膨胀土的基本特性

第2章膨胀土的基本特性

2.1 主要工程特性

2.1.1 胀缩性

膨胀土吸水体积膨胀，使其上建筑物隆起，如膨胀受阻即产生膨胀力；失水体积收缩，造成土体开裂，并使其建筑物下沉。膨胀土在缩陷与液限含水率的收缩量与膨胀土，称为极限胀缩潜势。土中有效蒙脱石含量越多，胀缩潜势越大，膨胀力越大。土的初始含水率越低，膨胀量与膨胀力越大。影响膨胀土涨缩性的因素有矿物成分、颗粒组成、初始含水量、压实度及附加荷重等。其中除了矿物成分和颗粒组成的内因因素影响外，初始含水量、压实度及附加荷重的外因因素影响也很大。击实土的膨胀性远比原状土大，密实度越高，膨胀量与膨胀力越大，这是在膨胀土路基设计中特别值得注意的问题[1]。

2.1.2 崩解性

膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限条件下发生吸水湿化。不同类型的膨胀土其崩解性是不一样的，强膨胀土浸入水中后，几分钟内很快就完全崩解；弱膨胀土浸入水中后，则需经过较长时间才能逐步崩解，且有的崩解不完全。此外，膨胀土的崩解特性还与试样的起始湿度有关，一般干燥土试样崩解迅速且较完全，潮湿土试样崩解缓慢且不完全。

2.1.3 多裂隙性

膨胀土中的裂隙，可分垂直裂隙、水平裂隙与斜交裂隙三种类型。这些裂隙将土体分割成具有一定几何形态的块体，如棱块状、短柱状等，破坏了土体的完整性。裂隙面光滑有擦痕，且大多充填有灰白或灰绿色黏土薄膜、条状或斑块，其矿物成分主要为蒙脱石，有很强的亲水性，具有软化土体强度的显著特性。膨胀土路基边坡的破坏，大多与土中裂隙有关，且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面所控制。

2.1.4 超固结性

膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比较小，干密度较大，初始结构强度较高。超固结膨胀土路基开挖后，将产生土体超固结应力释放，边坡与路基面出现卸载膨胀，并常在坡脚形成应力集中区和较大的塑性区，使边坡容易破坏。

2.1.5 强度衰减性

膨胀土的抗剪强度为经典的变动强度，具有峰值强度极高、残余强度极低的特性。由于膨胀土的超固结性，其初期强度极高，一般现场开挖都很困难。然而，由于土中蒙脱石矿物的强亲水性以及多裂隙结构，随着土受胀缩效应和风化作用的时间增加，抗剪强度将大幅度衰减。强度衰减的幅度和速度，除与土的物质组成。土的结构和状态有关外，还与风化作用特别是胀缩效应的强弱有关。这一衰

减过程有的是急剧的，但也有的比较缓慢。因而，有的膨胀土边坡开挖后，很快就出现滑动变形破坏；有的边坡则要几年，乃至几十年后才发生滑动。在大气风化作用带以内，由于土体湿胀干缩效应显著，抗剪强度变化比较大，经过多次湿胀干缩循环以后，粘聚力大幅度下降，而内摩擦角则变化不大。一般干湿反复循环2-3次以后强度即趋于稳定。

2.1.6 风化特性

膨胀土受气候因素影响，极易产生风化破坏作用。路基开挖后，土体在风化作用下，很快会产生碎裂、剥落和泥化等现象，使土体结构破坏，强度降低。按其风化程度，一般将膨胀土划分为强、中、弱三层。强风化层，位于地表或边坡表层，受大气作用与生物作用强烈，干湿效应显著，土体碎裂多呈砂砾与细小鳞片状，结构连结完全丧失，厚度约为1.0m～1.5m；微风化层，位于弱风化层下，大气与生物作用已明显减弱，干湿效应亦不显著，土体基本保持有规则的原始结构形体，多呈棱块状、短柱状等块体厚度为1.0m左右。弱风化层，位于地表浅层，大气与生物作用已明显减弱，但仍较强烈，干湿效应也较明显，土体割裂多呈碎块状，结构连结大部分丧失，厚度约为1.0m～1.5m。

2.2 膨胀土的路基病害

膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂缝并具有显著膨胀特性的土体，由于前述的不良工程性质，在工程界被认为是隐藏的地质灾害，对工程结构具有严重的破坏作用。特别是对高等级公路路基工程和大型结构物所产生的变形破坏作用，往往具有长期、潜在的危险，由于对膨胀土膨胀能力估计不足而造成公路病害的损失是相当惊人的。膨胀土地区的公路发生的病害主要有以下几个方面：

1.沉陷变形。

膨胀土初期结构强度较高，施工时不易粉碎及压实，路堤建成后由于大气物理风化作用和湿胀干缩效应，土块崩解，在路面和路堤自重及汽车荷载作用下，路堤易产生不均匀下沉，路堤愈高，沉陷量愈大严重时可使路面变形破坏。

2.滑坡。

滑坡具有弧形外貌，有明显的滑床，滑床后壁陡直，前缘平缓，主要受裂隙控制。滑坡多呈牵引式出现，具叠瓦状，成群发生。一般滑体厚为1～3m，多数小于6m。滑坡与大气风化作用层深度、土的类型、土体结构较密切，而与边坡的高度无明显关系。

3溜塌。

边坡表层、强风化层内的土体吸水过饱，在重力与渗透压力的作用下，沿坡面向下产生流塑状溜塌。溜塌多发生在雨季，与边坡坡度无关。

4.纵裂。

路肩部常因机械碾压不到，填土达不到要求的密实度，后期沉降量相对较大，加之路肩临空，对大气风化作用特别敏感，干湿交替频繁，肩部土体收缩远大于堤身，故在路肩上常发生顺路线方向的开裂，形成数十米至上百米的张开裂缝，缝宽约2～4m，大多距路肩外缘0.5～1.0m。

5.坍肩。

路堤肩部土体压实不够，又处于两面临空部位，易受风化作用影响而导致强度衰减。当有雨水渗入时，特别是当有路肩纵向裂缝出现时，在汽车动荷载作用下，很容易发生路肩坍塌。塌壁高多在1.0m以内，严重者可大于1.0m，常发生在雨季。

2.3 膨胀土路基常用处理方式

2.3.1 换填

即将膨胀土换成工程性质较好的土质，换填深度应根据膨胀土胀缩性的强弱和当地的气候条件确定。换土是膨胀土路基处理方法中最简单有效的方法。在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响，该深度称之为临界深度，该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同，各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同，换土深度要考虑受地面降水的影响而使土体含水量急剧变化的深度，基本上在1～2m，即强膨胀土为2m，中弱膨胀土为1～1.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。换土一般适用于小面积换土，对于土源紧张的膨胀上地区而言，在道路工程中大面积、大体积换土是不切实际的[2]。

2.3.2 湿度控制

由于膨胀土路基具有显著吸水膨胀和失水收缩的特性，因此，首先应考虑尽可能对路基边坡和路肩土体采取保湿防渗措施，防止土体干缩湿胀而导致路基强度下降。湿度控制包括预湿和保持含水量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形，尽量减少路基含水量受外界大气的影响，需在施工中采取一定的措施。如利用土工布和粘土将膨胀土路基进行包封，避免膨胀土与外界大气有接触，尽量减少膨胀土内部的湿度变化。

2.3.3 改性处理

目前，国内外普遍采用石灰、粉煤灰、水泥等进行改良处治，亦可用其中的两种或三种进行综合处治。其中最常用的方法是掺石灰改良。石灰的固化作用是通过离子交换，次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、硅酸等新矿物而显现出来的。采用掺石灰改性膨胀土，石灰剂量为4%～l2%，掺石灰改性后应达到胀缩总率小于0.7，以接近零为最佳，根据不同路段膨胀土的具体情况，通过试验确定具体的掺灰率。另外，国内外也采用了一些化学外掺

剂，如氢氧化钠、碳酸钠等。通常在加入外掺剂后，土的性能可得到较大改善，膨胀量与膨胀用力有不同程度的减小，并且在强度上有所提高。

2.3.4 边坡防护与加固

对于膨胀土边坡，必须采取有效措施进行防护和加固。常用的防护和加固方式有：一种是土工格栅。充分利用土工网格的抗拉强度、土与网格的相互咬合摩擦作用对边坡进行加固。另一种是边坡支挡结构。

常用的边坡支挡结构有：

⑴网格式加筋土挡土结构稳定膨胀土边坡；

⑵用土钉墙处理膨胀土路堑边坡；

⑶十字形锚杆骨架护坡和梁形锚杆骨架护坡。

2.4 膨胀土对道路的危害

我国过去修建的路基一般等级较低，膨胀土灾害问题不太突出。但是，随着近年来高等级路基的兴建，不少地区都遇到了膨胀土施工问题，许多新建路基在施工—过程中就开始出现各种变形病害，有的地段土基一边施工开挖，一边溜塌、坍滑，有的地段土基刚刚施工建成，则出现整段土基吸水膨胀软化，地基表层膨胀，导致无法铺筑路面等。这种从施工开始就病害不断的膨胀土，如果处理不好，将会造成严重的经济损失，严重影响行车安全。由于膨胀土的这种特殊工程性，易使这些地区的工程建筑，特别是公路和铁路遭受严重的破坏，造成巨大的经济损失。因而日益引起政府有关部门和学术界、工程界的高度重视。

高岭土和膨胀土特性

高岭土与膨胀土特性 一、高岭土： 质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。 1. 化学式 Al2O3-2SiO2-2H2O 2．粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。 3．可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性>153.6 中可塑性7—152.5—3.6 弱可塑性1—7<2.5 非可塑性<1 4．结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.25—0.15粒级占70%，0.15—0.09mm粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。 5．粘性和触变性 粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来表示其大小(作用于1单位面积的内摩擦力)，单位是Pa·s。粘度的测定，一般采用旋转粘度计，以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中，粘度具有重要意义，它不仅是陶瓷工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据资料表明，国外用高岭土作涂料，在低速涂布时要求粘度约0.5Pa·s，高速涂布时要求小于1.5Pa·s。

浅述膨胀土判定方法与标准

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；

膨胀土的判别与分类

膨胀土的判别与分类 路基土工 2008-05-03 20:02 阅读19 评论0 字号：大中小 膨胀土的判别与分类 --摘自西部项目《膨胀土地区公路勘察设计技术研究》研究成果 膨胀土在我国大部分地区均有分布。膨胀土的胀缩性直接影响着建筑物的安全性，它不仅造成房屋成群开裂，公路、铁路塌方，而且可导致膨胀土边坡产生表层浅滑现象，造成农田水利设施的破坏，影响人们的生活环境。因此，在工程地质勘察中，必须正确地识别膨胀土与非膨胀土，准确地判定膨胀土的胀缩性等级，这有助于合理进行拟建建筑物的设计与地基处理，对保障建筑物安全与人们的生活环境具有非常重要的意义。一、膨胀土的定义 1996年《公路路基设计规范》（JTJ013-95）的膨胀土定义是：“膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，它具有遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的粘性土。”从这个定义上来看，膨胀土的主要特性是膨胀和收缩。但膨胀和收缩是一个十分复杂的问题，不仅仅是遇水膨胀和失水收缩这么简单。在增加溶液电解质浓度的情况下，即使是遇水，膨胀土也会产生收缩现象。因此，膨胀土的膨胀和收缩是在水和电解质共同作用下的结果。另外，定义中指出土中含有较多的亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分的说法也不确切。如果膨胀土中仅含伊利石显示不出膨胀土具有较强的膨胀与收缩特性，伊利石的亲水性仅为蒙脱石的十分之一。膨胀土的胀缩特性主要是由亲水性粘土矿物蒙脱石决定的。因此，《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）给出的膨胀土的定义更为恰当：“膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。” 二、膨胀土判别指标 要鉴别某种土是否属于膨胀土，应根据本身的固有属性来进行区分，只有内在的主要固有属性才是控制膨胀土工程特性的决定性因素；至于在膨胀土地区各种建筑物的稳定程度，只能用作辅助的判别。所以对膨胀土的判别原则，首先应从工程地质观点出发，分析土体的裂隙特征，概括出能反映膨胀土工程性质的实际情况，能代表膨胀土规律的主要指标。 能否充当膨胀土的判别指标，主要看它能否满足以下三个条件： 能反映膨胀土的本质; 指标的测定简单便捷; 指标数据可靠，重现性好。 可能用来判别膨胀土的指标分述如下： （1）界限含水量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，粘土矿物成分，阳离子交换性能，土粒的分散度和比表面积，以及孔隙水溶液的性质等有着十分密切的关系。通常有液限、塑限、缩限三个定量指标。 （2）胀缩总率反映膨胀土粘土矿物成分和结构特征。 （3）粒度成分反映膨胀土物质组成的特性指标。

驷马山分洪道膨胀土特性及其滑坡治理

驷马山分洪道膨胀土特性及其滑坡治理 吴彩虹 (安徽省水利水电勘测设计院,安徽蚌埠 233000) 摘要:本文以安徽省滁河驷马山分洪道膨胀土为研究对象,对分洪道不同河段的膨胀土边坡进行取样,开展了膨胀土在不同工况条件下的物理力学试验。通过室内试验和现场监测,获得了膨胀土膨缩变形与土体抗剪强度变化等特征参数。经过对分洪道边坡滑动形成机理和变化规律的调查和分析,提出了膨胀土边坡稳定计算中强度取值的建议和边坡滑动的治理措施,为分洪道扩大工程及其同类工程设计提供了地质依据。 关键词:膨胀土;胀缩变形;边坡稳定;浅层滑动 中图分类号: P64213+ 9;TU443 文献标识码: B Properties of the expansi ve soil along Si m ashan fl ood -diversion channel and the landsli de correction W u Ca i h ong (A nhui Survey and D es i gn Instit u te of W a ter Conservancy &H ydrop o w er,Bengbu 233000,Ch i na) Abstract :The m echan ica l pr operties of t h e expansive so il sa m pled fro m d ifferent slopes along Si m ashan fl o od-diversion channe l of Chu R i v er are studied under differentw orking cond itions .Based on the results o f t h e i n door experi m en ts and the field m on itori n g ,the corresponding para m eters for the s w elli n g and shrinking defor m ation and the shear strength of the so il are obtained.The m echanis m for slope sliding is discussed and t h e correspond i n g m easures to con tro l the landsli d e are a lso suggested ,w hich pr ov i d e the geo l o g ica lbasis for t h e project and o ther si m ilar projects .Key w ords :expansi v e so i;l s w elli n g and shrinking defor m ati o n ;slope stab ility ;sha ll o w sli d i n g 收稿日期: 2009-03-20;修订日期: 2009-07-29 作者简介:吴彩虹(1975-),男(汉族),安徽巢湖人, 大学本科,高级工程师. 1 工程概况 驷马山分洪道是一条跨苏、皖两省的人工开挖河道,位于滁河南岸,上起滁河干流右岸和县的金银浆,向东南穿过驷马山切岭,经石桥镇、乌江镇,至驻马河口汇入长江,河道全长2714km 。分洪道于1969年底开工建设,1971年竣工通水,是当地农业灌溉、滁河分洪和航运的一条重要水道。 分洪道自1974年至2008年间先后发生大的滑坡8次,小的滑坡30多次,上述滑坡并不都发生在边坡较陡的切岭段,有一些是在1B 5或更平缓边坡上出现。2008年汛期滁河发生大洪水,给沿河两岸造成巨大的经济损失,严重威胁了南京市的防洪安全。分洪道右岸扩挖,将分洪道分洪流量由目前的500m 3 /s 扩大到1000m 3 /s 的设计方案已获国家发改委的批准,工程即将进入实施阶段。如何解决膨胀土地区边坡稳定问题成为该工程的重要课题。 2 膨胀土的矿物成分与化学成分 膨胀土是一种含有大量亲水性矿物,湿度变化时有较大体积变化,变形受约束时产生较大内应力的特殊土。为了解本地区膨胀土的矿物成分,我们对这一地区进行分区取样,对试样进行X 射线衍射与电镜扫描试验。 试验结果表明:测区内土样的矿物成分差别不大,主要由碎屑矿物和粘土矿物组成。碎屑矿物中石英占18%~28%,钠长石占8%~10%,钾长石占2%~6%;粘土矿物中蒙脱石占31%~36%,伊利石占18%~28%,高岭土占6%~13%,各类 矿物成分统计情况见图1。 测区土样的主要化学成分是S i O 2、A l 2O 3和

01第一章 土的物理性质及工程分类

兰州交通大学博文学院教案 课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律； 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换； 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点：指标间的相互转换及应用。 四、教学时数： 6 学时。 五、习题：

第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土，有下列三种： （1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。 （2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。 （3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 （1）土的结构 定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类： ●单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。 图1.1 土的结构 3）工程性质： 密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。

膨胀土处理

摘要：对膨胀土的工程地质特性分析，结合多年对膨胀土地基有效处理的实践经验，提出对膨胀土地基处理的要点，供大家参考。 关键词：膨胀土；地基特性；处理 膨胀土是一种粘性土，其粘粒中含多量的亲水矿物，又具有大量的利于水楔的微裂隙结构，在环境湿度变化的影响下，土体将产生强烈的胀缩变形，粘土均具有吸水膨胀、失水收缩的性能，只有当其膨胀压力或收缩裂缝反复作用，达到危害砖石结构建筑物的稳定和安全时，才称此粘土为膨胀土。膨胀土对建筑物的危害性的研究越来越得到重视。 1 膨胀土在我国的分布及判别 1.1 膨胀土在我国的分布 我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一，每年我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000×104平方米左右。在北京、河北、西安、成都一线东南的广大区域内，膨胀土的分布最普遍，也最集中，在晋、冀、鲁、豫、陕、川、云、贵、桂、粤、湘、甘、苏、鄂等省区均有分布。 1.2 膨胀土的判别 土的试验指标中粘粒含量>35%，塑限≤13%，液限≥38%，胀缩总率≥5%，达到以上临界值时的土可判定为膨胀土。膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。自由膨胀率<40%时为非膨胀土；40%≤自由膨胀率<65%时为弱膨胀性土；65%≤自由膨胀率<90%时为中膨胀性土；90%≤自由膨胀率时为强膨胀性土。另外，不同类型的膨胀土具有不同的结构特征。灰白色粘土，网状裂隙很发育，土体呈碎块状结构，水对其影响特别显著，为强膨胀土；棕黄色粘土，裂隙发育充填有薄层连续白色粘土，呈层状结构，水对其影响显著，一般为中膨胀土；棕黄或红色粘土夹姜石，裂隙较发育，部分为灰白色粘土充填，呈厚层状或块状结构，一般为胀土（也为中等膨胀土，但其膨胀性稍差一些）；灰褐或褐黄色粘土，裂隙不发育，随机分布，呈块状结构，一般为弱膨胀土。 2 膨胀土地基特性及其在建筑物的破坏特征 2.1膨胀土地基特性 膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性，并且有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性。地基膨胀土浸水膨胀，建筑物则上升隆起；地基膨胀土失水收缩，建筑物则产生下沉或开裂，膨胀土的胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的程度。膨胀土在一般性自然条件下，表现为强度较高、压缩性较低、含水量小、呈硬塑状态，很容易被误认为是原状土，因此对建筑物具有相当大的潜在破坏性。膨胀土的胀缩性和裂隙性是它的两个重要属性，而压力和含水量又是影响膨胀土性能的两个主要的外界因素。土的膨胀率在不同的压力下是不同的，基底压力越大，土膨胀率越低；相反，基底压力越小，则土的膨胀率越高，膨胀度越大，越容易发生破坏，而含水量的变化则表现得更为突出。例如，在膨胀土地区的建筑物的变形与破坏，在雨季，含水量大，而产生隆胀破坏；在旱季，含水量降低，则出现收缩裂隙现象严重。 2.2 膨胀土地区建筑物破坏特征

膨胀土的判别及其危害防治

膨胀土的判别及其危害防治 【摘要】：文章阐述了膨胀土的判断方法及几种防治处理措施 【关键词】：膨胀土危害判别防治 1 膨胀土的危害 膨胀土是指土中粘土矿物成分主要由亲水性粘土矿物组成，具有明显的吸水膨胀和失水收缩性能的高塑性粘土。而且，这种土强度较高，压缩性很小，并有较强的膨缩特点。 在其上的构筑物随季节气候的变化而反复产生不均匀的升降，而产生大量裂缝。另外膨胀土的超固结特性不仅使路堑边坡坡脚产生较大的剪应力，而且还会带来强度的应变软化，造成边坡坍滑。 2 膨胀土的特殊性质 2.1膨胀干缩性 膨胀土中含有较多强亲水性粘土矿物质，如蒙脱石、伊利石等。当土体浸水时，土颗粒表面的结合水膜增厚，使颗粒间距拉大，从而引起土体膨胀；当土体失水时，结合水膜减薄，颗粒间距缩小，从而引起土体缩小。随着土体含水量的增减，膨胀力也产生相应的变化。2.2 多裂隙性 反复的干缩湿胀，致使土中的裂隙十分发育。裂隙不仅破坏土体的连续性和完整性，而且也为地表水的浸入形成了通道。而水的浸入又加速了土体的软化及裂隙生成。 2.3 超固结性 在地质历史上，膨胀土地层曾受过比现在更大的前期固结压力，使土体处于超固结状态。 2.4力学性质 2.4.1膨胀潜势 简单的讲，就是在室内按AASHO标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度.润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。 2.4.2膨胀力 膨胀力，也就是膨胀压力。通俗的讲，就是试样膨胀到最大限度以后，再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力。对某种给定的粘土来说，其膨胀压力是常数，它仅随干容重而变化。因此，膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘

第一章土的物理性质及工程分类及答案

第一章土的物理性质及工程分类 一、思考题 1、土是由哪几部分组成的？ 2、建筑地基土分哪几类？各类土的工程性质如何？ 3、土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的，常用的方法有哪些？如何判断土的级配情况？ 4、土的试验指标有几个？它们是如何测定的？其他指标如何换算？ 5、粘性土的含水率对土的工程性质影响很大，为什么？如何确定粘性土的状态？ 6、无粘性土的密实度对其工程性质有重要影响，反映无粘性土密实度的指标有哪些？ 二、选择题 1、土的三项基本物理性质指标是（） A、孔隙比、天然含水率和饱和度 B、孔隙比、相对密度和密度 C、天然重度、天然含水率和相对密度 D、相对密度、饱和度和密度 2、砂土和碎石土的主要结构形式是（） A、单粒结构 B、蜂窝结构 C、絮状结构 D、层状结构 3、对粘性土性质影响最大的是土中的( ) A、强结合水 B、弱结合水 C、自由水 D、毛细水 4、无粘性土的相对密实度愈小，土愈（） A、密实 B、松散 C、居中 D、难确定 5、土的不均匀系数C u 越大，表示土的级配（） A、土粒大小不均匀，级配不良 B、土粒大小均匀，级配良好 C、土粒大小不均匀，级配良好 6、若某砂土的天然孔隙比与其能达到的最大孔隙比相等，则该土（） A、处于最疏松状态 B、处于中等密实状态 C、处于最密实状态 D、无法确定其状态 7、无粘性土的分类是按（） A、颗粒级配 B、矿物成分 C、液性指数 D、塑性指数 8、下列哪个物理性质指标可直接通过土工试验测定（） A、孔隙比 e B、孔隙率 n C、饱和度S r D、土粒比重 d s 9、在击实试验中，下面说法正确的是（） A、土的干密度随着含水率的增加而增加 B、土的干密度随着含水率的增加而减少 C、土的干密度在某一含水率下达到最大值，其它含水率对应干密度都较小 10、土粒级配曲线越平缓，说明（）

膨胀土知识

膨胀土知识简介 1膨胀土的研究意义 膨胀土是粘粒成分主要由亲水矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)组成，液限大于40%，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。在自然条件下，一般多呈硬塑或坚硬状态，具黄、红、灰白等色，裂隙较发育，常见光滑面和擦痕。膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。自1938年美国开垦局在俄勒冈州的一例基础工程中首次认识了膨胀土问题，膨胀土开始引起人们的关注。由于它具有显著的胀缩性，存在较多裂隙软弱面，常常给膨胀土地区的工程建设造成严重的破坏，给人民的财产造成巨大的损失。膨胀土给工程建筑带来的危害，既表现在地表建筑物上，也反映在地下工程中。它不仅包括铁路、公路、渠道的所有边坡、路面和基床也包括房屋地基；甚至还包括这些工程中所采取的稳定性措施如护坡、挡土墙和桩等。以至从某种意义上讲，膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的[1]。这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的，有时是难以处理的，美国工程界称之为“隐藏的灾害”。据统计，美国由于膨胀土造成的损失平均每年高达20亿美元以上，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成的损失的总和，全世界每年造成的损失达50亿美元以上。 我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，先后己有20多个省市发现有膨胀土，其中主要分布在河南、湖北、广西、云南等省（见图1－1），在内蒙、东北等地也有发现。早在五六十年代，就因其工程问题引起人们对它的重视。我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右，铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。南水北调中线工程将穿过三百余公里的膨胀土地区，膨胀土渠坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要。研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。 我国膨胀土主要分布中西部地区，见表1－1。长江流域的长江、干支流水系等地区是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一（见图1－1）。从第三纪(N2)至第四纪下更新统(Q1 )、中

膨胀土路基施工有关研究

《铁道工程学报》2004年04期 浅谈膨胀土路基施工 孙继伟,王军 膨胀土具有吸水膨胀软化,失水收缩开裂及反复变化的特点,易形成路基病害。路堤在降雨后沉降、变形较大和边坡坍肩、路肩开裂以及造成发生路堑堑坡冲蚀、剥蚀、溜坍及滑坡等现象。结合西安～南京铁路施工实践,本文从确定施工 参数入手,着重阐述了控制膨胀土路基病害的施工方法。 【作者单位】：华铁工程咨询公司北京100037 (孙继伟);华铁工程咨询公司北京100037(王军) 【关键词】：膨胀土;施工参数;控制病害;施工方法 【分类号】：U213.1 隧道建设>> 2006年26卷2期>> 摘要 膨胀土路基施工技术 堤（堑），膨胀土浸水路堤、水塘路堤（堑）、软土路堤等。主要介绍该标段膨胀土水塘路堤、 软土路堤基底处理技术和膨胀土路堤（堑）的施工及边坡、基床防护技术。(共4页) 膨胀土路基施工工艺 王佃军 膨胀土是一种除具有一般粘性土所共有的物理、化学性质外，主要是由亲水性粘土矿物成份 —蒙脱石、伊利石和高岭土所组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂的变形特征。 根据膨胀土的物理、化学特性，膨胀土分强膨胀土、中等膨胀土和弱膨胀土三类。 类别工程地质特征粘土矿物成分粘粒含量% 液限WL% 塑限WP% 自由膨胀率% 胀缩 总率% 强膨胀土灰白色，灰绿色，粘土细腻、滑感特强，网状裂隙发育，有蜡面，易风化，呈细

状。蒙脱石为主＞50 ＞48 ＞25 ＞90 ＞4 中等膨胀土以棕、红、灰色为主，粘土中含少量粉砂，滑感较强，裂隙较发育，易风化，呈碎粒状，含钙质结核。蒙脱石伊利石35-50 40-48 18-25 65-90 2-4 弱膨胀土黄褐色为主，粘土中含较多粉砂，有滑感，裂隙发育，易风化，呈碎粒状，含较多钙质或铁锰结核伊利石 高岭石 蒙脱石＜35 ＜40 ＜8 40-65 0.7-2.0 很显然，强膨胀土的土质特性最差，中等膨胀土次之，弱膨胀土较好一点。 我国是一个强膨胀土区域分布较广的一个国家，随着我国国民经济的高速发展，我国的公路建设进入了以高速公路为标志的快速发展阶段，为减少资源的浪费和人为地破坏生态环境，在我国高速公路的施工建设中根据施工环境采用就地取土的原则。根据膨胀土的特性及高速公路建设的需要，强膨胀土不能够作为路基填料，中、弱膨胀土必须经改性后方可作为路基填料使用，现结合本工程路基中、弱膨胀土改性施工工艺以供探讨和商榷。 一、原材料要求 石灰：必须具有三级及三级以上要求，并做好每批次的等级抽查工作及施工现场堆放工作。土料：在取土坑应清除表层有机土层，对有机质含量超过5%的土和强膨胀土不能作为路基填料。 二、施工工艺 1、根据膨胀土的本身特性，在进行膨胀土路基施工时应尽可能地避开雨季施工，对因工期要求不可能避免时必须采取有效措施。 2、根据地形特点做好路基施工前的清表，碾压和原地翻松处理工作，挖排截水沟，增大路基表面横坡。 3、根据土场料源做好取土坑击实，试验绘制石灰剂量标准曲线，因料源不同土的最佳含水量和最大干密度存在较大差异。不同的取土坑对应不同的击实标准。因膨胀土的特殊性宁淮高速公路施工时结合现场碾压情况，在膨胀土改性路基施工中在90区、93区采用“干法”标

高岭土对钙离子的吸附特性研究

高岭土对钙离子的吸附特性研究 宋玲玲，冯 莉，苟远诚，阮继政 （中国矿业大学化工学院，江苏徐州 221008） 摘 要：采用静态吸附的方法考查了吸附时间、温度、Ca2+浓度、吸附剂浓度和振荡强度等因素对高岭土吸附Ca2+的影响，研究了Ca2+在粘土颗粒表面的吸附特性。研究表明：高岭土对的Ca2+吸附过程分2个阶段，快速吸附和缓慢吸附，并且随温度的升高吸附平衡时间缩短；该吸附过程的最适温度在20 ℃左右；随吸附剂浓度升高，平衡吸附量减小，直至达到平衡；实验范围内，随振荡速度增大，平衡吸附量增加。 关键词：高岭土；钙离子；吸附 中图分类号：X703文献标识码：A 文章编号：1673－7180(2009)12－0864－4 Adsorption prorerties of Ca2+ kaolin Song Lingling，Feng li，Gou Yuancheng，Ruan Jizheng (School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China) Abstract: The adsorption properties of calcium ions on kaolin under the influences of adsorption time, temperature, calcium ions concentration, adsorbent concentration, and surging intensity were studied by static experiments. The result indicates that the adsorption process was departed into two stages , rapid and slow adsorptions, and the adsorption equilibrium time was shortened with the temperature rising; the optimum temperature of this process was around 20 ℃；the adsorption equilibrium capacity was reduced with the concentration of adsorbent rising, until up to an equilibrium; in the experimental context, the adsorption equilibrium capacity increases with the Rotate-speed rising. Key words: kaolin；calcium ions；adsorption 0引 言 高岭土等粘土矿物是造成煤泥水难沉降的主要原因，而添加混凝剂是最常用的煤泥水处理方法[1]，以无机钙盐类为主[2]。因此，粘土跟Ca2+的吸附过程的相关研究对煤泥水处理的实际生产具有一定的指导意义。各种吸附剂对不同重金属离子的吸附过程的研究已有不少报道[3-6]，但是粘土对钙离子的吸附研究不多。本文研究了吸附时间、吸附剂的浓度、混凝剂的浓度、温度、振动强度等因素对粘土矿物吸附钙离子过程的影响，该研究未见报道。 1原料和方法 1.1药品和仪器 基金项目：创新研究群体科学基金(50921002)；教育部重大项目(308011)；创新学者攀登计划(BK2008006)；江苏省青蓝工程作者简介：宋玲玲(1984－)，女，硕士研究生 通信联系人：冯莉，教授，cumthgfl@https://www.wendangku.net/doc/a51914617.html,

高岭土的工艺特性及主要用途

高岭土的工艺特性及主要用途 (一)、工艺特性 1．白度和亮度 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干105℃为自然白度的分级标准，煅烧1300℃为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3800— 7000 ?波长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样(如BaSO4、MgO等)的反射率进行对比，即白度值(如白度90即表示相当于标准样反射率的 90%)。 亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4570 ?波长光照射下的白度。 高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含 Fe2O3呈玫瑰红、褐黄色；含Fe2+呈淡蓝、淡绿色；含MnO2呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。 2．粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细

度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。 3．可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数= 100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级，见表7。 表7 高岭土可塑性等级 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性>153.6 中可塑性7—152.5—3.6 弱可塑性1—7<2.5 非可塑性<1 4．结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.25—0.15 粒级占70%，0.15—0.09mm粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这

几种特殊土地基的工程特性及地基处理

几种特殊土地基的工程特性及地基处理 城市化和工业化进程的快速发展,使得土木工程向各种复杂地基条件的区域发展,特殊土地基的工程特性引起工程师的重视。总结了湿陷性黄土、液化土、盐渍土等几种特殊土的重要工程性质,提出了相应的地基处理方法以及工程注意事项;最后针对山西采煤大省的特点,对老采空区上建(构)筑物基础的稳定性评价、勘察技术及处治技术进行了论述。 关键词：膨胀土；湿陷性黄土；盐渍土；地基处理 我国地域辽阔，从沿海到内陆，从山区到平原，分布着多种多样的土类。由于生成时地理环境、气候条件、地质成因不同以及次生变化等原因，使一些土类具有特殊的成分、结构和工程性质。通常把这些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。随着人类生活水平的不断提高，土地的需求日益上涨，人们不得不在各种复杂和软弱地基上开展工程建设。因此，正确认识各种特殊土的工程特性就显得尤为重要。 1 膨胀土 膨胀土是指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和黏性土。膨胀土地基的国内外研究动态国际膨胀土工程问题，始于20世纪20年代末30年代初。由于建筑技术的发展，一些国家过去本来能够承受较大变形的轻载框架式建筑物，逐渐被承受变性较差的砖石结构所取代，随之在膨胀土地区便出现了房屋开裂问题。 （1）膨胀土的物理性质及力学性质分析 膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊利土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊利土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下： 1.1 含水量 膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水量保持不变，则不会有体积变化。在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化，仅1%~2%的量值，就足以引起有害的膨胀。 1.2 干容量 粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土的另一重要指标。Y=18.0KN/M3的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。

膨胀土的基本特性

第2章膨胀土的基本特性 2.1 主要工程特性 2.1.1 胀缩性 膨胀土吸水体积膨胀，使其上建筑物隆起，如膨胀受阻即产生膨胀力；失水体积收缩，造成土体开裂，并使其建筑物下沉。膨胀土在缩陷与液限含水率的收缩量与膨胀土，称为极限胀缩潜势。土中有效蒙脱石含量越多，胀缩潜势越大，膨胀力越大。土的初始含水率越低，膨胀量与膨胀力越大。影响膨胀土涨缩性的因素有矿物成分、颗粒组成、初始含水量、压实度及附加荷重等。其中除了矿物成分和颗粒组成的内因因素影响外，初始含水量、压实度及附加荷重的外因因素影响也很大。击实土的膨胀性远比原状土大，密实度越高，膨胀量与膨胀力越大，这是在膨胀土路基设计中特别值得注意的问题[1]。 2.1.2 崩解性 膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限条件下发生吸水湿化。不同类型的膨胀土其崩解性是不一样的，强膨胀土浸入水中后，几分钟内很快就完全崩解；弱膨胀土浸入水中后，则需经过较长时间才能逐步崩解，且有的崩解不完全。此外，膨胀土的崩解特性还与试样的起始湿度有关，一般干燥土试样崩解迅速且较完全，潮湿土试样崩解缓慢且不完全。 2.1.3 多裂隙性 膨胀土中的裂隙，可分垂直裂隙、水平裂隙与斜交裂隙三种类型。这些裂隙将土体分割成具有一定几何形态的块体，如棱块状、短柱状等，破坏了土体的完整性。裂隙面光滑有擦痕，且大多充填有灰白或灰绿色黏土薄膜、条状或斑块，其矿物成分主要为蒙脱石，有很强的亲水性，具有软化土体强度的显著特性。膨胀土路基边坡的破坏，大多与土中裂隙有关，且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面所控制。 2.1.4 超固结性 膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比较小，干密度较大，初始结构强度较高。超固结膨胀土路基开挖后，将产生土体超固结应力释放，边坡与路基面出现卸载膨胀，并常在坡脚形成应力集中区和较大的塑性区，使边坡容易破坏。 2.1.5 强度衰减性 膨胀土的抗剪强度为经典的变动强度，具有峰值强度极高、残余强度极低的特性。由于膨胀土的超固结性，其初期强度极高，一般现场开挖都很困难。然而，由于土中蒙脱石矿物的强亲水性以及多裂隙结构，随着土受胀缩效应和风化作用的时间增加，抗剪强度将大幅度衰减。强度衰减的幅度和速度，除与土的物质组成。土的结构和状态有关外，还与风化作用特别是胀缩效应的强弱有关。这一衰

菱苦土改性膨胀土工程性质的试验

·岩土工程·地基基础· 文章编号：1009-6825（2012）31-0061-02 菱苦土改性膨胀土工程性质的试验研究★ 收稿日期：2012-09-11★：南京工程学院大学生科技创新项目（项目编号：N20120914）作者简介：崔慧梅（1992-），女，在读本科生；王楷（1991-），男，在读本科生；马尧（1991-），男，在读本科生 崔慧梅 王楷马尧 （南京工程学院，江苏南京210000） 摘 要：通过对南京地区膨胀土的室内物理力学性质、石灰改性的系列分析，确定了膨胀土的等级、改性后土的胀缩性、强度与剂 量的关系及掺入石灰的最佳配比，为膨胀土性质的进一步研究奠定了基础。关键词：膨胀土，菱苦土，物理力学性质中图分类号：TU443 文献标识码：A 1概述 1．1 膨胀土的概述 膨胀土是一种在陆地表面分布较为广泛的特殊性黏土，在自 然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，其中包括蒙脱石、伊利石、高岭石等，具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。由于它具有显著的胀缩性， 常常给膨胀土地区的房屋建设、铁路、公路、机场、水利工程等带来巨大的破坏，给世界各国造成了巨大的经济损失。因此，为确保路基的稳定性和强度，对膨胀土性质的研究显得尤为重要。工程上对弱膨胀土用控制含水率和密度的方法，可以部分消除其胀缩性，但对于中强膨胀土用上述方法不能达到消除其胀缩性的目的，必须改性处理。土质改良的方法有很多，如掺少量的水泥、石灰、粉煤灰等。本文按照高等级公路路基施工的技术要求，从试验的角度研究了膨胀土用菱苦土改性后的物理力学性质。 1．2菱苦土的简介及反应机理概述 菱苦土又名苛性苦土、苦土粉，它的主要成分是氧化镁。以 天然菱镁矿为原料，在800? 850?温度下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材料。颜色有纯白，或灰白，或近淡黄色，新鲜材料有闪烁玻璃光泽。其物理性质为白色轻松粉末，无臭、无味，本品不溶于水和乙醇，熔点2852?，沸点3600?，有高度耐火绝缘性能。菱苦土生产量大，价格便宜，运输方便，可以成为改良膨胀土的一种优良材料。 菱苦土的化学成分的含量见表1。 表1 菱苦土的化学成分 化合物百分含量标准误差 主要元素百分含量标准误差MgO 56．800．25Mg 34．260．15CaO 20．690．20Ca 14．860．15SiO 217．640．16Si 8．250．08Al 2O 33．290．09 Al 1．740．05Fe 2O 30．790．088Fe 0．5560．061K 2O 0．200 0．010 K 0．166 0．008 由表1可知，菱苦土里含量较多的是CaO ，因此反应主要为CaO 与水的反应。MgO 与水反应很慢，所以对于化学改良膨胀土的作用不是很大，CaO 与水反应的机理如下：CaO 加入土中后，会发生一系列的化学反应和物理化学反应。这些反应的结果使粘土颗粒的结合水膜减薄，粘土胶粒絮凝，生成晶体氢氧化钙和含水硅铝酸钙等胶结物，这些胶结物逐渐由凝胶状态向晶体状态转化，致使石灰土的刚度不断增大，强度和水稳性不断提高。 2试验方法 本次所有试验均按照部颁JTJ 051．93公路土工试验规程和 JTJ 07．94公路工程无机结合料稳定土试验规程进行。土样经过风干、碾、过5mm 圆孔筛，预定掺入菱苦土量为9%，12%和15%。采用重型击实法测定其不同苦土剂量时的最大干密度和最佳含水量，再根据不同石灰掺量的最佳含水量采用静压法（压实度为95%）制备试样浸润24h ， 进行直接剪切试验、无侧限抗压试验。对不同苦土掺量的界限含水量也进行了试验。 3试验结果分析 3．1 菱苦土改性膨胀土的界限含水量 膨胀土的界限含水量是指黏土颗粒与水相互作用的一种属 性。膨胀土主要由亲水的黏土矿物组成，含有较多的细小黏土颗粒成分，故具有扩散双电层较厚、比表面积大等特点，与一般细粒土相比而言，膨胀土一般具有高液限、高塑性指数的特点。 表2 不同掺灰率下的液限与塑限值 掺灰率/% 液限塑限塑性指数034．41915．4936．120．515．61237211615 37．8 22．2 15．6 从表2可以看出，随着掺灰率的增加，塑限和液限都在提高，但提高的幅度不是很大，影响液限和塑限的主要原因是苦土里面含CaO ，CaO 与水发生化学反应，吸收水分，由于CaO 在苦土里只占百分之二十几，所以在提高液塑限幅度上作用不是很明显。 3．2改性后的膨胀土的强度 无侧限抗压试验是在没有围压的情况下测得轴向抗压强度， 通过抗压仪器测得研究的土样抗压强度，将其数据绘制成表格和图形。直接剪切试验是在不同等级的垂直压力下抵抗剪力的强度，将其数据汇成表格和图形。 3．2．1菱苦土改性膨胀土抗剪强度 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质指标之一。工程中的地基承载力，挡土墙的土压力，土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关。根据库仑定律，土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比。其本质是由于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗糙度、 密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力，另一部分是土粒之间的粘结力。 · 16·第38卷第31期2012年11月 山西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol．38No．31Nov．2012

膨胀土特性及处治研究

第23卷 第2期重 庆 交 通 学 院 学 报2004年4月Vo1 23No 2JOURNAL OF C HONGQI NG JIAOTONG UNIVE RSI TY Apr.,2004 成都龙泉驿地区膨胀土特性及处治研究 严国全,1 许仁安,2 何兆益1 (1.重庆交通学院土木建筑学院,重庆400074;2.重庆市公路局,重庆400067) 摘要:分析研究了成都龙泉驿地区膨胀土的界限含水量、最大干密度、最佳含水量以及膨胀力 干密度、膨胀力 含水量、有效粘聚力 含水量等之间的关系,探讨了4种固化剂改良方法 石灰、水泥石灰、SB T及STX对改善膨胀土最佳含水量、无侧限抗压强度及膨胀率等的影响. 关 键 词:膨胀土;膨胀力;膨胀率;无侧限抗压强度 中图分类号:U412 22+1 文献标识码:B 文章编号:1001 716X(2004)02 0102 05 膨胀土是指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分,具有遇水膨胀、失水收缩的一种特殊膨胀结构的粘质土,鉴于膨胀土具有胀缩性、遇水崩解性、超固结性、易风化性、多裂隙性及强度衰减等特性,利用膨胀土作为路基填料,其压实后的膨胀土与原状结构膨胀土的工程性质有很大不同[1].通常,较强膨胀性的土不得作为填料用土.为了充分利用当地膨胀土,保证路基的强度、刚度和稳定性,需要对当地膨胀土进行分析和研究,提出必要的处治措施,使其具有最小的膨胀率和足够的强度,满足路基设计要求.1 膨胀土特性 1.1颗粒分析 膨胀土颗粒粒径小于0 074mm的细粒成分含量较高,颗粒成分以粘粒为主,一般为高分散性土.遇水后膨胀量大,失水后干缩严重,反复胀缩变形容易导致裂缝的产生.组分分析按公路土工试验规程!(JTJ051 93)颗粒分析试验进行,粒径大于0 074mm的土采用筛分法,粒径小于0 074mm的土采用比重计法,其颗粒组分试验结果见表1. 表1 颗粒组分结果 粒 径(mm)520 50 250 0740 050 0050 002小于该粒径土质量百分数(%)10099 999 799 698 4945241 1.2阿氏限度(塑、液限) 界限含水量是膨胀土工程性质中很重要的一个指标.膨胀土的膨胀潜势S与塑性指数I P存在密切的相关性,土的胀缩一般在塑性指数界定的含水量范围内发生.塑液限试验采用光电联合测定仪[2],测定得出:液限(W L)为55,塑限(W P)为24,塑限指数(I P)为31.根据我国特殊土在塑性图上的分布,该膨胀土属于高液限粘土(C HE),公路沥青路面设计规范规定,当液限大于40%,塑性指数大于18时,属于不稳定的不良筑路材料,应考虑土质特性与自然环境对土基湿度、干密度的影响,控制土的稠度,进行最佳压实,达到要求的压实度,以保证路基的强度与稳定性[3].1.3最佳含水量与最大干密度 最大干密度和最佳含水量对保证路基的性能有很大的关系,对控制路基压实起着非常重要的作用.在实验室采用干土法(土不重复使用),按四分法准备7个试样,分别加入不同水分,拌匀后闷料一夜.采用标准击实仪: 15 2?12试筒,击实功2677 2kJ m3,每层击98次,分3层进行重型击实,得到不同含水量下干密度,见图1.由干密度 含水量关系曲线图可以得出:此种膨胀土最大干密度1 82g c m3,最佳含水量14% 1.4膨胀力 膨胀力是指土体的体积膨胀受到限制时吸水后 收稿日期:2003 04 21;修订日期:2003 06 26 作者简介:严国全(1978-),男,湖北鄂州人,硕士生,从事路基路面材料与结构综合分析研究.