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干湿循环下膨胀土性质的研究 ——韩羲词 2012.5.13 目录 膨胀土简介 膨胀土在干湿循环下的性质规律 危害及防治 结束语 膨胀土简介 膨胀土（expansive soil ）：富含亲水性矿物，具有明显的吸水膨胀和失水收缩的高塑性黏质土;多呈棕、黄、褐色间夹灰白、灰绿色条带或薄膜;自然条件下，土的结构致密，多呈硬塑或坚硬状态. 吸水膨涨，失水收缩 强度较高，压缩性很小 浸水承载力衰减 干缩裂隙发育 超固结性 膨胀土力学性质指标 膨胀势——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。 膨胀力——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。 膨胀土的判定 初判：自由膨胀率 ；自由膨胀率 参照《膨胀土地区建筑技术规范》判定 （1）膨胀率 （2）具备下列工程地质特征 裂隙发育，常有光滑面和擦痕 裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土 在自然条件下呈坚硬或硬塑状态 新开挖坑（槽）壁易发生坍塌 建筑物裂缝随气 候变化而张开和闭合 膨胀土分类 膨胀土在干湿循环下的性质规律 抗剪强度在干湿循环下的变化规律 基本实验思路如下 实验结果 膨胀量和膨胀势在干湿循环下的变化规律 基本实验思路如下 实验结论 含有较多黏土矿物的土样具有较强的膨胀性 初始干湿循环的膨胀百分比明显高于第5次的膨胀百分比 第5次干湿循环试验试样到达稳定膨胀百分比的时间(1 000 nin)少于初始干湿循环试验(1 400min） 孔隙总体积在干湿循环下的变化规律 测定方法：压汞试验 实验原理：非浸润性液体在没有压力作用时不会流入固 体孔隙的原理 压贡试验步骤 裂隙率在干湿循环下的变化规律 实验思路：制作六组式样，每组三个，分别进行1-6次 干湿循环实验，观察表面裂隙状况。 结论： 随干湿循环次数的不断增加，膨胀土试样表面裂隙率不断增大 有荷条件下剪强度和胀缩性在干湿循环下变化规律 实验思路: 收缩率和膨胀率计算公式 结论： 同一荷载作用下，随循环次数增加，试样的绝对和相对膨胀率都逐渐减小，最终趋于稳定。 随荷载的增大试样的绝对和相对胀缩率都逐渐减小。 膨胀土边坡在干湿循环下的稳定性 实验固结方法：离心机内加速至100g并维持此加速度运行40 min。 变形测量方法：激光位移传感器 传感器布置如下所示： 实验结果分析: 结果分析： 干湿循环使得膨胀土边坡产生明显的变形。干湿循环试验后坡面轮廓和初始状态相比，均有了明显变化，主要是坡脚处出现隆起，坡顶出现较大沉陷。 随着干湿循环次数的增加，干湿循环对膨胀土边坡变形的影响减弱 对实验过程中边坡内裂隙分析： 由于蒸发失水，这些裂缝进一步加宽加深，并有新的裂缝形成，裂缝开始呈叶脉状。加水湿化后，这些裂缝基本愈合。再次干湿循环，裂缝的发展和愈合情况与第一次类似，只是干化过程中裂缝变得更宽更深，湿化过程中部分宽而深的裂缝未能完全愈合。 裂缝的产生和发展，不仅削弱了膨胀土边坡土体的结构，而且为水分的入渗提供了通道，从而使得土体软化，强度降低。 吕海双高岭土边坡实验结果： 第一次循环：膨胀变形 第二次循环：膨胀变形为主，顺破变形开始显现 第三次循环：顺破变形增加，膨胀变形减小 第四次循环：顺破变形为主，膨胀变形十分微小，且只出现在 坡顶 第五次循环：顺破变形。 对干湿循环下膨胀土性能衰减微观分析 危害及防治 两种主要的破坏模式 边坡滑动 边坡的衬砌因膨胀土的膨胀上抬而被顶破 治理遵循原则： 先发制坡，以防为主。 工程措施 重新选线（址）避绕膨胀土区 土质改良和换填 工程加固和防护