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膨胀土工程特性及处理方法【摘要】膨胀土是一种特殊性岩土，具有吸水后体积增大、失水后体积缩小，胀缩变形变显特性。
对高速公路的工程建设及营运起到极大的破坏作用。
沈四高速公路桩号K693+500-K694+700存在膨胀土。
本文对膨胀土的工程特性、工程危害进行论述，并对膨胀土的治理方案提出了建议。
【关键词】高速公路；膨胀土；路基；处理方法1 膨胀土工程地质条件1.1 地形地貌膨胀土所在地貌区内地貌为微丘地貌为主，地形平缓，无明显自然陡坎。
膨胀土路段地面标高一般在88.50-116.80米。
1.2 水文、气象膨胀土区属半干旱，半湿润大陆性季风气候区，冬冷夏热，春秋两季多风。
最高气温36.6～37.6℃，最低气温-34.3～-36.7，年平均降水量600～700mm，年平均蒸发量1600～1800mm。
从11月中旬至翌年4月为冰冻期。
区内地下水主要分布在辽河支流河谷平原中。
大气降水入渗为主要补给方式，其次为河流入渗补给；排泄方式以地下水径流、河水排泄及人工开采排泄为主。
地下水类型为第四系松散堆积物孔隙水。
2 膨胀土工程特性2.1 判别和分类膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土和非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀时的强弱和工程性质特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。
以往的工程建设经验已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。
对于膨胀土的判别和分类，有不同的方法。
如通过膨胀性矿物（蒙脱石、伊利石、高岭石）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等。
在高速公路中，广泛采用的是现场定性和室内定量指标相结合的方法，即工程地质特征及土的自由膨胀率、最大吸湿含水率、塑性指数指标综合判断。
膨胀土的初步判别根据工程地质特征及土的自由膨胀率等指标综合判定。
即：（1）裂隙发育，常有光滑面与擦痕，有点裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态；（2）多出露于二级或二级以上的阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎；（3）常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；（4）建筑物裂缝随气候而张开或闭合；（5）自由膨胀率大于或等于40%。
1、膨胀土的定义膨胀土是在自然地质过程中形成的一种具有多裂隙和显著胀缩特性的特殊性粘土。
膨胀土是一种对于环境变化，特别是对于湿热变化非常敏感的土，其反映是发生膨胀和收缩，产生膨胀压力。
2、膨胀土的主要物理力学特征⑴粒度组成中，通常黏粒（d＜2μm ）含量不大于30%.⑵粘土矿物成分中，伊利石和蒙脱石等亲水性矿物占主导地位。
⑶土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土体干燥失水时，体积收缩并形成收缩裂缝，反复的干缩湿胀，使土中的裂隙发育，不仅破坏土体的连续性和完整性，而且也形成了地表水浸入的通道，同时水的浸入又加速了土体的软化及裂隙生成。
（裂隙性）⑷膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生，导致土的强度衰减。
（强度衰减性）⑸多数属于液限大于50%的高液限土。
⑹超固结性：膨胀土在沉积过程中，在重力作用下逐渐堆积，土体将随着堆积物的加厚而产生固结压密。
由于自然环境的变化和地质作用的复杂性，土在自然界的沉积作用并不一定都处于持续的堆积加载过程，而是常常因地质作用而发生卸载作用。
膨胀土在反复胀缩变形过程中，由于上部荷载（土层自重）和侧向约束作用，土体在膨胀压力作用下反复压密，土体表现出较强的超固结特性。
这种超固结与通常的剥蚀作用产生的超固结机理完全不同，是膨胀土由于含水率变化引起的膨胀压力变化产生的，是膨胀土特有的性质。
3、工程建设中的膨胀土问题⑴在天然状态下，膨胀土通常强度高，压缩性低，在地面以下一定深度取样时难以发现宏观裂纹。
但一旦在大气中暴露，含水率发生变化时，很快出现大大小小的裂纹，土体结构迅速崩解，透水性不断增加，强度迅速减小直至为零。
膨胀土边坡在极缓的情况下发生滑动。
“逢堑必滑，无堤不塌”。
“晴天一把刀，雨天一团糟”、“天晴张大嘴，雨后吐黄水”是膨胀土强度特性和胀缩性规律的高度写照。
⑵膨胀土素土作为堤坝回填土时，因其干密度与含水率关系非常密切，很难压实，压实质量难以控制。
若碾压质量不好，在运行过程中，填土含水率增加时土体极易产生膨胀变形，含水率降低也会在土体中产生干缩裂隙，使土体渗透性变化，外界水分极易进入。
膨胀土地区路基施工技术措施一、膨胀土的工程特性及主要特征具有较大吸水膨胀、失水收缩特性的高液限粘土称为膨胀土。
膨胀土粘性成分含量很高，其中0.002mm的胶体颗粒一般超过20%，粘粒成分主要由水矿物组成。
土的液限WL＞40%，塑性指数IP＞17，多数在22～35之间。
自由膨胀率一般超过40%。
按工程性质分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土三类。
膨胀土的粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，如蒙脱石、伊利石等。
膨胀土有较强的胀缩性，有多裂隙性结构，有显著的强度衰减期，多含有钙质或铁锰质结构，一般呈棕、黄、褐及灰白色。
膨胀土对公路路基及工程建筑有较强的潜在破坏作用。
膨胀土地区的路堤会出现沉陷、边坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等变形破坏。
路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌和滑坡等破坏。
二、膨胀土地区路基的施工技术要点（一）膨胀土地区原地面处理二级及二级以上公路路堤基底处理应符合以下规定：1.高度不足1m的路堤，应按设计要求采取换填或改性处理等措施处治。
2.表层为过湿土，应按设计要求采取换填或进行固化处理等措施处治。
3.填土高度小于路面和路床的总厚度，基底为膨胀土时，宜挖除地表a30～a60m的膨胀土，并将路床换填为非膨胀土或掺灰处理。
若为强膨胀土，挖除深度应达到大气影响深度。
（二）膨胀土的填筑1.强膨胀土不得作为路堤填料。
中等膨胀土经处理后可作为填料，用于二级及二级以上公路路堤填料时，改性处理后胀缩总率应不大于0.7%。
胀缩总率不超过0.7%的弱膨胀土可直接填筑。
2.膨胀土路基填筑松铺厚度不得大于300mm；土块粒径应小于37.5mm。
3.填筑膨胀土路堤时，应及时对路堤边坡及顶面进行防护。
4.路基完成后，当年不能铺筑路面时，应按设计要求做封层，其厚度应不小于200mm，横坡不小于2%。
（三）膨胀土地区路基碾压施工根据膨胀土自由膨胀率的大小，选用工作质量适宜的碾压机具，碾压时应保持最佳含水量；压实土层松铺厚度不得大于30cm；土块应击碎至粒径5cm以下。
公路路基路面设计中膨胀土的处理方法1. 引言1.1 背景介绍公路路基路面设计中膨胀土的处理方法是公路工程设计中一个重要的问题，膨胀土的存在会对路基和路面的稳定性造成影响，需要采取相应的处理措施。
膨胀土的特性和处理方法直接关系到公路工程的施工质量和使用寿命，因此对于如何有效处理膨胀土问题，一直是公路工程领域的研究重点。
为了解决公路路基路面设计中膨胀土的处理方法，本文将围绕膨胀土的特性、处理方法、处理效果评价、案例分析以及常见问题与应对措施展开讨论，旨在为公路工程设计提供一定的参考和指导。
1.2 问题意义路基路面设计中膨胀土的处理方法至关重要，其问题意义主要体现在以下几个方面：膨胀土在公路路基路面工程中常常会导致路基沉陷、路面裂缝等严重问题，影响道路的使用寿命和安全性。
有效处理膨胀土是确保公路工程质量和安全的关键环节。
膨胀土的处理方法直接影响到公路工程的施工周期和成本。
选择合适的处理方法可以有效减少施工时间和成本，提高工程效益。
随着交通流量和车辆载重的增加，公路路基路面所受到的荷载也在不断增加，对膨胀土处理方法提出了更高的要求。
深入研究膨胀土处理方法的问题意义在于为解决实际工程中遇到的困难提供参考和指导。
研究公路路基路面设计中膨胀土的处理方法具有重要意义，不仅可以提高公路工程的质量和安全性，还可以提高工程效益，满足日益增长的交通需求。
2. 正文2.1 膨胀土的特性膨胀土是指在含水环境下，土体体积会发生膨胀变形的土壤。
膨胀土的主要特性包括：吸水膨胀性强、干湿变形差异大、抗压抗剪性能低、易产生龟裂、容重低、含水率变化大等。
膨胀土的吸水膨胀性强是其最显著的特征之一。
当膨胀土吸水时，土壤颗粒之间的间隙会逐渐充满水分，从而导致土壤体积的急剧增大，引起土体的膨胀。
这种膨胀性使得膨胀土在工程中容易引起路基变形、沉降等问题。
膨胀土的干湿变形差异大也是其特性之一。
膨胀土在干燥状态下会收缩，而在吸水后会膨胀，这种干湿变形的差异会导致土体体积的不稳定性，容易引起路基沉降等问题。
第三节膨胀土地区路基一、膨胀土的基本性质与工程特性1 颗粒成分①黏粒：（粒径小于0.005）含量最高②粉粒：（粒径0.005--0.05）含量次之③砂粒：（粒径大于0.005）含量最少各种粒径组颗粒含量不同，膨胀土表现出的工程性质不同。
黏粒含量大者，比表面积大，结合水膜较厚，具有强烈的胀缩性，为膨胀土，危害很大。
粉粒含量较大者，为中等膨胀土。
砂粒含量较高时为弱膨胀土。
2 物理性质①、膨胀土颜色多为灰白、棕黄、棕色、褐色等。
②、粒度成分以粘粒为主，含量在百35%到50%以上，其次为粉粒，沙粒含量最少。
③、具有液限高，塑性指数大的特点。
我国各地膨胀土液限一般在40%至55%，塑限在20%至25%，塑性指数在20以上。
④具有强烈的膨胀收缩性质，这与干容重的大小有关，干容重大孔隙就比较小，膨胀势大。
3抗剪强度抗剪强度是影响土工建筑物（尤其是路基边坡）稳定的重要参数（1）特点A.表现出一种典型的“变动强度“特征，即土体的强度随时间推移而衰减。
B.表现出残余强度低于峰值强度的特点。
（2）、分类A、土块强度：单元结构体的强度，一般用不含可见裂隙的原状土试样。
以室内直接快剪测试强度表示，要来描述土体原始结构的峰值强度B、结构面强度：指土块与土块间的强度（或土层与土层间的强度）包括裂隙面强度，滑动面强度，曾间接触面强度，表示土块间裂隙及其充填物的抗剪强度，一般由裂隙面，坡度，光滑程度，充填物性质及含水条件决定。
C、土体强度：指包括土块强度与结构面强度在内的综合抗剪强度，一般低于土块强度，高于结构面强度。
4 工程特性：超固结性多裂隙性:强膨胀性二膨胀土路堤的稳定分析1 膨胀土的适用范围及其原因膨胀土属于铁路路基设计规范中规定的D组填料（P210），不宜用于路堤的填筑。
由于膨胀土地区往往缺乏其他填料，且考虑到膨胀土路堑的弃土也不易处理，所以，研究膨胀土作路堤填料的可能性的技术条件是必要。
2 膨胀土作为铁路路堤受雨季的影响膨胀土填筑的铁路路堤在竣工初期一般状态良好，但经过第一个雨季之后便逐渐发生变形和失稳现象，并随着时间的延长和各个雨季影响的反复胀缩作用而愈演愈烈。
膨胀土路基处理及边坡防护设计特点3200字摘要：在实际建筑施工过程中，会遇到很多特殊地质，如膨胀土，由于其自身存在特殊性，我们需要使用不同的路基处理方式和边坡防护设计模式，以保证建筑工程的有效性。
因此，我们有必要积极去探析膨胀土路基处理和边坡防护设计的特点，为开展实际施工过程提供参考意见。
毕业关键词：膨胀土；路基处理；边坡防护；设计特点随着建筑工程规模的扩展，越来越的多的建筑工程需要在恶劣的地质条件下进行，以膨胀土为例，其就是自然地质中形成的非正常地质形态，要想在这样的条件下保证好道路工程的质量，就应该高度重视膨胀土路基处理和边坡防护设计的特点。
一，膨胀土的概况1.1膨胀土的含义严格来讲，膨胀土属于粘性土范畴，其粘粒中含有大量的亲水矿物质的同时，还具备很多裂隙结构，因此很容易受到湿度环境的影响。
这是因为，处于湿度环境下，土体将容易产生胀缩变形的现象，此时的粘土会产生吸水或者失水的反应。
当然，并不是所有的粘土都是膨胀土，只有当膨胀压力或者收缩裂缝反复作用，产生到危害砖石结构，对于建筑物的稳定性和安全性造成负面影响的时候，我们才将其界定为膨胀土。
1.2膨胀土的判定方式一般情况下，我们会使用以下两种方式进行膨胀土的判定工作。
具体来讲，其一，直观观察法，也就是说通过对于土壤外观的观察，去实现膨胀土的辨别和界定。
从理论上来看，膨胀土的颜色往往表现为灰白色，灰绿色，灰黑色，灰色，棕褐色，在自然状态下，一般呈现出菱角的块状和片状，颗粒大小处于2-5厘米之间，另外如果处于干燥状态的话，将表现出暗灰色，土块的硬度比较大。
显然使用这样的辨别方法，需要很强的辨别能力，是经验之谈，操作比较简单。
其二，实验法，也就是说以采集样本的检验方式去实现综合判别。
在试验过程中，我们主要是以胀缩总率公式eps=ep50+csl（w-wm）为理论依据，以实现对于土壤属性的掌握，在此基础上形成特定的判定结果。
很显然这种判定方式更加明确，清晰，科学，能够适用于工程的指导工作，往往需要消耗一定的时间去进行操作。
公路膨胀土路基施工处理措施1、公路路基膨胀土结构现状膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成的，是具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土。
膨胀土在天然状态下常处于较坚硬状态，对气候和水文因素有较强的敏感性，这种敏感性对工程建筑物会产生严重的危害。
膨胀土胀缩引起建筑物的破坏常常具有多次反复性和长期潜在的危险性，会给人类造成灾害。
膨胀土问题直到30年代后期才被土力学工程师们所认识，工程界逐渐领悟到结构物的破坏，除了沉降的原因外，有时还有膨胀土胀缩的原因。
随着经济建设的迅速发展，膨胀性粘土研究越来越引起了人们的注意。
膨胀土性质研究主要是从微观结构、渗透性、强度和变形四个方面来进行的。
笔者认为，膨胀土的研究还需从以下几方面着手:1．1进一步加强膨胀土微结构方面的研究，认识其胀、缩变形和破坏机理，以指导其他方面的研究；1．2加强非饱和土理论，特别是荷载、含水量、吸力之间关系的研究，从而真正揭示膨胀土的强度和变形特性；1．3加强现场测试，通过现场试验，发展新的应用性的数值分析计算理论和方法；1．4加强膨胀土工程处理方面的研究，以解决工程实际问题。
2、膨胀土的工程特性在交通部部颁现行《公路路基设计规范》(JTJ013-95)中采用粘粒含量小于即的百分比和自由膨胀率及膨胀总率三个指标，把膨胀土分为强膨胀土、中膨胀土和弱膨胀土三个级别。
膨胀土的工程特性大致可以归纳如下。
2.1胀缩性膨胀土吸水后体积膨胀，使其上面的建筑物或路面隆起，如膨胀受阻即产生膨胀力；失去水分后体积收缩，造成土体开裂，并使其上面的建筑物下沉。
2.2崩解性膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限的条件下则发生吸水湿化。
不同类型的膨胀土其崩解性不一样，强膨胀土浸入水后，几分钟内很快就完全崩解；弱膨胀土浸入水后，则需要经过较长的时间才能逐步崩解，且不完全崩解。
2.3裂隙性膨胀土中的裂隙，主要可分为垂直裂隙、水平裂隙与斜交裂隙三种类型。
浅述膨胀土判定方法与标准膨胀土是土体颗粒成分由强亲水性矿物组成，对环境湿热变化敏感的高液限粘土，具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩，同时具有多裂隙性，超固结性，强度衰减性等特殊性质。
膨胀土对工程建设危害很大且具有反复性。
膨胀土地区房屋建筑大量开裂变形，铁路路基边坡经常坍方、滑坡，公路经常路堤沉陷、纵向开裂、坍肩，路堤边坡滑坍，以及路堑边坡剥落、冲蚀、泥石流、滑坍等病害，公路路面经常出现大幅度的随季节变化的波浪变形。
膨胀土主要特征：1、粘粒（<0.002mm）含量》≥30%；2、粘土矿物中蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物居主导地位；3、土体随含水量增加，体积膨胀产生压力，土体受热干燥失水收缩形成干缩裂缝；4、膨胀收缩变形随环境湿热变化多次重复，引起强度衰减；5、属于液限大于40%的高液限粘土；吸水膨胀，失水收缩是粘性土共性，膨胀土只是粘性中很特殊的一种土体。
若对膨胀土漏判，会给工程埋下隐患，造成病害。
若把普通粘土误判成膨胀土，或对其胀缩潜势判断有误，将增大工程规模，增加工程造价造成浪费。
故正确判定膨胀土在工程中意义重大。
当今，国内外判定膨胀土的方法指标很多，甚至国内不同行业间的判定方法指标也不相同。
基本分为物理法、化学法、力学法。
物理法主要根据土的粒度组成与稠度性质判定；化学法主要分析土的矿物成分或化学性质因而判定；力学法主要以膨胀力指标判定。
还有以物理、化学、力学性质指标综合判定。
一、国外判别方法1、前苏联建筑法规：①土质遇水，eL=WLeL-e01+e0π≥0.3,考虑土的膨胀性，式中：eL——液限状态WL时土的孔隙比，e0——天然状态时土的孔隙比；GS——土的相对密度；GW——水的密度；②相对膨胀量（无负荷）：δH=hHC-h0h0式中：hHC----浸水饱和时，在有侧限条件下，自由膨胀后土样高度；h0----天然含水量时土样的原始高度。
③以附加荷载0.32kg/cm2时，膨胀土量分类。
当膨胀时大于1.5%，体积变化严重，当膨胀量为0.5%-1.5%时，是临界状态，当膨胀量小于0.5%时，体积变化不严重。
