膨脹土的判別與分類

1、膨脹土的判別與分類路基土工 2008-05-03 20:02 閱讀19評論0字號：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 識別膨脹土與非膨脹土，準(zhǔn)確地判定膨脹土的脹縮性等級，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?！睆倪@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?！倍?、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?？赡苡脕砼袆e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。出露于二級或二級以上階地、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。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