膨胀土路基病害与防治59128.docVIP

第八章 膨胀土路基病害与防治 第一节膨胀土的定义及其基本特性 一、膨胀土的定义 膨胀十?是一种吸水膨胀、失水收缩开裂的特种黏性土。其矿物成分以强亲水性矿物蒙脱 石和伊利石为主。在自然条件下，多呈硕塑或坚硕状态，裂隙较发冇，常见光滑面和擦痕, 裂缝随气候变化张开和闭合，并具冇反复胀缩的特性：多出露于二级及二级以上的阶地，III 前丘陵和盆地边缘，地形坡度平缓，无明显口然陡坎。主要特征有胀缩性、裂隙性和超固结 性。 二、膨胀土的基本特性 从上面的定义可以看出，膨胀土有以下几个显著的基本特性： 膨胀土中的黏土矿物成分主要是由亲水性矿物纟r成的，而蒙脱石则是最典型的强亲 水性矿物，伊利石(水云母)具有屮等亲水性，这两类黏土矿物都具有膨胀的微结构。所以， 当土含冇蒙脱石、伊利石的冇效成分，且在土小达到一定数量时，这一类土对湿度状态的变 化就特别敏感。 膨胀土同时具有吸水膨胀和失水收缩两种变形特性，而且，这种变形是对逆的，即 可以吸水膨胀、失水收缩，再吸水再膨胀、再失水再收缩，并胀缩变形显著。 膨胀土吸水膨胀后强度减小，并有随Z湿化崩解的现象；而失水收缩后土的强度增 大，一般比较干硬，但常伴有裂隙产生。 膨胀土一般具有高液限、低塑限以及塑性指数较高的特性，因而，从土质分类与土 的工程分类意义来讲，属于高塑性黏性土范畴。 三、膨胀土的判别方法 1 ?判别原则 决定膨胀土特殊工程性质的因素是多方而的，有膨胀土的成因、结构特征和物质成分等 土体本身的内在因索，也有水和气候等外部条件。但结构特征和黏土矿物成分是内在的主要 固定属性，是控制膨胀土工程特性的决定性因素。因此，要鉴別某种土是否属于膨胀土，应 根据十-体本身的主要属性來进行区分，同时，选用的判别方法亦不宜过于繁琐。为此，采用 宏观结构特征、黏土矿物成分，以及土体特征指标作为判别膨胀土的三要素。 指标选择 为了选择介理的判别指标，首先，必须研究反映膨胀土基本性质的各指标间的相互关系, 以及这些指标的各种组合规律。经分析认为，在确定膨胀土的判別指标时，若能着重考虑胀 缩机理，选择表征膨胀土特征的独立指标和采用数学手段对各指标作相关分析，选出相关性 最大 的特征指标，并建立判别函数，这样就能比较理想地实现膨胀土的判别日的。 土的界限含水量是反映土粒与水相互作用的灵敏指标Z—，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枳，以 及水溶液的性质等有着十分密切的关系。对于工程具有较人实用意义的界限含水量，通常有 液限、塑限、缩限三种定量指标。一般来说，膨胀土是具有高塑性和高收缩性的黏性土，液 限越高、缩限越低，则土的膨胀潜势就越大。因此 采用界限含水量特征值，作为膨胀土的 判限指标是可行的。 胀缩总率能反映膨胀土的黏土矿物成分和结构特征，在一定条件卜，它是膨胀土比较稳 定的属性指标，同时，也是水利工程有实用价值的重要指标。因此，也可以作为膨胀土判别 指标之一。 粒度成分是反映膨胀土物质组成的棊本特性指标。土中小于0.005mm的黏粒与小于 0.002mm胶粒成分的含量越高，一般表明蒙脱石成分较多，分散性较好，比表面积大，亲 水性强，膨胀性越大。所以，采用土中黏粒含量指标，也同样可以区分膨胀土与非膨胀土。 判别方法 1)根据膨胀土特征指标判别 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和结合的方法判别较为合理。在工程中, 大多采用口山膨胀率Fs与其他指标相配合的判别方法。口由膨胀率Fs是以一定体积的扰动 风T土，在水中增加的体积与原有体积的白分比來表示的土的膨胀性，采用自由膨胀率的缺 点是忽略了土的结构性。 ⑴初判 根据地形地貌、十.的天然结构特征、膨胀土具有的裂隙性、胀缩性等特征，进行初步判 别。 建筑、水电等系统提出的临界判别值为：自由膨胀率Fs40%；液限WL40%o 铁路系统提出的临界判别值为：自由膨胀率Fs30%；液限WLN40%。 塑性图判别法：以塑性指数IP为纵轴，以液限WL为横轴的直角坐标图。《公路土 工试验规程》(JTJ 051-93),对膨胀土的判别为：膨胀土为高液限黏土(CHE),分布范围为 WL50%, A 线以上 IP=0.73(WL-20)o 详判 国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GDJ 112-1987)评判标准，将膨胀土胀缩等级 分为三级，评判指标为自由膨胀率和地棊分级变形量(表8-l)o 交通部《公路路基设计规范》(JTGD30?2004)标准，将膨胀土胀缩等级分三级，评判 指标为口由膨胀率、膨胀总率和小于0.002mm黏粒含量(衣8-2)o 《膨胀土地区建筑技术规范》(GDJ 112-1987)膨胀土胀缩等级分级标准 表8-