类型：伸缩缝可以分为露缝式和带盖板式两种类型。
露缝式伸缩缝是指直接在建筑物表面露出的缝隙，而带盖板式伸缩缝则是在缝隙上安装了盖板来隐藏缝隙。
根据具体情况和设计要求，确定采用的伸缩缝类型。
4.计算伸缩缝的体积：根据伸缩缝的长度、宽度和深度，可以计算出伸缩缝的体积。
伸缩缝的体积是用来确定需要使用的材料数量的重要参数。
5.伸缩缝面板计算：根据建筑物的设计要求，计算伸缩缝需要安装的面板数量。
面板的材料可以是金属、木材或其他材料，根据具体情况确定所需材料的种类和数量。
6.伸缩隔震垫计算：伸缩隔震垫是安装在伸缩缝下方的一种特殊材料，用于模糊地基的沉降和减小建筑物的震动对伸缩缝的影响。
根据伸缩缝长度和设计要求，确定所需的伸缩隔震垫数量。
7.伸缩缝密封材料计算：伸缩缝密封材料是用于填充伸缩缝缝隙的一种特殊材料，具有防水、防尘和隔音的功能。
根据伸缩缝的长度和宽度，计算所需的密封材料数量。
8.伸缩缝辅助配件计算：伸缩缝安装还需要一些辅助配件，如固定卡、连接器、膨胀螺栓等。
根据伸缩缝的长度和设计要求，确定所需的辅助配件数量。
9.人工工时计算：根据伸缩缝的安装难度和工艺要求，估算安装所需的人工工时。
这需要考虑到工作量、技术要求和施工效率等因素。
10.计算材料费用：根据以上计算出的材料数量，结合相关材料的单价，计算出伸缩缝材料的总费用。
第3章膨胀土地基的处理3.1 膨胀土的判别方法与标准准确判别膨胀土及评价膨胀势大小是膨胀土地基处理首要解决的问题。
若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土，会给工程埋下隐患；若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土，会造成经济的巨大浪费。
已有的工程教训证明，许多膨胀土的工程危害是由工程人员对膨胀土误判造成。
目前，国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多，我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。
国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类。
第4类为本设计建议使用的判别标准。
⒈原国家建委标准[3]该规范以自由膨胀率为判据，特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%，或蒙脱石含量大于7%时，可判定为膨胀土。
其后的《建筑地基基础设计规范》也有相近内容的规定。
膨胀上的分级标准见表3-1表3-1 膨胀土级别标准(原国家建委)自由膨胀率（%）蒙脱石含量（%）膨胀土级别自由膨胀率（%）蒙脱石含量（%）膨胀土级别>100 60—100>2514—25强膨胀土中膨胀土40—60 7—14 弱膨胀土2.铁道部行业标准[4]规则中，膨胀土的判别分为初判和详判。
初判适用于踏勘与初测阶段，详判适用于定测与施工图设计阶段。
初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。
土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征，且自由膨胀率Fs≥40%，液限Wl≥40%时，判定为膨胀土。
膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》。
详判时，使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标。
当符合其中2项指标时，判别为膨胀土。
注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量，单位为(mmol)NH4+。
3.交通部标准[5]规范中，要求自由膨胀率大于40%和液限大于40%的黏土质，可初判为膨胀土，但这并不是惟一的，最终决定因素是“胀缩总率及膨胀的循环变形特征，以及与其他指标相结合的综合判别方法”。
其膨胀土工程地质分类见表3-3。
表 3-3 膨胀土工程地质分类(交通部)分类野外地质特征主要黏土矿物成分>0.002mm黏粒含量自由膨胀率（%）膨胀总量（%）（%）强膨胀土中膨胀土弱膨胀土灰白、灰绿色，黏土细腻，滑感特强，网状裂隙极发育，有蜡面，易风华成细粒状、鳞片状以综、红、灰色为主，黏土中含少量粉砂，滑感较强，裂隙较发育，易风化成碎粒状，含钙质结核黄褐色为主，黏土中含较多粉砂，有滑感，裂隙发育，易风华成碎粒状，含较多钙质结核或铁锰质结核蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石高岭石>5035—50<35>9065—9040—65>42—40.7—2.0注:胀缩总率为土在50kPa压力下的膨胀率与收缩率之和。
