膨胀土的工程性质

一、膨胀土及其工程性质

膨胀土是颗粒高分散、成分以黏土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土。它是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特殊土，工程界常称之为灾害性土。

它的主要特征是：

⑴粒度组成中粘粒(＜2μm)含量大于30%；

⑵黏土矿物成分中，伊利石-蒙脱石等强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；

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；

⑸属液限大于40%的高塑性土；

⑹属超固结性黏土。

膨胀土在世界范围内分布极广，遍及六大洲。我国是膨胀土分布最广的国家之一，先后有20多个省区发现有膨胀土。

近地表的浅层膨胀土不仅裂隙特别发育，而且对气候变化特别敏感，是一种典型的非均匀三相介质。土质干湿效应明显，吸水时，土体膨胀、软化，强度下降；失水后土体收缩，随之产生裂隙。膨胀土的这种胀缩特性，当含水量变化时就会充分显示出来。反复的胀缩导致了膨胀土土体的松散，并在其中形成许多不规则的裂隙，从而为膨胀土表面的进一步风化创造了条件。裂隙的存在破坏了土体的整体性，降低了土体的强度，同时为雨水的侵入和土中水分的蒸发开启了方便之门，于是，天气的变化进一步导致了土中含水量的波动和胀缩现象的反复发生，这进一步导致了裂隙的扩展和向土层深部发展，使该部分土体的强度大为降低，形成风化层。这种风化层的最大深度大致在气候的影响深度范围内，一般在1.5－2.0 m，最大深度可达4.0 m。

膨胀土的应力历史和广义应力历史决定了膨胀土具有超固结性，沉积的膨胀土在历史上往往经受过上部土层侵蚀的作用形成超固结土。膨胀土由于卸荷作用也能引起土体裂隙的发展，边坡的开挖，对土体产生了卸荷作用，这种卸荷对土中存在隐蔽微裂隙的膨胀土来说，必然会促进裂隙的张开和扩展，尤其是在边坡底部的剪应力集中区域裂隙面的扩展更为严重，这些区域往往是滑动开始发生的部位。

卸荷裂隙的扩展与膨胀土的超固结特性密切相关。

膨胀土的这种胀缩特牲、裂隙性、超固结性是膨胀土的基本特性，一般称之为“三性”，正是由于“三性”复杂的共同作用，使得膨胀土的工程性质极差，而常常对各类工程建设造成巨大的危害。在工程建设中，膨胀土作为建筑物的地基常会引起建筑物的开裂、倾斜而破坏；作为堤坝的建筑材料，可能在堤坝表面产生滑动；作为开挖介质时则可能在开挖体边坡产生滑坡失稳现象。我国铁路部门在总结膨胀土地区修建铁路时，有“逢堑必滑，无堤不塌”的说法。据估算，在八十年代以前，全世界每年因膨胀土造成的损失至少在50亿美元以上，中国每年因膨胀土造成的各类工程建筑物破坏的损失也在数亿元以上。膨胀土对工程建设的危害往往具多发性、反复性和长期潜在性。膨胀土对公路工程的危害主要体现在如下两个方面：

1、路基问题

由于膨胀土具有很高的粘聚性，当含水量较大时，一经施工机械搅动，将粘结成塑性很高的巨大团块，很难晾干。随着水分的逐渐散失，土块的可塑性降低，由于粘聚性的继续作用，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，裂缝深度可达30-50cm，雨水可通过裂缝直接灌入土体深处，使土体膨胀湿软，从而丧失承载能力，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。

归结起来，就是低强度和反复的胀缩变形危害路基的稳定和变形。

2、边坡问题

在膨胀土地区，无论是路堑或路堤，极其普遍而严重的边坡变形，

都是其它土质路基中所罕见的。膨胀土地区的公路线上，由于大气物理风化作用和湿胀干缩效应，边坡土块崩解，土体抗剪强度衰减，而造成边坡的溜塌、滑坡等变形病害现象十分突出，而常常使路基的坚实性和稳定性遭受破坏，造成路基失稳，影响行车安全。膨胀土边坡变形和破坏常常具有反复性和长期潜在性的特点。

膨胀土地区路基工程的稳定性，已成为当前公路工程地质中一个不可忽视的重

要研究课题，结合实际工程，研究膨胀土的工程特性，进而提出相应的工程措施与施工控制标准具有重要的理论意义和工程应用价值。

膨胀土的工程性质的主要特性如下。

膨胀土的裂隙性

多裂隙性是膨胀土的典型特征，多裂隙构成的裂隙结构体及软弱结构面产生了复杂的物理力学效应，大大降低了膨胀土的强度，导致膨胀土的工程地质性质恶化。长期以来，膨胀土裂隙一直是人们的重点研究内容，但由于膨胀土裂隙演化的不确定性和随机性，其研究进展缓慢，定量化程度低。

膨胀土中普遍发育的各种形态裂隙，按其成因可分为两类，即原生裂隙和次生裂隙，而次生裂隙可分为：风化裂隙、减荷裂隙、斜坡裂隙和滑坡裂隙等。原生裂隙具有隐蔽特征，多为闭合状的显微裂隙，需要借助光学显微镜或电子显微镜观察。次生裂隙则具有张开状特征，多为宏观裂隙，肉眼下即可辨认。次生裂隙一般又多由原生裂隙发育发展而成，所以，次生裂隙常具有继承性质。

膨胀土中的垂直裂隙，通常是由于构造应力与土的胀缩效应产生的张力应变形成，水平裂隙大多由沉积间断与胀缩效应所形成的水平应力差而产生。裂隙面上黏土矿物颗粒具有高度定向性，常见有镜面擦痕，显蜡状光泽。裂隙面大多有灰白色黏土，薄膜成条带，富水软化，使土的裂隙结构具有比较复杂的物理化学和力学特性，严重影响和制约着膨胀土的工程特性。

膨胀土中普遍存在2～3组以上的裂隙，形成各种各样的裂隙结构体。一般而言，从裂隙组合的形状看，膨胀土中的裂隙在平面上都表现为不规则的网状多边形裂隙特征及裂隙分岔现象。网格状多边形裂

隙在膨胀土中分布最广，裂隙将膨胀土体切割成一定几何形态的块体，例如棱柱体、短柱体、鳞片状及块状等，可将土体层层分割，使膨胀土体具有不连续特征。这类裂隙存在各种规模和间距，并且同等级的裂隙一般近似表现出等间距的形式。

实际上，自然地质环境中的膨胀土裂隙具有随机分形特征，大都由不同规模和间距的网状裂隙组成，形成一系列大小不一致的多边形块体，虽然看起来杂乱无章，但具有统计意义上的自相似性。

膨胀土的风化作用强烈，胀缩作用频繁，加剧了膨胀土裂隙的变形和发展，使土中原生裂隙逐渐显露张开，并不断加宽加深，由于地质作用的不均匀性，膨胀土裂隙经常产生分岔现象。

膨胀土裂隙的存在，破坏了膨胀土的均一性和连续性，导致膨胀土的抗剪强度产生各向异性特征，且易在浅层或局部形成应力集中分布区，产生一定深度的强度软弱带。膨胀土的多裂隙结构，首先切割土体产生机械破碎，同时，在原先裂隙的基础上又发育了风化裂隙，这就加剧了土体的破碎与破坏程度，使膨胀土具备了物理风化与化学风化的天然破碎条件。裂隙的发育为水的渗入与蒸发创造了良好通道，促进了水在土中的循环，一方面加剧了土体的干缩湿胀效应，引起土体的变形和破碎；另一方面，有限的淋溶进一步促使化学风化的进行，有利于土体中伊利石和蒙脱石的形成。这种后期的化学风化作用在裂隙结构面上表现最为活泼，其主要标志是在膨胀土中的裂隙面上，普遍发育有灰白色次生蒙脱石黏土条带或薄膜，有的富集呈块。显然，这使膨胀土的亲水性大大增强，常表现在裂隙面上灰白黏土的吸水性要比两侧土体高得很多，膨胀性与崩解性也同样增强，这对于土体的稳定性是十分不利的。

膨胀土中各种特定形态的裂隙，是在一定的成土过程和风化作用下形成的，产生裂隙的原因主要是由于膨胀土的胀缩特性，即吸水膨胀失水干缩，往复周期变化，导致膨胀土土体结构松散，形成许多不规则的裂隙。裂隙的发育又为膨胀土表层的进一步风化创造条件，同时，裂隙又成为雨水进入土体的通道，含水量的波动变化反复胀缩，从而又导致裂隙的扩展。另外，膨胀土的裂隙发育程度，除受膨胀土的物质组成和成土条件控制外，还与开挖土体的时间和气候条件密切

相关，卸荷(或开挖)土体中的应力状态发生变化也产生裂隙，或促进裂隙的张开和发展。

膨胀土的胀缩性

从土质学观点，膨胀土由于具有亲水性，只要与水相互作用，都具有增大其体积的能力，土体湿度也同时随之增加。膨胀土吸水体积增大而产生膨胀，可使建筑在土基上的道路或其它建筑物产生隆起等变形破坏。如果土体在吸水膨胀时受到外部约束的限制，阻止其膨胀，此时则在土中产生一种内应力，即为膨胀力或称膨胀压力。与土体吸水膨胀相反，倘若土体失水，其体积随之减小而产生收缩，并伴随土中出现裂隙。膨胀土体收缩同样可造成其土基的下沉及道路的开裂等变形破坏。

十分清楚，由于膨胀土－水体系中水介质的变化而引起土中内应力的改变，从而导致土体积的膨胀与收缩。假如只有膨胀土的存在，而没有水介质参与相互作用，或土中含水量保持恒定，不发生水分的迁移变化时，所谓土的膨胀与收缩都将不可能显示。有的即使在膨胀土－水体系中出现含水量增加的现象，如若土中产生的膨胀力不能突破外部荷载的阻抗，同样也不可能见到有土体积膨胀的现象发生。然而，此时在土体内部确是积储了相当的膨胀潜势，一旦膨胀力突破外部阻抗或外部荷载在某种条件下被解除，土体则即刻显示其强烈的膨胀。同样，在膨胀土－水体系中，如果含水量已经小到一定程度，即土体已处于比较干燥的状态，此时含水量即使再继续减小，其土体积的收缩也将是很微弱的，然而，一旦吸水则膨胀却十分惊人。

由此可见，膨胀土的膨胀与收缩变形的产生，实际上是土中水分的得与失而引起土体积的变化。不过，膨胀土中水分的得失变化是一个相当复杂的物理－化学－力学效应作用的过程。它除了取决于膨胀土本身的物质组成与微结构特征，同时，还与膨胀土所处环境条件有密切关系。地表水与地下水的动态变化可引起土中水分的变化，气候(大气降雨、蒸发、温度)的变化可促使土中水分的迁移、变化，水的渗漏可导致土中水分增加，热力传导可促进土中水分散失，这些都将直接引起膨胀土胀缩变形的产生。

膨胀土的黏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，并具膨胀－收缩－再膨胀的往复胀缩特性，特别是蒙脱石含量直接决定其膨胀性能的大小，因此，黏土矿物的组成、含量及排列结构是膨胀土产生膨胀的首要物质基础，极性分子或电解质液体的渗入是膨胀土产生膨胀的外部作用条件。膨胀土的胀缩机理问题亦是黏土矿物与极性水组成的两相介质体系内部所发生的物理－化学－力学作用问题。

膨胀岩土的膨胀性能与其矿物成分、结构连结类型及强度、密实度等密切相关。胶结连结有抑制膨胀的作用，胶结强度越高，越不利于膨胀的发生和发展。结构的疏密程度也影响膨胀量的大小。在力的作用下产生的扩容膨胀效应则在于扩容改变了膨胀岩土的结构连结

和密实程度，从而使膨胀量发生变化。扩容膨胀效应随力学作用程度不同而各异。当力学作用未使膨胀岩土的胶结连结发生大的改变，则扩容后的膨胀效应不明显，膨胀以物化作用为主。当力学作用破坏了部分原始胶结连结时，膨胀抑制力有所减弱，膨胀势得以充分发挥，从而促进物化作用膨胀进一步发展。

膨胀土的抗剪强度特性

抗剪强度特性既是土体抗剪切破坏能力的表征,同时也是验算路

基边坡稳定性能的重要参数。其取值受膨胀土胀缩等级、含水量、上覆压力、填筑条件等的影响,其中含水量是主要影响因素。其变化规律是:土体胀缩等级越高,Φ值降低时C 值变化不大; 土体含水量变小, 抗剪强度增大; 上覆压力增大, C、Φ的值均增大;填筑土体干容重越大,抗剪强度越高,土体含水量越大,抗剪强度越低。但击实土在膨胀后, C、Φ的最大值却出现在最佳含水量击实到最大干重量的时候。

膨胀土的风化特性

膨胀土路基长期暴露在大气环境中,尤其受环境水分变化的影响,极易在表层部分碎裂泥化,形成表面松散层,强度降低。大气环境对膨胀土的风化作用随土层深度的增加而减弱。可通过分析土体内的含水量变化来取得风化深度的近似值,国内有关资料认为,在降雨量和蒸

发量差别不大的地区,大气风化作用深度一般为1 m 左右,但对于长

期干旱地区则可达3 m 以上,因而风化深度对研究膨胀土路基边坡的

稳定性具有重要意义。

二、膨胀土分类方法

无数工程建设的实践经验告诉我们，把膨胀土误认为普通的非膨胀土，实际上等于给工程建筑物埋下祸根，事后成为建筑物产生严重病害的隐患；反之，如果把普通的非膨胀土错划为膨胀土，则必将增加建筑物的大量工程措施。前者将造成重大工程事故，后者将造成工程的极大浪费，同样都会造成巨大的损失。膨胀土并不可怕，可怕的是由于判别错误，没有对其采取措施，因而导致工程事故的发生。因此，在膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确区分膨胀土与非膨胀土，划分膨胀土的类别和等级，然后确定建筑物的设计原则及其相应的工程措施，这是一个很重要的问题。

膨胀土判别的目的是为了正确区分膨胀土与非膨胀土的界限，以便将膨胀土与其它土类区别开来。对膨胀土进行分类，则是在已经判别为膨胀土的基础上，对膨胀土进行再判别，从而将工程性质基本相同的膨胀土进一步划分为同一类型，工程性质相差较大的划分为不同类型，为工程建设提供合理的参数和科学依据。

膨胀土分类的工程意义在于：

(1)确定工程处理措施；

(2)预测可能出现的问题。

关于膨胀土的判别与分类，近几年，国内外开展了大量的研究工作，提出了许多判别与分类方法。但，目前还没有一个单一指标能充分表述作为工程环境或工程结构体一部分的膨胀土的复杂性态，因此，一些因素的某种组合来对膨胀土进行判别与分类是十分必要的。常见的膨胀土分类方法

目前，国内外膨胀土分类的方法很多，不同的研究者提出了不同的标准，所选择的指标和标准也不一，其中具有代表性的分类方法分述如下。

2.1美国垦务局法(USBR法)

将膨胀土胀缩等级分为四级,评价指标为塑性指数、缩限、膨胀体变、小于0.001mm胶粒含量，分类标准见表

2.2 美国膨胀土分类标准

指标塑性指数缩限/% 膨胀体变/% 胶粒含量(<0.001 mm)/% 极强 >35 <11 >30 >28

强 25~41 7~12 20~30 20~31

中 5~28 10~16 10~20 13~23

弱 <18 >15 <10 <15

2.3 杨世基法

杨世基将膨胀土胀缩等级分为三级，评判指标为液限、塑性指数、胀缩总率、吸力、CBR膨胀量，评判标准见表

膨胀土胀缩等级－杨世基法

级别液限/% 塑性指数胀缩总率/% 吸力/kPa CBR膨胀量/% 强 >60 >35 >4 >440 >3

中 50~60 25~35 2~4 160~440 2~3

弱 40~50 18~25 0.7~2 100~160 1~2

2.4 国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)判别法

膨胀土的工程地质特征表现为：（1）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；（2）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；（3）常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖（槽）易发生坍塌等；（4）建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。判别指标：自由膨胀率Fs≥40％。膨胀土的膨胀潜势等级：按自由膨胀率大小划分膨胀土的膨胀潜势，如表

膨胀土的膨胀潜势

自由膨胀率Fs/% 膨胀潜势

40≤Fs＜65 弱

65≤Fs＜90 中等

Fs≥90 强

2.5 按最大胀缩性指标进行分类

柯尊敬认为，一个适合的胀缩性评价指标必须全面反映土的粒度组成和矿物成分，以及宏观与微观结构特征的影响，同时能消除土的温度和密度状态的影响，即不随土湿度和密度状态的变化而变化，而

且还要适应胀缩土各向异性的特点。因此，推荐用直接指标，即用最大线缩率δsv′，最大体缩率δv′，最大膨胀率δep′等作为分类指标，判别标准见下表。这里，最大线缩率与最大体缩率是天然状态的土样膨胀后的收缩率与体缩率，最大膨胀率是天然状态土样在一定条件下风干后的膨胀率。

按最大膨胀性指标分类

指标弱膨胀土中膨胀土强膨胀土极强膨胀土最大线缩率δsv′/% 2~5 5~8 8~11 ＞11

最大体缩率δv′/% 8~16 16~23 23~30 ＞30

最大膨胀率δep′/% 2~4 4~7 7~10 ＞10 2.6 按自由膨胀率与胀缩总率进行分类

根据胀缩性指标，综合国内有关专家提出划分类别的界限值归纳如下表。表中对于地基土按线胀缩总率δes进行评价时，其膨胀率是在50 kPa荷载下获得的，因此，膨胀等级划分标准也不一，即强膨胀土

δes>5%，中膨胀土δes=2%－5%，弱膨胀土δes<2%，关于胀缩总率的计算公式如下：

δes = δep + λs(ω-ωmin)

δes―线胀缩总率；

δep―土在50 kPa荷载的膨胀率(％)；ω―土的天然含水量(％)；

ωmin―建筑场地土的最小含水量(％)，即旱季含水量平均值；

λs―土的收缩系数，λs =Δδs/Δω；

Δδs―收缩过程中与两点含水量对应的竖向线缩率之差(％)；

Δω―收缩过程中直线变化阶段两点含水量之差(％)。

2.7 按自由膨胀率与胀缩总率分类

类别无荷载下体胀缩总率无荷载下线胀缩总率线膨胀率缩限含水量状态下的体缩率自由膨胀率

强膨胀土 >18 >8 >4 >23 >80

中膨胀土 12-18 6-8 2-4 16-23 50-80

弱膨胀土 8-12 4-6 0.7-2 8-16 30-50

2.8 按塑性图判别与分类

塑性图系由A.卡萨格兰首先提出，后来李生林教授作了深入的研

究，它是以塑性指数为纵轴，以液限为横轴的直角坐标，如图4.1。因此，运用塑性图联合使用塑性指数与液限来判别膨胀土，不仅能反映直接影响胀缩性能的物质组成成分，而且也能在一定程度上反映控制形成胀缩性能的浓差渗透吸附结合水的发育程度。

2.9 印度对黑棉土的判别分类标准

他们将膨胀土分为4 个等级, 采用的评判指标为塑性指数、收缩指数、胶粒含量、液限、膨胀率、膨胀势、差分自由膨胀率, 其分类方法如图1 所示。

2.10 南非威廉姆斯对膨胀土的分类

采用塑性指数及小于2 Lm 颗粒的成分含量作为评判指标, 对膨胀土分为极高、高、中等、低等4级。具体标准如图2 所示。

三、国内外膨胀土路基加固技术

基于对膨胀土工程性质的研究和大量工程实践经验的总结,国内

外膨胀土路基加固技术也在逐步发展,主要有以下方法。

3.1 换土法

用非膨胀土将膨胀土换掉是一种简易可靠的办法,但对于大面积的膨胀土分布地区显得不经济,且生态环境效益差。

3.2 预湿法

在施工前给土体浸水,使土体充分膨胀,并维持其高含水量,使土体体积保持不变,就不会因土体膨胀造成建筑路基破坏,但这种方法

无法保证路基所要求的足够强度和刚度。

3.3 压实控制法

该法控制膨胀土在低于容重和高含水量下压实可以有效地减少

膨胀,但高含水量的膨胀粘土压实很困难,而土体在低于容重下压实

其强度较小,同样不能满足工程要求。

3.4 全封闭法(外包式路堤)

该法又称包盖法。在堤心部位填膨胀土,用非膨胀土来包盖堤身。包盖土层厚不小于1 m ,并要把包盖土拍紧,将膨胀土封闭,其目的也是限制堤内膨胀土温度变化。但边坡处往往是施工碾压的薄弱部位。如果封闭土层与路堤土一道分层填筑压实,并达到同样的压实度,则

处理效果会更好一些。但在实际施工中很难做到。

3.5 化学处理法(改性处理)

在膨胀土中掺石灰、水泥、粉煤灰、氯化钙和磷酸等。通过土与掺入剂之间的化学反应,改变土体的膨胀性,提高其强度,达到稳定的目的。国内外大量试验表明:掺石灰的效果最好,由于石灰是一种较廉价的建筑材料,用于改良膨胀土较掺其它材料经济,故这种办法较常用,也“公路路基设计规范”所提倡的方法。但因膨胀土天然含水量常较大,土中粘粒含量多,易结块,要将大土块打碎后再与石灰搅匀,

施工中大面积采用有一定难度。此外,掺拌石灰施工时易扬尘(尤其掺生石灰) ,造成一定环境污染。但总而言之不失为一种较好且较成熟的方法。

3.6 土工格网加固法

土工格网加固法是受加筋土技术用于解决土体稳定加固路基边坡成功的实践所启示,近年来才开始采用的一种新方法。通过在膨胀土路堤施工中分层水平铺格网,充分利用土工网与填土间的摩擦力和咬合力,增大土体抗剪强度,约束膨胀土的膨胀变形,达到稳定路基的目的。由于膨胀土路堤的风化作用深度一般在2 m 以内,所以土中加网长度只需在边坡表面一定范围内,施工方便。同时,土中加网后可采用较陡的边坡坡率,比正常路堤填筑节省用地,技术和经济效果均好,是一种值得采用和推广的方法。

3．7石灰改良土的改良机理

阳离子交换作用

石灰中的Ca2+ 与土颗粒表面的阳离子如：Na+、K+、H+ 发生交换作用，使土颗粒胶体的双电层中扩散层变薄，土颗粒间结合力增强，土体强度提高，改善土体性质。由于石灰中的Ca2+ 与土颗粒表面的阳离子发生交换作用，改变了土颗粒表面的带电性质，从而使胶体颗粒加速絮凝，使小的团粒相互凝聚变成大的团粒。

胶凝作用

石灰中的CaO 与土中的SiO2、Al2O3 发生反应，生成复杂的化合物，如硅酸钙盐、铝酸钙水化物，产生较强的粘结作用，使改良土的强度提高。

碳酸化作用

改良土中的石灰与空气中的CO2 发生钙化反应，生成CaCO3使土硬化，起到了固化土体的作用。

化学作用

由于生石灰与水在熟化过程中，发生吸水、发热、膨胀作用，可以降低土体含水量，促进土体的固结，这也有助于土体强度的提高。

四、石灰改良膨胀土场拌法施工工艺流程

用场拌法改良膨胀土填料进行路基填筑可采用“三阶段、四区段、九流程”的施工工艺组织施工。

4.1 施工准备

在施工准备中，除了要做一些常规的准备外，还要做好石灰加工的准备工作，根据设计要求，如果是用生灰改良膨胀土，那么在临时工程规划中，就需考虑安装球磨机等相关石灰加工设备的场地，做好碎土设备、稳定土拌和站的规划建设,并做好相应环境保护工作。如果是用熟石灰改良膨胀土，应选择一避风近水的场所进行石灰的消解、过筛，并把消解残余物集中堆放，及时清除，做好相应的环境保

护工作。

4.2 基底处理

按照施工互不干扰的原则，划分作业区段，区段长度宜在

100m~200m 之间；然后清除基底表层植被等杂物，做好临时排水系统，并在施工的过程中，随时保持临时排水系统的畅通。再对基底进行平整和碾压，并利用轻型动力触探仪或K30 进行基底试验，经检验合格后方可进行填土。

4.3 粉碎拌和

液压碎土机在破碎膨胀土前应清除土中石块及树根等杂物，以免损坏液压碎土机；然后需检测膨胀土的含水量，当含水量合适时，即可进行粉碎。用装载机装料倒入碎土机仓斗内，人工配合疏通筛网进行粉碎作业，以免堵塞料斗。人工配合清理筛余物，并装入料仓内进行二次粉碎。用输送机把粉碎合格的膨胀土运至稳定土拌和设备的料仓内，用泵把石灰泵入粉料仓内，按照设计给定的施工含灰率，调试稳定土拌和设备，至到满足设计要求为止。因为石灰扬尘易对拌和设备的润滑部件造成损坏，从而造成计量的不准，含灰率有所改变，所以应定时在出料口检测含灰率，并做出适当调整。

4.4 分层填筑

按横断面全宽纵向水平分层填筑压实方法，填筑的松铺厚度由试验段确定。采用自卸车卸土，应根据车容量和松铺厚度计算堆土间距，以便平整时控制厚度的均匀。为保证边坡的压实质量，一般填筑时路基两侧宜各加宽50cm 左右。

4.5 填料精平

填料摊铺平整使用推土机进行初平，然后用压路机进行静压或弱振一遍，以暴露出潜在的不平整，再用平地机进行精平，确保作业面无局部凹凸。层面控制为水平面，无需做成4%的路拱。

4.6 洒水晾晒

改良后膨胀土的填料在碾压前应控制其含水量在由试验段压实

工艺确定的施工允许含水量范围内。当填料含水量较低时，应及时采用洒水措施，洒水可采用取土场内洒水闷湿和路堤内洒水搅拌两种办法；当填料含水量过大时，可采用在路堤上翻开晾晒的办法。

4.7 碾压夯实

当混合料处于最佳含水量以上一至二个百分点，即可进行碾压。压实顺序应按先两侧后中间，先慢后快，先轻压静压后重压的操作程序进行碾压，两轮迹搭接宽度一般不小于40cm。两区段纵向搭接长度不小于2m。

4.8 检验签证

路基填土压实的质量检验应随分层填筑碾压施工分层检验。含灰率检测采用EDTA 或钙离子直读仪法，压实度采用环刀法进行检测，地基系数采用K30 承载板试验进行检测。

4.9 整修养生

使路基成形，达到规范要求的，在下层完成经检验质量合格后，若不能立即铺筑上层的或暴露于表层的改良土必须保湿养生，养生可采用洒水或用草袋覆盖的方法，养生期一般不少于7d。

五、膨胀土改良路基施工质量检测方法

无侧限抗压强度

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。

常见土的种类及性质

四、无黏性土的物理性质 无黏性土主要是指砂土和碎石土，其工程性质与其密实度密切相关。密实度越大，土的强度越大。因此，密实度是反映无黏性土工程性质的主要指标。 评判无黏性土的密实度有以下方法：1、根据相对密实度 Dr （大小位于0~1 之间）判别： 密实（ 1 ≥Dr≥0 . 67 ）；中密（ 0 . 67≥Dr≥0 . 33 ）；松散（ 0 . 33 ≥ Dr ≥0 ）。该法适用于透水性好的无黏性土，如纯砂、纯砾。 2、根据天然孔隙比e判别： e越小，土越密实。一般，e＜ 0 . 6 时属密实，e＞ 1 . 0 时属疏松。该法适用于砂土，但不能考虑矿物成分、级配等对密实度的影响。 3、根据原位标准贯入试验判别： 密（ N > 30 ）、中密（ 15 ≤N≤ 30 ）、稍密（ 10≤N≤15 ）、松散（ N≤10 ） 原位标准贯入试验：在土层钻孔中，利用重63.5kg的锤击贯入器，根据每贯入30cm所

需锤击数来判断土的性质，估算土层强度的一种动力触探试验。 4、根据野外方法鉴别（针对碎石类土） 肉眼观察、挖、钻等。 五、黏性土的物理性质 黏性土的特性主要是由于黏粒与水之间的相互作用产生，因此含水量是决定因素。黏性土的含水量对其物理状态和工程性质有重要影响。 液限（ωL, Liqud Limit ）：土由可塑状态变到流动状态的界限含水量；土处于可塑状态的最大含水量，稍大即流态； 塑限（ωP， Plastic Limit ）：土由半固态变为可塑状态的界限含水量；土处于可塑状态的最小含水量，稍小即半固态； 缩限（ωS , Shrinkage Limit ）：土由固态变为半固态的界限含水量；土处于半固态的最小含水量，稍小即为固态。 塑性指数IP ―表示土处于可塑状态的含水量变化范围。 IP 越大，土处于可塑状态的含水量范围也越大。

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。

特殊土的工程性质

特殊土的工程性质 土是地球表面尚未固结成岩的松散堆积物。是自然历史时期经过各种地质作用形成的地质体。土位于地壳的表层，主要是第四纪的产物，是人类工程经济活动的主要地质环境。土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。我国幅员广大，地质条件复杂，分布土类繁多，工程性质各异。不同类别的工程，对土的物理和力学性质的研究重点和深度都各自不同。土的形成年代和成因对土的工程性质有很大影响，不同成因类型的土，其力学性质会有很大差别，特殊土是指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态或结构特征的土。我国的特殊土不仅类型多，而且分布广，各种天然或人为形成的特殊土的分布，都有其一定的规律，表现一定的区域性。在我国，具有一定分布区域和特殊工程意义的特殊土包括：沿海及内陆地区各种成因的软土：主要分布于西北、华北等干旱、半干旱气候区的黄土；西南亚热带湿热气候区的红粘土；主要分布于南方和中南地区的膨胀土；高纬度、高海拔地区的多年冻土；以及盐渍土、人工填土和污染土等。 一、软土 软土一般指压缩性大和强度低的饱和粘性土，多分布在江、河、海洋沿岸、内陆湖、塘、盆地和多雨的山间洼地。软土一般为外观以灰色为主的细粒土，天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。 软土在我国沿海地区分布广泛，内陆平原和山区亦有分布。我国东海、黄海、渤海、南海等沿海地区，例如滨海相沉积的天津塘沽，浙江温州、宁波等地，以及溺谷相沉积的闽江口平原河滩相沉积的长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区。内陆(山区)软土主要位于湖相沉积的洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周和古云梦泽地区边缘地带，以及昆明的滇池地区，贵州六盘水地区的洪积扇等。 工程性质： 1、高含水量和高孔隙性、软土的高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素； 2.、渗透性弱、软土渗透系数小、含水量大且呈饱和状态，这不但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的孔隙水压力，对地基强度有显著影响； 3、压缩性高，。软土均属高压缩性土，它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。 4.、抗剪强度低软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关，要提高软土地基的强度，必须控制施工和使用时的加荷速度，特别是在开始阶段加荷不能过大，以便每增加一级荷重与土体在新的受荷条件下强度的提高相适应，使孔隙水在充分排出的条件下，使土体得到正常的压密，从而逐步提高其强度。若土中水分将来不及排出，土体强度不但来不及得到提高，反而会由于土中孔隙水压力的急剧增大，有效应力降低，而产生土体的挤出破坏。 5具有明显的结构性。软土一般为絮状结构，尤以海相粘土更为明显。这种

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

盐渍土的工程性质

盐渍土的工程性质 （1）盐胀性 相对于常见的几种易溶盐，硫酸盐的膨胀性最强，氯盐次之。干旱地区日温差较大，由于温度的变化，硫酸盐的体积时缩时胀，致使土体结构疏松。在冬季温度下降幅度较大，可产生大量的结晶，使土体剧烈膨胀。碳酸盐含大量的吸附性阳离子，遇水便与胶体颗粒相作用，在胶体颗粒和粘土颗粒周围形成结合水薄膜，不仅使土颗粒间的内聚力减小，而且引起土体膨胀。 （2）溶陷性 盐渍土中所含的易溶盐类成为土颗粒之间胶结物的主要成分，干燥状态下它具有强度高、压缩性小的特点，但遇水后，可溶性盐类溶解，土体在荷载或自重作用下下沉，此即是盐渍土的溶陷性。 （3）腐蚀性 ①对混凝土的侵蚀性 盐渍土及其地下水对混凝土的侵蚀性有3种类型。 a. 溶出型侵蚀是指地下水中游离的碳酸根、碳酸氢根等负离子在一定条件下与混凝土表面的碳酸钙或氢氧化钙等作用，生成可溶性的碳酸氢钙而导致混凝土强度降低。特别在强透水土层中，地下水补给源中含有碳酸盐类时，易发生溶出型侵蚀。 b. 酸性结晶性侵蚀主要是地下水的硫酸根离子与混凝土中的铝酸三钙作用生成钙矾，使混凝土强度丧失。 c. 碱性侵蚀是指当碱溶液NaOH浓度较大，且有二氧化碳存在时，NaOH渗入混凝土孔隙，形成具有10个结晶水的碳酸钠，其体积可为原来的2.5倍，对混凝土强度同样会造成一定的危害。 ②对金属的腐蚀性 由于土壤中盐离子的存在，地下金属管线受到不同程度的腐蚀，在我国以氯盐为主的海滨盐渍土壤中，钢质输油管线虽然都经过普通石油沥青涂层防腐，但是仍不能完全避免腐蚀的发生，对道路常用的钢筋等材料也具有不同程度的侵蚀和腐蚀作用。 （4）水稳性 水对盐渍土的稳定性影响很大，在潮湿的情况下，一般均表现为吸湿软化，使稳定性降低。一般在干旱缺水的情况下，可以用超氯盐渍土修路基，但在路基土中硫酸盐和碳酸盐的含量不能过大，否则由于松胀作用和膨胀作用，将破坏土体结构，降低其密度和强度。

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

盐渍土路基施工-(1)知识讲解

盐渍土路基施工技术总结 一、盐渍土的定义 1．水溶盐与易溶盐 盐是由金属离子（包括氨离子）和酸根离子组成的化合物。按其在水中的溶解度大小，分为易溶盐、中溶盐和难溶盐三种 常见的易溶盐：Nacl 、Mgcl 2、Cacl 2、Na 2SO 4、MgSO 4、Na 2CO 3、NaHCO 3、KNO 3、NaNO 3 常见的中溶盐：CaSO 4 常见的难溶盐：CaCO 3 2．定义 碱土是土壤胶体吸附代换性钠离子较多，或含有碳酸钠、重碳酸钠，因而呈碱性反应的土。而盐渍土是不同程度盐碱化图的总称。一般地：在公路工程中，地表以下1.0m 范围内易溶盐含量平均大于0.3%的土称为盐渍土。 二、盐渍土的分类 1、 盐渍土按含盐性质分类表 表 1 注：离子的含量以100g 干土内的mg 当量计 2. 分级（按盐渍化程度分类） 盐渍土按盐渍化程度分类表 表2 --2 41so cl ---++2 4 1323so cl HCO co

注：离子的含量以100g干土内的mg当量计 三、盐渍土的工程性质及工程问题 一、主要工程性质 （一）氯化物盐渍土 1．土的液、塑限随着含盐量的增大而减小，需在低含水量下压实。2．湿化后密度降低，强度丧失快；干后有粘固性，使得土很硬。3．含盐量多，有结晶时压实后遇水，出现孔隙空洞。所以压实时注意含盐量。最佳含盐量5%～8%（轻型标准）；3%～6%（重型标准）。4．结晶时体积不变化。不会出现盐胀导致土体结构破坏。 ( 二）硫酸盐渍土 1．土的液、塑限随着含盐量增大而增大，压实时需较大含水量。2．湿化强度降低，含盐量越大，强度降低越多，干时粘固性小。3．密实度随含盐量的增加而降低，当含盐量超过2%时，松胀严重。4．结晶时体积膨胀。 若土中含有氯盐和硫酸盐，则性质介于二者之间。 （三）碳酸盐渍土 1．液、塑限随含盐量的增加而增大，故压实时需较大含水量。2．密实度随含盐量的增加而降低，最佳含水量随含盐量的增加而增大。Na2CO3含量超过0.5%时，膨胀量显著增大。 3．湿化强度降低不明显，干时粘固性大。 4．吸附性Na+多，因此，膨胀厉害，不透水，毛细现象不明显。 二、盐渍土地区的主要道路病害 1、盐胀：在低温作用下，盐分吸水结晶，体积膨胀，致使路基、路面出现鼓胀开裂，路肩以及边坡松散剥蚀； 2、溶陷：在高温的作用下，结晶体失去水分，体积减小，路基密实度减小，在荷载的作用下，路基、路面易出现塌陷变形；

《土的分类及特殊土的工程地质性质》习题答案

《土的分类及特殊土的工程地质性质》习题答案 一、填空题 1．根据《建筑地基基础设计规范》（GBJ 50007-2002）和《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），作为建筑地基的土，可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。 2．根据地质成因，可把土划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土、海积土等。按堆积年代的不同，土可分为老堆积土、一般堆积土和新近堆积土。 3．分布在中国范围内的黄土，从早更新世开始堆积经历了整个第四纪，目前还未结束。形成于早更新世(Q1)的午城黄土和中更新世(Q2)的离石黄土，称为老黄土； 晚更新世(Q3)形成的马兰黄土及全新世下部( )的次生黄土，称为新黄土；全新世上部( )及近几十年至近百年形成的最新黄土，称为新近堆积黄土。 4．湿陷性黄土又可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。 5．软土并非指某一特定的土，而是一类土的总称，一般包括软黏土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土和泥炭等。 6．冻土根据其冻结时间分为季节性冻土和多年冻土两种。 7．中国的多年冻土按地区分布不同分为两类：一类是高原型多年冻土，另一类是高纬度型多年冻土。 二、名词解释

1．碎石土：是指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50％的土。 2．砂土：是指粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量50％的土，且粒径大于 0.075mm的颗粒质量超过总质量50％的土。 3．粉土：是指塑性指数小于等于10且粒径大于0.075mm颗粒质量不超过总质量50％的土。 4．黏性土：是指塑性指数大于10的土。 5．人工填土：是指由于人类活动堆填而形成的各类土。 6．黄土：黄土是第四纪以来，在干旱、半干旱气候条件下形成的一种特殊的陆相松散堆积物。 7．黄土的湿陷性：黄土在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的性质称为黄土的湿陷性。 8．软土：软土是指天然含水量大，压缩性高，承载力低，抗剪强度低的呈软塑～流塑状态的黏性土，如淤泥等。 9．膨胀土：膨胀土又叫胀缩土，裂隙黏土、裂土，具有较明显的膨胀性和收缩性的黏性土即称为膨胀土。 10．冻土：温度小于等于℃，并含有冰的土层，称为冻土。 三、简答题 1．土的分类方式有哪几种？ 答：岩土的工程地质分类，按其内容、原则和适用范围，可概括为一般分类、局

西北黄土状硫酸盐渍土工程性质与改良治理研究

目录 摘要 .................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................. III 第1章绪论 . (1) 1.1 盐渍土的概述 (1) 1.1.1 盐渍土的工程定义 (1) 1.1.2 盐渍土的工程分类 (1) 1.1.3 我国盐渍土的分布 (3) 1.1.4 盐渍土的工程性质 (4) 1.2 课题研究的背景与意义 (5) 1.3 国内外研究现状 (7) 1.3.1 盐渍土盐化与成因研究现状 (8) 1.3.2 硫酸盐渍土盐胀病害研究现状 (8) 1.3.3 硫酸盐渍土溶陷病害研究现状 (10) 1.3.4 硫酸盐渍土腐蚀病害研究现状 (11) 1.3.5 硫酸盐渍土地基治理研究现状 (12) 1.3.6 硫酸盐渍土击实性能的研究 (14) 1.4 本文的主要研究内容 (14) 1.5 本文的技术路线 (15) 1.6 本文研究的创新点 (16) 第2章黄土状硫酸盐渍土击实特性与压实度评价研究 (17) 2.1 引论 (17) 2.2 试验简介 (18) 2.2.1 试验仪器 (18) 2.2.2 试验材料 (18) 2.2.3 试验内容 (19) 2.2.4 试样制备与试验 (20) 2.3 黄土状硫酸盐渍土击实性能变化机理研究 (21) 2.3.1 硫酸钠三种状态与黄土状硫酸盐渍土击实性能的关系 (21) 2.3.2 两种状态硫酸钠的相对含量与黄土状硫酸盐渍击实性能的关系 (25) 2.3.3 硫酸钠溶液状态下黄土状硫酸盐渍土击实性能与土质间的关系 (30) 2.3.4 不同硫酸钠状态下黄土状硫酸盐渍土击实后的微结构特征 (32) 2.4 黄土状硫酸盐渍土击实性能的影响因素研究 (34)

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。

土层的工程分类及性质

土层的工程分类及性质 一、土的工程分类 在建筑施工中，按照开挖的难易程度，土可分为八类：一类土（松软土）、二类土（普通土）、三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）、五类土（软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土（特坚石）。一至四类为土，五至八类为岩石。 二、土的工程性质 1、土的密度 （1）土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。 （2）土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度。注：土的干密度越大，表示土越密实。工程上把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。 2、土的含水量 土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示。注：土的干湿程度用含水量表示。5%以下称干土、5%—30%称潮湿土、30%以上称湿土。含水量越大，土就越湿，对施工越不利。 3、土的可松性 自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示。

4、土的渗透性 土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用表示，单位为。注：土的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。 下面来介绍一下，岩石风化。一般情况下，岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。但由于岩体中岩性并不均一，且有断裂存在，所以岩体风化的情况并不一定完全符合一般规律。岩体风化厚度一般为数米至数十米，沿断裂破碎带和易风化岩层，可形成风化较剧的岩层。断层交会处还可形成风化囊。在这两种情况下深度可超过百米。岩体风化分为：①物理风化，如气温变化使岩石胀缩导致破裂等；②化学风化，如低价铁的黄铁矿在水参与下变为高价铁的褐铁矿；③生物风化，如植物根系可使岩石的裂隙扩张等。岩体风化的速度和程度取决于岩石的性质和结构、地质构造、气候条件、地形条件、人类活动的影响等。 另外，按照岩石分化程度不同可以分为：1、未风化：岩质新鲜偶见风化痕迹。2、微风化：结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙。3、中风化：结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，有风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，干钻不易钻进。4、强风化：结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。5、全风化：结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。6、残积土：组织结构全部破坏，已成土状，锹镐易开挖，干钻易钻进，具可塑。

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

盐渍土

盐渍土 1.1定义： 盐渍土是碱土和盐土以及各种碱化、盐化土壤的统称。盐土是指土壤中可容盐含量达到对作物生长有显著危害的程度的土类。碱土则含有危害植物生长和改变土壤性质的多量交换性钠，又称钠质土。 盐渍土的工程分类：按盐的形成过程可分为现代积盐过程盐渍土、碱化过程盐渍化和残余盐渍土；按盐渍土的盐渍化程度可分为弱、中、强、过盐渍土几类，按含盐的性质可分为氯盐渍土、亚氯盐渍土、硫酸盐渍土、亚硫酸盐渍土，具体分类看下表，碳酸盐渍土属于碱性盐渍土，以)/()(242323- ---++SO CL HCO CO >0.3为界。 盐渍土工程分类 盐渍土类别 土层的平均含盐量（以质量百分数） 氯盐渍土 亚氨盐渍土 亚硫酸盐渍土 硫酸盐渍土 弱盐渍土 0.3-1.5 0.3-1.0 0.3-0.8 0.3-0.5 中盐渍土 1.5-5.0 1.0-4.0 0.8- 2.0 0.5-1.5 强盐渍土 5.0-8.0 4.0-7.0 2.0-5.0 1.5-4.0 过盐渍土 >8.0 >7.0 >5.0 >4.0 注：含盐性质按--24/SO CL 比值划分，>2时为氯盐渍土，2-3为亚氯盐盐渍土，1-0.3 为亚盐酸盐渍土，<0.3为硫酸盐渍土。 盐渍土中易溶盐对其工程性质影响最大，其中氯化物的基本性质为：①溶解度受温度影响不大但是溶解度大②结晶时体积没有变化③冰点下降显著④对桥涵产生腐蚀⑤有明显的吸湿性、保湿性，使土体的结晶体溶解产生溶陷。 1.2氯盐渍土的工程性质 ⑴氯化物盐渍土的液、塑限随着含盐量的增大而减小，需要在低含水量下压实； ⑵含盐量过多时会出现结晶现象，在压实后遇水可出现空洞，土的空隙率增大，因此压实要注意控制含盐量； ⑶湿化后密度降低，使得强度丧失快，干燥后有黏结性，使土体很硬。 ⑷结晶时体积不变化。不出现盐胀，导致土体结构破坏。 ⑸具有吸湿性( 泛潮)：氯化物盐渍土中氯盐占优势, 碳酸盐、硫酸盐含量弱,由于水分子极性和土颗粒的亲水性，它比其它盐渍土具有更大吸湿性。 ⑹具有可塑性：大量的试验表明, 氯盐渍土的可塑性随含盐量的增加而降低。 ⑺具有夯实性：它与土的密实度有直接关系，密实度与含水量相关。含水量过小，使土颗粒间摩擦力增大，不易夯实。含水过多，使水分占据土颗粒空间，也不易夯实。所以只有

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.

特殊土的工程性质2

冻土的分布 季节性冻土在我国分布很广，东北、华北、西北是季节性冻结层厚0.5m以上的主要分布地区；多年冻土主要分布在黑龙江的大小兴安岭一带、内蒙古等纬度较大地区，青藏高原部分地区与甘肃、新疆的高山区，其厚度从不足一米到几十米。 土地冻融有什么危害？ 土地冻融是地质灾害的种类之一。它可产生一系列灾害作用，从而给生产建设和人民生活造成危害。冻融灾害在我国北方冬季气温低于零度的各省区均有发育。但以青藏高原、天山、阿尔泰山、祁连山等高海拔地区和东北北部高纬度地区最为严重。 冻胀和融沉的危害 土层冻结产生体积膨胀，融化使土层变软产生沉陷，甚至土石翻浆，从而形成冻胀和融沉作用。这是季节性冻土地区中最主要的灾害作用。它常造成建筑物基础破坏，房屋开裂，地面下沉；道路路基变形，威胁行车安全，影响交通运输等。如大兴安岭铁路牙林线上，冬春季路基冻胀最大高度可达35厘米，夏季沉陷方量达几万方之多。 冻土的物质组成 冻土是由土的颗粒、水、冰、气体等组成的四相体。冻土与未冻土的物理力学性质有着许多共性，但由于冻结时水相变化及其对结构和物理力学性质的影响，使冻土含有若干不同于未冻土的特点，冻胀和冻融现象会给季节性冻土和多年冻土地基上的结构物带来危害，因而对冻土地区基础工程除按一般地区的要求进行设计施工外，还要考虑季节性冻土或多年冻土的特殊要求。 冻土分类 冻土按其处于冻结状态的时间长短，可以分为季节冻土和多年冻土两类。一两年之内不融化的土层称为隔年冻土，是上述两类冻土之间的过渡类型。 冻土按冻胀系数分类 季节性冻土地区结构物的破坏很多是由于地基土冻胀造成的。含粘土和粉土颗粒较多的土，在冻结过程中，由于负温梯度使土中水分不断向冻结峰面迁移积聚，致使冰晶体增大，造成冻土的体积膨胀。土的冻胀在侧向和下面有土体的约束，因此，主要反映在体积向上的增量上（隆胀）。 对季节性冻土按冻胀变形量大小，结合对结构物的危害程度分为五类，以野外冻胀观测得出的冻胀系数为分类标准 Ⅰ类不冻胀土，冻胀系数＜1%，冻结时基本无水份迁移，冻胀变形很小，对各种浅埋基础都没有任何危害。 Ⅱ类弱冻胀土，冻胀系数：1%＜≤3.5%，冻结时水分迁移很少，地表无明显冻胀隆起，对一般浅埋基础也没有危害。 Ⅲ类冻胀土，冻胀系数：3.5%＜≤6%，冻结时水分有较多迁移，形成冰夹层，如结构物自重轻、基础埋置过浅，会产生较大的冻胀变形，冻深大时会由于切向冻胀力而使基础上拔。Ⅳ类强冻胀土，冻胀系数6%＜≤13%，冻结时水分大量迁移，形成较厚冰夹层，冻胀严重，即使基础埋深超过冻结线，也可能由于切向冻胀力而上拔。 Ⅴ类特强冻胀土，冻胀系数＞13%，冻胀量很大，是使各类基础冻胀上拔破坏的主要原因。 地基土的冻胀变形，除与负温条件有关外，与土的粒度成分，冻前含水量及地下水补给条件密切相关。《公桥基规》根据这些因素的统计分析资料，对季节性冻土进行划分Ⅰ～Ⅴ类冻胀性的具体分类方法可查阅该规范。 多年冻土地区公路病害防治的目的和原则 防治目的 多年冻土地区公路病害的发生、发展与多年冻土地区特殊的地质条件有关，也与多年冻土地