河南膨脹土快速判別方法與膨脹土邊坡破壞工

河南膨脹土土快速鑒別別方法與膨膨脹土邊坡坡破壞工程程地質(zhì)特征征河南省水利利勘測有限限公司李永新內(nèi)容容（一）河南段膨脹土（巖巖）的成因因及其分布布（二）膨脹土（巖巖）物質(zhì)成分與基本本工程性質(zhì)（三）膨脹土（巖巖）快速判判別方法（四）膨脹脹土邊坡破破壞地質(zhì)特特征（一）河南南段膨脹土土（巖）的的成因及其其分布1膨脹土（巖巖）大多分分布于軟巖巖丘陵、崗崗地和山前前沖洪積、、坡洪積裙裙及二級階階地。主要要分布在南南陽盆地、、信陽丘陵陵、平頂山山魯山、寶寶豐、郟縣縣、禹州、、豫西汝陽陽、新安、、洛寧、濟濟源、新鄭鄭、新鄉(xiāng)鄉(xiāng)潞王墳、、鶴壁、安安陽山前一一帶。時代成因：：新近系N濱湖相、河河湖相，粘粘土巖、泥泥灰?guī)r風(fēng)化Q1湖相沉積和和冰水沉積積粘土Q2沖洪積、湖湖積粘土Q3沖積、湖積積粘土（一）河南南段膨脹土土（巖）的的成因及其其分布新近系（N）濱湖相、、河湖相陸陸源碎屑沉沉積物而成成的粘土巖巖，成巖差差，多呈堅堅硬～硬塑塑土狀。所所處地貌單單元主要為為軟巖丘陵陵和崗地，，自然坡一一般較緩。。上第三系系地層相變變頻繁，巖巖性變化較較大，多呈呈突變接觸觸關(guān)系。新近系（N）極易風(fēng)化化，既具有土的的孔隙性，，又具有巖巖的裂隙性性。從物質(zhì)質(zhì)成分角度度，是“固固、液、氣氣”三相聚聚合體；同同時又具有有多裂隙性性，由網(wǎng)狀狀裂隙分成成塊狀體，，塊狀體是是粘土礦物物和碎屑物物弱膠結(jié)的的聚合體。。裂隙的存存在使其在在工程性質(zhì)質(zhì)上具有不不連續(xù)性，，將裂隙概概化為“結(jié)結(jié)構(gòu)面”，，結(jié)構(gòu)面就就是巖體中中最薄弱的的環(huán)節(jié)。新近系（N）地層變形形性質(zhì)與膨膨脹土的特特性相似。。（一）河南南段膨脹土土（巖）的的成因及其其分布1、膨脹土的的結(jié)構(gòu)特征征1）宏觀結(jié)構(gòu)構(gòu)特征普遍發(fā)育有有兩組以上上的裂隙，，是裂隙結(jié)構(gòu)體體。土體表層被被裂隙切割割成散體結(jié)結(jié)構(gòu)。這些裂隙是是各種風(fēng)化化營力對原原生結(jié)構(gòu)面面改造的結(jié)結(jié)果。有的還發(fā)育育有緩傾角角軟弱層。。結(jié)構(gòu)面的存存在，為水水份的遷移移和干濕脹脹縮創(chuàng)造了了條件，結(jié)結(jié)構(gòu)面又往往往形成應(yīng)應(yīng)力集中導(dǎo)導(dǎo)致土體破破壞，且其其強度低于于兩側(cè)土體體的強度，，這些對邊邊坡穩(wěn)定是是不利的。。不同類型膨膨脹土的裂裂隙分布特特征洪積棕紅色色膨脹土沖沖積棕黃黃色膨脹土土湖湖積灰白色色膨脹土緩傾角軟弱弱層面灰白色土蠟狀光滑面面裂隙土多為灰綠、、灰白色粘粘土充填，，厚度1～3mm?；野咨惩镣恋恼沉：吭?0%以上，液限限最大達(dá)64%，粘土礦物物以蒙脫石石為主。①、②長大裂裂隙③裂隙面上上的水平擦擦痕④水平裂隙隙①②③④膨脹土（巖）體內(nèi)發(fā)育有有不同類型型的破裂結(jié)結(jié)構(gòu)面，包包括原生和和次生結(jié)構(gòu)構(gòu)面兩類。。原生結(jié)構(gòu)構(gòu)面主要為為巖體內(nèi)層層面和成巖巖過程中形形成的收縮縮裂隙；次次生結(jié)構(gòu)面面為構(gòu)造裂裂隙和巖體體表部在大大氣環(huán)境影影響下因脹脹縮作用形形成的裂隙隙2）微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)特征粘土顆粒多多呈片狀或或扁平狀，，形成疊聚聚體。疊聚聚體內(nèi)或疊疊聚體間分分布有各種種大小和形形態(tài)的微孔孔隙和微裂裂隙。洪積棕紅色色粘膨脹土土顆?；虔B聚聚體定向度度低，一般般為隨機排排列，受伊伊利石的影影響，疊聚聚體間鑲嵌嵌較緊密，，工程性質(zhì)質(zhì)相對較好好。沖積棕黃色色粘土疊聚體呈定定向、半定定向或隨機機排列，裂裂隙中的灰灰白色粘土土團粒呈定定向條帶。。土體中普普遍發(fā)育微微孔隙和微微裂隙，是是膨脹土特特有的微觀觀結(jié)構(gòu)特征征的組成部部分，有利利于水份的的滲入和排排出。湖積褐黃色色膨脹土顆粒定向度度較低，多多呈隨機排排列，但滑滑動帶中灰灰白色膨脹脹土中粘土土片呈鱗片片狀，形成成定向排列列的疊聚體體，并發(fā)育育有微孔隙隙和微裂隙隙。粘土巖風(fēng)化化的灰白色色灰綠色殘殘積膨脹土土粘土礦物呈呈卷曲狀，，微孔隙和和微裂隙發(fā)發(fā)育。2、顆粒成分河南段膨脹脹土的粒度成分分以細(xì)顆粒粒為主，小小于0.002mm的粒級（膠粒）含量一般般占14%～39%，個別達(dá)53%，說明膨脹脹土具有較多的的蒙脫石類類高分散性性礦物，與與礦物成分分鑒定結(jié)果果一致，而而膨脹性顯顯著的粘土土巖中碎屑屑顆粒含量量則相對較較少，大于于0.075mm的砂粒含量量一般小于于10%。粘粒含量量一般高達(dá)達(dá)50%～75%，比表面積積大，吸水水能力愈強強，脹縮變變形越大。。（二）河南南段膨脹土土物質(zhì)成分分與基本工工程性質(zhì)（二）河南南段膨脹土土物質(zhì)成分分與基本工工程性質(zhì)3、礦礦物物成分分礦物物成成分分鑒鑒定定：：膨膨脹脹巖巖的的礦礦物物成成分分包包括括碎碎屑屑礦礦物物和和粘粘土土礦礦物物兩兩部部分分。。碎碎屑屑礦礦物物成成分分主主要要為為石石英英、、方方解解石石，，以以方方解解石石為為主主；；粘粘土土礦礦物物成成分分主主要要有有蒙蒙脫脫石石、、伊伊利利石石和和高高嶺嶺石石，，以以蒙蒙脫脫石石為為主主。。膨膨脹脹土土中中粘粘土土礦礦物物含含量量60%～70%，碎碎屑屑礦礦物物含含量量30%～40%。不同同區(qū)區(qū)域域的的膨膨脹脹土土的的礦礦物物組組合合類類型型及及比比例例有有差差異異，，是是由由于于不不同同地地區(qū)區(qū)膨膨脹脹巖巖的的沉沉積積環(huán)環(huán)境境、、水水文文地地質(zhì)質(zhì)條條件件的的差差異異、、風(fēng)風(fēng)化化作作用用改改造造程程度度不不同同造造成成的的。。3）膨膨脹脹土土的的顆顆粒粒組組成成膨脹脹土土中中粘粘粒粒含含量量高高，，一一般般38%～55%，小小于于0.002mm的顆顆粒粒也也有有20%～30%。陶岔岔至至沙沙河河南南渠渠段段膨膨脹脹土土粒粒度度成成份份時代巖性粒級含量(%)統(tǒng)計組數(shù)≥0.05mm0.05~0.005mm<0.005mm<0.002mmal~lQ3灰褐色粘土5~16/10.943~57/52.035~54/38.716~29/23.432al~plQ2棕黃色粘土1~15/6.038~59/51.238~55/44.422~39/25.5218灰白色粘土6~12/8.330~47/34.3

48~64/57.4

24~43/31.715plQ1紅色粘土2~22/10.731~47/44.536~53/44.814~30/23.714灰白色粘土2~12/8.042~46/43.740~55/48.326~34/30.06N灰白色粘土巖2~21/11.823~47/35.547~64/52.720~34/27.211灰白色砂質(zhì)粘土巖20~25/22.533~40/36.540~42/41.014~26/20.04粘粒粒含含量量越越大大，，膨膨脹脹土土液液限限就就越越高高，，親親水水力力越越強強，，工工程程性性質(zhì)質(zhì)就就越越差差。。4）膨膨脹脹土土的的礦礦物物化化學(xué)學(xué)成成分分膨脹脹土土的的礦礦物物成成分分包包括括粘土土礦礦物物和碎屑屑礦礦物物，其其中中粘粘土土礦礦物物含含量量高高，，是是影影響響膨膨脹脹特特性性的的主主要要因因素素。。陶岔岔～～方方城城渠渠段段膨膨脹脹土土粘粘土土礦礦物物成成份份土名成因時代地點粘土礦物成份(%)鑒定方法灰白色粘土沖洪積Q2十八里崗蒙42~55伊5~13高6X射線，差熱，電鏡洪積Q1九重蒙43伊7高6X射線，電鏡棕黃色粉質(zhì)粘土沖洪積Q2圣杯楞伊31蒙22高5X射線，電鏡灰黑色粉質(zhì)粘土河湖積Q3槐樹灣伊17蒙17高10X射線，電鏡十林伊32蒙15高8X射線，差熱從表表中中可可以以看看出出，，強膨膨脹脹土土的的粘粘土土礦礦物物以以蒙蒙脫脫石石為為主主，，中中等等膨膨脹脹土土中中伊伊利利石石含含量量高高于于蒙蒙脫脫石石，，而而弱弱膨膨脹脹土土中中蒙蒙脫脫石石含含量量相相對對較較低低。。陶岔岔～～方方城城渠渠段段膨膨脹脹土土化化學(xué)學(xué)成成份份膨脹脹土土的的化化學(xué)學(xué)成成分分以以SiO2、AL2O3、Fe2O3為主主。。膠膠粒粒的的化化學(xué)學(xué)成成分分中中，，弱弱膨膨脹脹土土的的硅硅鋁鋁率率小小于于4，而而強強膨膨脹脹土土的的則則大大于于4，這這與與其其礦礦物物成成分分是是相相符符的的。。K、Na、Ca、Mg等堿堿金金屬屬、、堿堿土土金金屬屬的的含含量量高高，，說說明明其其化化學(xué)學(xué)風(fēng)風(fēng)化化程程度度低低，，環(huán)環(huán)境境的的變變化化還還將將進(jìn)進(jìn)一一步步風(fēng)風(fēng)化化。。粒級范圍土名時代成因化學(xué)成份平均含量（%）SiO2Al2O3SiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O小于2微米顆粒粘土巖N泥灰?guī)r風(fēng)化55.1619.507.230.284.692.030.134.80灰白色粘土Q2沖洪積55.6222.217.760.282.211.760.144.24Q1洪積55.0022.896.020.272.671.870.144.08棕黃色粘土Q2沖洪積52.9524.797.090.342.052.460.913.62灰黑色粘土Q3河湖相51.9124.787.160.402.092.340.223.55全部土?；野咨惩罳泥灰?guī)r風(fēng)化59.2215.923.492.800.631.560.426.32Q2沖洪積64.8914.637.401.041.120.850.147.50Q1洪積60.3513.914.501.020.811.950.347.34棕黃色粘土Q2沖洪積63.6915.365.801.040.861.930.737.02土類取樣地點陽離子交換量（me/100g）鹽基成分（me/100g）K+Na+Ca2+Mg2+鹽基總量灰白色膨脹土九重52.370.560.2750.531.2352.29十八里崗47.731.490.9736.723.4342.61唐王橋46.42.021.430.41245.82棕黃色膨脹土十八里崗、構(gòu)林33.510.821.0227.344.1233.3灰褐色膨脹土槐樹灣28.030.280.318.197.1225.89膨脹脹土土的的PH值為為7.72～8.69。各各膨膨脹脹土土的的陽陽離離子子交交換換成成分分為為K+、Na+、Ca2+、Mg2+等堿堿金金屬屬、、堿堿土土金金屬屬，，其其中中主主要要成成分分是是Ca2+，其其次次為為Mg2+。南陽陽盆盆地地膨膨脹脹土土離離子子交交換換性性能能2、膨膨脹脹土土的的基基本本工工程程性性質(zhì)質(zhì)1）脹脹縮縮特特性性膨脹脹土土的的膨膨脹脹等等級級不不一一樣樣，，其其脹脹縮縮特特性性也也存存在在一一定定的的差差異異。。南陽陽膨膨脹脹土土脹脹縮縮試試驗驗的的成成果果表表土類含水量%自由膨脹率%線膨脹率%膨脹力kpa縮限%線縮率%體縮率%灰白色膨脹土22.819～31.59570～1589.426.4～4.8219780～569.37～105.88.3～3.918.225.5～12.8棕黃色膨脹土23.518.6～277256～905.611.6～188200～3110.48.1～124.97.2～1.616.120.5～12.7灰褐色膨脹土23.322～31.14638～673.27.8～0.83190～1712.111.4～142.94.2～0.714.216～12A、自自由由膨膨脹脹率率：隨液限限的增增加加而而增增大大。。根根據(jù)據(jù)膨膨脹脹土土區(qū)區(qū)工工程程損損壞壞調(diào)調(diào)查查資資料料分分析析，，自由由膨膨脹脹率率大大于于80%的土土對對工工程程將將有有嚴(yán)嚴(yán)重重的的危危害害。含水水量量相相同同時時，，線線膨膨脹脹率率隨隨壓壓力力的的增增加加而而減減小小。。當(dāng)含含水水量量為為24.5%左右右時時，，南南陽陽棕棕黃黃色色膨膨脹脹土土在在壓壓力力達(dá)達(dá)到到25kpa時膨膨脹脹率率顯顯著著減減少少，，壓壓力力達(dá)達(dá)到到150kpa時膨膨脹脹趨趨于于零零。。不同同壓壓力力下下的的膨膨脹脹率率序號不同壓力P（kpa）下的膨脹率（%）0255010015012.80.780.420.280.1522.320.740.390.260.0832.480.750.40.260.11膨脹脹土土的的脹脹縮縮性性還還與與土土體體的的起起始始含含水水量量有有關(guān)關(guān)。。起始始含含水水量量越越小小，，膨膨脹脹性性越越強強，，收收縮縮性性越越小??；；起始始含含水水量量小小，，各各級級壓壓力力下下的的膨膨脹脹率率就就大大。。不同同含含水水量量與與不不同同壓壓力力條條件件下下的的膨膨脹脹率率序號含水量%不同壓力P（kpa）下的膨脹率（%）02550100150122.53.62.11.210.560.362252.590.780.450.280.19326.42.040.540.32-0.25-0.46B、線線膨膨脹脹率率：：有荷荷載載條條件件下下的的吸吸水水膨膨脹脹性性能能C、膨膨脹脹力力：：膨脹脹力力隨隨起起始始含含水水量量的的增增大大而而減減少少，，隨隨干干重重度度的的增增加加而而增增大大。。當(dāng)含含水水量量低低于于20%、干干重重度度大大于于16.5kN/m3時，，南南陽陽膨膨脹脹土土就就有有較較強強的的膨膨脹脹勢勢。。此外外，，膨膨脹脹力力與與自自由由膨膨脹脹率率有有近近似似線線性性相相關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)系系。。D、收縮縮性性能能膨脹脹土土的的收收縮縮性性能能受受膠粒粒含含量量、、粘粘土土礦礦物物成成分分和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的影影響響。。有關(guān)關(guān)試試驗驗還還表表明明，，原原狀狀土土的的縮縮限限大大于于擾擾動動樣樣的的。。南陽膨脹土粘粘土礦物成分分對收縮性能能的影響土類液限—縮限膠粒含量（%）礦物成分結(jié)構(gòu)特征灰白色膨脹土33.427蒙脫石為主鱗片狀棕黃色膨脹土26.727伊利石為主層狀灰褐色膨脹土25.125伊利石為主塊狀E、擊實膨脹土的的脹縮特性擊實后，膨脹脹土的脹縮特特性與含水量量、干重度有有關(guān)：填筑時將含水水量控制在略略高于最優(yōu)含含水量、干重重度略低于最最大干重度，，可以土體的的膨脹與孔隙隙壓力獲得均均衡，提高力力學(xué)強度。同類土擊實后后含水量越大大，膨脹量越越??；含水量一定時時，干重度越越大，膨脹性性越大；含水量的影響響遠(yuǎn)大于干重重度的影響。。2）反復(fù)脹縮效效應(yīng)南陽盆地棕黃黃色膨脹土反反復(fù)脹縮試驗驗表明，前兩次反復(fù)吸吸失水時，膨膨脹率逐漸增增大，但隨后后逐漸趨于穩(wěn)穩(wěn)定，最大膨脹量不不超過40%。南陽盆地膨脹脹土反復(fù)膨脹脹試驗成果地點與序號天然狀態(tài)線脹率（%）最大線脹率（%）第一次第二次第三次第四次靳崗11.2828.2228.8232.5731.8321.729.8139.0136.3731.7436.1427.2235.4631.8135.5240.8721.728.4430.0630.42大寨10.6838.6739.6938.4434.5627.8241.6639.0639.9439.3932.9823.837.6933.6236.8241.0625.5327.4132.4934.583）脹縮各向異異性南陽盆地膨脹脹土豎向、橫向膨脹率試試驗表明，土體以橫向變變形為主，中、強膨脹脹豎向收縮率率、膨脹率與與橫向的比為為0.85～0.97。土類含水量%線縮率（%）膨脹率（%）豎向橫向比值豎向橫向比值灰白色膨脹土17.53.54.10.8525.829.90.96棕黃色膨脹土18.33.33.40.9713.917.10.81灰褐色膨脹土18.31.71.7113.414.80.91土名含水量（%）崩解量（%）時間（min）崩解性質(zhì)灰白色膨脹土34.337.52880呈雪花狀飛落棕黃色膨脹土24.515.81035呈碎塊留在網(wǎng)上19.562.1105灰褐色膨脹土20.3285404）膨脹土的崩崩解性烘干試樣在水水中的崩解速速度很快，一般3分鐘就完全崩崩解完。天然含水量狀狀態(tài)下，試樣樣崩解速度相相對緩慢。南陽盆地膨脹脹土崩解特性性5）膨脹土的壓壓縮性天然狀態(tài)下，，膨脹土的孔孔隙比一般為為0.54～0.781。a1-2＜5×10-4kpa-1，Es＝6.45MPa～9.48MPa。多為中偏低壓縮性性土。固結(jié)回彈和壓壓縮變形試驗驗也表明，土土體的壓縮性性不是很高。。3、膨脹土的抗抗剪強度特征征1）膨脹土強度度的尺寸效應(yīng)應(yīng)①強度與結(jié)構(gòu)構(gòu)的關(guān)系土名含水量（%）干重度（kN/m3）直剪現(xiàn)場大剪三軸C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）灰褐色膨脹土2320.3～25.31615.2～16.54435～5523.718.3～24.73128～3920.317.7～23.73528～4119.314.6～21.8棕黃色膨脹土23.321.7～2716.115.3～16.84134～6421.819.3～23.32316～4218.316.7～27.43118～4517.714.0～25.5灰白色膨脹土24.722.5～28.115.814.8～16.33325～3817.715.1～19.31710～2014.511.3～16.7278～3116.714.6～18.3膨脹土的強度度土塊強度土體強度結(jié)構(gòu)面（層間間軟弱層）強強度南陽膨脹土的的室內(nèi)外試驗驗峰值強度統(tǒng)統(tǒng)計表（飽和和固結(jié)快剪））從表中可以看看出，強度的尺寸效效應(yīng)是敏感的的，小試件強強度高，土塊塊強度高于土土體強度。現(xiàn)場試驗的c為室內(nèi)試驗的的0.45～0.71，φ為室內(nèi)試驗的的0.82～0.85。地點含水量（%）裂隙面層間軟弱帶錯動面C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）構(gòu)林126.31316.71413.01310.8陶岔30416.7811.9210.2構(gòu)林229.31815.61611.379.6南陽膨脹土結(jié)結(jié)構(gòu)面抗剪強強度與中等膨脹土土的殘余強度度相比，裂隙面的強度略高，，層間軟弱帶的強度與殘余余強度接近，，錯動面的則略低。隨著試樣尺寸寸的增大，沿沿裂隙面剪切切破壞所占面面積的概率就就增高，強度度就低。裂隙破壞面大大小對抗剪強強度的影響含水量為22%時，S（裂隙破壞面面與試樣剪切切面之比）與與強度成反比比試樣尺寸越大大，沿裂隙面面剪切破壞的的面積就越大大，土體強度度就越低。不同直徑試樣樣的未飽和無側(cè)限限抗壓試驗顯示，無側(cè)限限抗壓強度隨隨直徑的增大大而減少，但但某一直徑后后，強度趨于于恒定。這是是的強度可認(rèn)認(rèn)為是土體的的強度。無側(cè)限抗壓強強度隨試樣直直徑變化曲線線南陽、邯鄲地地區(qū)膨脹土強強度與體縮率率的關(guān)系②強度與脹縮等等級的關(guān)系膨膨脹等等級越強，則則裂隙越發(fā)育育、顆粒定向向度越高，強強度越低。③殘余強度土類地名含水量（%）干重度（kN/m3）Cr（kpa）φr（°）平均值灰褐色膨脹土朱營21.716.31919.3Cr=19kpaφr=18.8莊子22162417.7郭莊23.9161418.8棕黃色膨脹土十八里崗17.717.21518.8Cr=14kpaφr=16.1圣懷楞20.716.8016.7構(gòu)林25.815.51515.6海云寺31.513.61213.4灰白色膨脹土海云寺25.715158.0Cr=11kpaφr=10.2十八里崗27.81559.1鎮(zhèn)平25.215.81314.0一定有效法向向應(yīng)力作用下下，土體的殘殘余強度取決決于粘土礦物的成成分、粘粒含含量和體系的化學(xué)特特性，試驗顯顯示，cr一般都較小或或為零。所以以這些因素只只對φr影響顯著。南陽膨脹土殘殘余強度南陽膨脹土室室內(nèi)直剪殘余余強度與峰值值強度的比為為：強膨脹土cr=0.11cp，φr=0.53φφp中等膨脹土cr=0.8cp，φr=0.7φφp弱膨脹土cr=0.63cp，φr=0.77φφp試驗表明，峰峰值強度與殘殘余強度的差差值隨膨脹程程度的減弱而而減小，c值變化沒有規(guī)規(guī)律性。2）特殊條件下下膨脹土的抗抗剪強度①反復(fù)剪切作作用下的強度度（飽和固結(jié)結(jié)快剪）以70%峰值強度的剪剪力，對灰褐褐色膨脹土進(jìn)進(jìn)行反復(fù)剪切切試驗，在反反復(fù)剪切100次后，剪切位位移增量逐漸漸減少，250次后，剪切位位移基本穩(wěn)定定。上述條件下，，土的抗剪強強度略有提高高增加5%～13%。但如剪切荷荷載超過80%的峰值強度，，則抗剪強度度就會削弱。。南陽灰褐色膨膨脹土反復(fù)荷荷載剪切位移移土名ω%γdKN/m3常規(guī)法強度反復(fù)剪切強度C(kpa)Ф(°)C(kpa)Ф(°)灰白色膨脹土24.516.46923.37425.1灰白色膨脹土27.015.35713.06914.6棕黃色膨脹土18.617.44225.65328.4灰褐色膨脹土24.116.34523.35324.2南陽膨脹土反反復(fù)剪切的抗抗剪強度②反復(fù)脹縮強度度反復(fù)脹縮試驗驗顯示，前兩兩次干濕循環(huán)環(huán)對比，強度度衰減17%～22%，第三次循環(huán)環(huán)則強度趨于于穩(wěn)定，其值值介于峰值強強度與殘余強強度之間。③長期強度（采采用單剪流變變儀）對于抗剪強度度的時間效應(yīng)應(yīng)非常顯著的的強膨脹土，，一般認(rèn)為應(yīng)應(yīng)以長期強度度作為強度參參數(shù)的取值標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，而不能能用峰值強度度。中線工程膨脹脹土流變試驗驗成果顯示：：長期強度略略高于殘余強強度，約為峰峰值強度的0.85左右。考慮時時間效應(yīng)時，，抗剪強度可可用試驗的飽飽和固結(jié)峰值值強度乘以0.75～0.85的折減系數(shù)。。土名ω%γdkN/m3σvkpa長期強度破壞強度ΦL/Φf%f3cLΦLτfcfΦfkpakpa°kpakpa°灰白色膨脹土31.115.14920812.0241014.18529.415.298263329.815.1196496128.515.82946879灰白色膨脹土32.315.049191011.5281513.38628.115.898263532.714.7196506035.714.32946680棕黃色膨脹土26.815.949201012.5221515.08325.516.298324125.316.4196537123.516.629472893）膨脹土抗剪剪強度選取探探討《水利水電工程程地質(zhì)勘察規(guī)規(guī)范》（GB50287-2008）附錄D第D.0.1的11條規(guī)定：“具有流變特性性的強、中等等膨脹土，宜宜取流變強度度作為標(biāo)準(zhǔn)值值；弱膨脹土土……，可以峰值強強度小值平均均值作為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值”。存在的問題：：1、尺寸效應(yīng)2、抗剪強度降降低的影響因因素3、實際工作中中，進(jìn)行大量量的長期強度度試驗比較困困難4、設(shè)計邊坡過過緩、馬道過過寬抗剪強度的影影響因素：（（宏觀和微觀結(jié)結(jié)構(gòu)、礦物成成分和化學(xué)成成分、含水量量、結(jié)核）含水量：受地地下水、大氣氣降水、地表表水的控制，，含水量反復(fù)復(fù)變化導(dǎo)致強強度的降低。。1、除近地表土土體裂隙發(fā)育育，一般呈弱弱～微透水性性外，膨脹土土滲透系數(shù)小?。╧=i×10-9cm/s～i×10-6cm/s)，但土體中存存在地下水，，須考慮水對對強度的影響響。2、大氣影響深深度4～5m，急劇影響深深度1.5～2m。3、大氣影響深度度以下，膨脹脹土的含水量量主要受地下下水的影響。。4、即使有含水水量的變化，，變化幅度小小，上覆土體體的重量對膨膨脹的發(fā)生有有限制作用。。5、土體強度降降低主要發(fā)生生在地表5m范圍內(nèi)。結(jié)核：膨脹土中常常分布有鈣質(zhì)質(zhì)結(jié)核、鐵錳錳質(zhì)結(jié)核，其其中鈣質(zhì)結(jié)核核一般粒徑2～20cm，有時富集成成層，含量一一般6%～40%。當(dāng)其含量超過過20%時，在土中起起著骨架的作作用，提高土土體強度，增增強邊坡的穩(wěn)穩(wěn)定性。膨脹土抗剪強強度的選取原原則1、以室內(nèi)試驗驗為主、現(xiàn)場場試驗作為對對比。2、考慮尺寸效效應(yīng)進(jìn)行打折折，c為0.5～0.7、Φ為0.7～0.8。3、考慮含水量量變化對強度度降低的影響響，分帶提出出抗剪強度。。大氣急劇影響響帶：0-2m，殘余強度其余的大氣影影響帶：2-5m，飽和快剪強強度×折減系數(shù)大氣影響帶底底界—地下水面：天天然固結(jié)快剪剪強度×折減系數(shù)地下水面以下下：飽和固結(jié)結(jié)快剪強度×折減系數(shù)4、結(jié)核富集層層強度可適當(dāng)當(dāng)提高。5、結(jié)構(gòu)面強度度單獨考慮。。（三）膨脹土土（巖）快速速判別方法1、膨脹土勘察察的局限性膨脹巖（土））地質(zhì)條件復(fù)復(fù)雜，巖性、、膨脹性、裂裂隙發(fā)育特征征等變化頻繁繁，受勘察階階段、勘察精精度及勘察手手段等因素影影響，邊坡（或基坑坑、路塹）開挖后的地質(zhì)質(zhì)條件可能會會出現(xiàn)較大的的變化，特別別是中-強膨脹巖夾層層、長大裂隙隙、順傾結(jié)構(gòu)面面等在開挖前難難以查清。2、膨脹性等級級鑒別的緊迫迫性工程動態(tài)信息息法施工，需需要根據(jù)實際際施工開挖揭揭露的膨脹巖巖土體膨脹性性、裂隙及夾夾層發(fā)育特征征、地下水情情況等及時作作出穩(wěn)定性分分析判斷，需需要快速判別別膨脹等級，，并據(jù)此及時時對設(shè)計方案案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)調(diào)整，避免膨膨脹巖暴露后后受大氣影響響。背景和必要性性膨脹土判別標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)具膨脹潛勢具中(強)膨脹潛勢≥33%≥33%膨脹土（巖））地層和工程程地質(zhì)段等級級劃分原則2009年4月24至25日，國務(wù)院南南水北調(diào)辦公公室專家委員員會在北京開開會專題討論論膨脹土膨脹脹等級劃分標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。會議認(rèn)認(rèn)為1/3劃分原則是比比較合理的，，同意作為膨膨脹土處理措措施方案選擇擇的基礎(chǔ)依據(jù)據(jù)。具體判別標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)為：根據(jù)各渠段邊邊坡的膨脹性性的試驗成果果，具膨脹潛潛勢試驗組數(shù)數(shù)占總組數(shù)的的比例≥33%，則判為膨脹脹土（巖）段段。首先依強強膨脹潛勢試試驗組數(shù)所占占具膨脹潛勢勢試驗組數(shù)的的比例≥33%劃分為強膨脹脹土（巖）段段，然后中等等以上膨脹潛潛勢試驗組數(shù)數(shù)所占比例≥33%劃分為中等膨膨脹土（巖））段，其余劃劃分為弱膨脹脹土（巖）段段。膨脹性試驗總總組數(shù)具膨脹潛勢具中(強)膨脹潛勢（三）膨脹土土（巖）快速速判別方法1、地形地貌和和地層巖性山前和盆地邊邊緣的丘陵、、崗地、河流流二級及二級級以上階地。地形較平緩，，無明顯自然然陡坎膨脹土（巖）的顏色在一定定程度上反映映了結(jié)構(gòu)和成成因。棕紅色富含高價鐵氧氧化物（Fe2O3），反映氧化化環(huán)境及濕熱熱的氣侯條件件；灰綠色、灰白白色富含F(xiàn)eO及CaO，反映還原環(huán)環(huán)境及寒冷氣氣侯條件。膨脹土（巖）外觀顏色還與與礦物顏色、、氧化物、地地下水作用及及風(fēng)化作用有有關(guān)。譬如，，在棕紅色膨膨脹巖裂隙內(nèi)內(nèi)往往有灰綠綠色斑塊、條條帶或網(wǎng)紋等等次生構(gòu)造（（如圖），顯顯示斑雜色。。緩傾結(jié)構(gòu)面上上的灰綠色條條帶膨脹土快速鑒鑒別技術(shù)——色譜鑒別1、膨脹土膨脹性與外觀顏色有關(guān)聯(lián)性性通過對河南段段膨脹巖土系系統(tǒng)的取樣，，對原始樣品品進(jìn)行高清淅淅度的照相，，再進(jìn)行自由由膨脹率試驗驗，建立自由由膨脹率與土土的外觀結(jié)構(gòu)構(gòu)、顏色一一一對應(yīng)關(guān)系，，形成試紙一一樣的膨脹巖巖土等級鑒別別圖片。2、通過建立膨脹脹巖土的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)色譜通過對色譜的的方法確定大大致膨脹率，，從而判別其其膨脹潛勢。?；揖G色粘土巖巖δef=103%灰綠色粘土巖巖-δef=95%灰綠色粘土巖巖-δef=95%灰綠色粘土巖巖-δef=100%63+649棕黃雜灰綠粘粘土巖δef=51%63+696-1-棕黃雜灰綠δef=51%63+958-7-棕黃雜灰綠δef=50%64+090--11-棕黃雜灰綠粘粘土巖δef=56%SH63+993-棕紅色粘土巖巖δef=61%SH64+150--13-棕黃色粘土巖巖δef=67%SH64+493灰白雜棕黃泥泥灰?guī)rδef=26%SH64+496-10-灰白雜雜棕黃黃泥灰灰?guī)rδef=17%禹長一一標(biāo)膨膨脹巖巖顏色色與膨膨脹等等級（三））膨脹脹土（（巖））快速速判別別方法法3、土體體結(jié)構(gòu)構(gòu)特征征及包包含物物判別別土體裂裂隙極極為發(fā)發(fā)育，，裂隙隙面光光滑，，常有有擦痕痕，裂裂隙中中多充充填有有灰綠綠粘土土條帶帶——中強膨膨脹土體裂裂隙不不發(fā)育育、或或裂隙隙面粗粗糙——弱膨脹脹土體中中包含含較多多的鈣鈣質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)（（15%以上））——非膨脹脹土體外外觀結(jié)結(jié)構(gòu)類別土體干裂后外觀結(jié)構(gòu)特征不膨脹失水干燥后未開裂或僅有少量的裂紋弱膨脹失水干裂成5cm以上碎塊中等～強膨脹失水后開裂嚴(yán)重呈1cm左右的小碎塊膨脹土土快速速鑒別別技術(shù)術(shù)——4、失水后后干裂裂情況況判別別類別崩解特征及重量變化非膨脹浸泡水中10小時以上巖塊完整、不崩解，重量增加小于10%弱膨脹泡水后，有少量剝落，數(shù)小時后巖塊開裂成1cm的較硬碎塊或片狀，手可捍碎，重量增加10%以上中等膨脹泡水后，1～2小時崩解為散土狀碎片，碎片較軟，重量增加30%～50%強膨脹泡水后，即刻劇烈崩解，約半小時后軟化呈泥糊狀，水渾濁5、按崩解解特征征分類類以10cm左右的的新鮮鮮土（巖）塊浸入入水中中的崩崩解反反應(yīng)來來判別別類別裂隙發(fā)育特征長度大于0.5m裂隙發(fā)育頻度（條/m）弱膨脹裂隙不發(fā)育或隱匿微裂隙，延展長度大于0.5m裂隙很少發(fā)育＜1條中等膨脹延展長度大于0.5m裂隙一般發(fā)育1～5條強膨脹延展長度大于0.5m裂隙很發(fā)育5～10條膨脹土土快速速鑒別別技術(shù)術(shù)——6、按新開挖挖土體體裂隙發(fā)發(fā)育特特征判別緩傾角角裂隙隙中傾角角裂隙隙裂隙間間距5～15cm，中傾傾角禹州二二標(biāo)段段強膨膨脹土土（巖巖）的的長大大裂隙隙（三））膨脹脹土（（巖））快速速判別別方法法通過對對膨脹脹土地地貌、、地層層巖性性、土土體顏顏色光光澤、、結(jié)構(gòu)構(gòu)及包包含物物、失失水后后干裂裂情況況、浸浸水后后崩解解速度度、原原狀土土體裂裂隙發(fā)發(fā)育特特征鑒鑒別，，可以以快速速確定定膨脹脹土膨膨脹等等級，，方便便支持持信息息動態(tài)態(tài)設(shè)計計施工工。現(xiàn)場應(yīng)應(yīng)用時時，按按照先先簡單單方法法、后后復(fù)雜雜綜合合判斷斷的原原則進(jìn)進(jìn)行判判別。。由于膨膨脹土土（巖巖）的的不均均一性性，顏顏色及及結(jié)構(gòu)構(gòu)特征征復(fù)雜雜多變變，對對于關(guān)聯(lián)聯(lián)性不不強的的，可可在現(xiàn)現(xiàn)場判判別的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，分段段、分分層、、分部部位取取樣送送實驗驗室做做檢測。。小結(jié)（四））膨脹脹土邊邊坡破破壞形形式1、滑