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1、膨脹土的判別與分類路基土工 2008-05-03 20:02 閱讀19評(píng)論0字號(hào):大中小膨脹土的判別與分類-摘自西部項(xiàng)目膨脹土地區(qū)公路勘察設(shè)計(jì)技術(shù)研究研究成果膨脹土在我國大部分地區(qū)均有分布。膨脹土的脹縮性直接影響著建筑物的安全性,它不 僅造成房屋成群開裂,公路、鐵路塌方,而且可導(dǎo)致膨脹土邊坡產(chǎn)生表層淺滑現(xiàn)象,造 成農(nóng)田水利設(shè)施的破壞,影響人們的生活環(huán)境。因此,在工程地質(zhì)勘察中,必須正確地 識(shí)別膨脹土與非膨脹土,準(zhǔn)確地判定膨脹土的脹縮性等級(jí),這有助于合理進(jìn)行擬建建筑 物的設(shè)計(jì)與地基處理,對(duì)保障建筑物安全與人們的生活環(huán)境具有非常重要的意義。一、膨脹土的定義1996年公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ013-
2、95)的膨脹土定義是:“膨脹土系指土中含有較 多的粘粒及其親水性較強(qiáng)的蒙脫石或伊利石等粘土礦物成分,它具有遇水膨脹,失水收 縮,是一種特殊膨脹結(jié)構(gòu)的粘性土。”從這個(gè)定義上來看,膨脹土的主要特性是膨脹和 收縮。但膨脹和收縮是一個(gè)十分復(fù)雜的問題,不僅僅是遇水膨脹和失水收縮這么簡單。 在增加溶液電解質(zhì)濃度的情況下,即使是遇水,膨脹土也會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象。因此,膨脹 土的膨脹和收縮是在水和電解質(zhì)共同作用下的結(jié)果。另外,定義中指出土中含有較多的 親水性較強(qiáng)的蒙脫石或伊利石等粘土礦物成分的說法也不確切。如果膨脹土中僅含伊利 石顯示不出膨脹土具有較強(qiáng)的膨脹與收縮特性,伊利石的親水性僅為蒙脫石的十分之一。膨脹土的
3、脹縮特性主要是由親水性粘土礦物蒙脫石決定的。因此,膨脹土地區(qū)建 筑技術(shù)規(guī)范(GBJ112-87)給出的膨脹土的定義更為恰當(dāng):“膨脹土應(yīng)是土中粘粒成分 主要由親水礦物組成,同時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土。”二、膨脹土判別指標(biāo)要鑒別某種土是否屬于膨脹土,應(yīng)根據(jù)本身的固有屬性來進(jìn)行區(qū)分,只有內(nèi)在的主要固 有屬性才是控制膨脹土工程特性的決定性因素;至于在膨脹土地區(qū)各種建筑物的穩(wěn)定程 度,只能用作輔助的判別。所以對(duì)膨脹土的判別原則,首先應(yīng)從工程地質(zhì)觀點(diǎn)出發(fā),分 析土體的裂隙特征,概括出能反映膨脹土工程性質(zhì)的實(shí)際情況,能代表膨脹土規(guī)律的主 要指標(biāo)。能否充當(dāng)膨脹土的判別指標(biāo),主要看它能
4、否滿足以下三個(gè)條件: 能反映膨脹土的本質(zhì); 指標(biāo)的測定簡單便捷; 指標(biāo)數(shù)據(jù)可靠,重現(xiàn)性好。可能用來判別膨脹土的指標(biāo)分述如下:(1)界限含水量 反映土粒與水相互作用的靈敏指標(biāo)之一,在一定程度上反映了土的 親水性能。它與土的顆粒組成,粘土礦物成分,陽離子交換性能,土粒的分散度和比表 面積,以及孔隙水溶液的性質(zhì)等有著十分密切的關(guān)系。通常有液限、塑限、縮限三個(gè)定 量指標(biāo)。(2)脹縮總率反映膨脹土粘土礦物成分和結(jié)構(gòu)特征。(3)粒度成分反映膨脹土物質(zhì)組成的特性指標(biāo)。(4)自由脹縮率反映土中細(xì)粒含量的多少,或土樣的分散程度。(5)標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率不僅依賴于土樣中細(xì)粒(特別是小于1mm粒徑的膠粒)含量, 更依賴
5、于土中粘土礦物種類。(6)比表面積和陽離子交換量 可以大致反映膨脹土中蒙脫石粘土礦物的近似含量。(7)礦物成分當(dāng)膨脹土蒙脫石的含量達(dá)到5%時(shí),即可對(duì)土的脹縮性和抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生 明顯的影響,倘若蒙脫石含量超過2030%時(shí),則土的脹縮性和抗剪強(qiáng)度基本上全由 蒙脫石控制。(8)膨脹力、最大線縮(體縮、膨脹)率。(9)抗剪強(qiáng)度。三、膨脹土判別分類標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)我國有關(guān)膨脹土地區(qū)的測試與研究,結(jié)合有關(guān)專家提出的觀點(diǎn),課題組提出了如 下判別分類標(biāo)準(zhǔn):1、膨脹土應(yīng)為土中粘粒含量較多,主要由親水性粘土礦物所組成,具有顯著的吸水膨 脹和急劇的失水收縮開裂,并能產(chǎn)生多次循環(huán)脹縮變形,受氣候影響強(qiáng)度急劇衰減的粘 性土,應(yīng)
6、判定為膨脹土。2、膨脹土判別應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場定性和室內(nèi)定量兩者相結(jié)合。按下列方法進(jìn)行初判和詳判:1)可根據(jù)下列膨脹土的工程地質(zhì)特征表現(xiàn)進(jìn)行初判:土的顏色為灰白、灰綠色,棕、紅、灰色、黃褐色等等。網(wǎng)狀裂隙極發(fā)育,有蠟面,易風(fēng)化呈細(xì)粒狀,鱗片狀隙發(fā)育,常有光滑面和擦痕, 有的裂隙中充填著灰白、灰綠色粘土。粘土細(xì)膩,滑感特強(qiáng)以為主,粘土中含有少量粉砂,滑感較強(qiáng),含較多鈣質(zhì)或鐵錳 結(jié)核,以鈣質(zhì)結(jié)核為主,在旱季呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài),在雨季粘滑。出露于二級(jí)或二級(jí)以上階地、山前和盆地邊緣丘陵地帶,地形平緩,無明顯自然陡 坎。坡面常見淺層溜坍,滑坡,地面裂隙。當(dāng)坡面有數(shù)層土?xí)r,其中膨脹土層往往形成 凹形坡。新開挖(槽)
7、壁易發(fā)生坍塌等。淺層基礎(chǔ)的單層或多層建筑物出現(xiàn)裂縫,且建筑物裂縫隨氣候變化而張開和閉合。2)膨脹土詳判應(yīng)采用自由膨脹率、標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率、塑性指數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)。表1.膨脹土的詳判指標(biāo)名稱判定指標(biāo)自由膨脹率Fs(%)Fs40標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率(%)2.5塑性指數(shù)15注:分類以標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率為控制指標(biāo),只有當(dāng)未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率指標(biāo)試驗(yàn)時(shí), 可參考用自由膨脹率和塑性指數(shù)指標(biāo)對(duì)膨脹土進(jìn)行分類。3、膨脹土的膨脹潛勢,應(yīng)按表2分為強(qiáng)、中、弱三級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率能很好地反映膨脹土的礦物組成特性,塑性指數(shù)能很好地反映粒度組 成、分散特性和陽離子與粘土礦物的相互作用,考慮到對(duì)以前分類成果的繼承性,選用 標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率、塑性指數(shù)和自由膨脹率三個(gè)參數(shù)對(duì)膨脹土進(jìn)行分類。考慮文獻(xiàn)中膨脹 土分類界限值,提出如表2分類標(biāo)準(zhǔn)。表2.膨脹潛勢的分級(jí)非膨脹土弱膨脹土中等膨脹土強(qiáng)膨脹土自由膨脹率(%)4040 6060 90標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率(%)2.52.5 4.84.8 6.8塑性指數(shù)(%)1515 2828 40注
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