安徽膨胀土的微观结构与其工程性质的关系研究
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验一、背景介绍膨胀土是指在水浸湿或者干湿循环作用下，土壤体积发生变化的土壤，这种土壤在干燥时会收缩而在湿润时会膨胀，这种特性主要是由于含有粘粒的土壤在湿润时吸水膨胀，在干燥时失水而收缩所引起的。
膨胀土的独特性使得其工程应用具有一定的复杂性，需要对其膨胀变形以及渗透性进行规律性的测试，以指导实际工程应用。
二、膨胀土的胀缩变形膨胀土的胀缩变形是指膨胀土在湿润与干燥交替的环境条件下，土壤体积发生变化的过程。
在湿润条件下，膨胀土吸水膨胀，土壤体积增大；而在干燥条件下，膨胀土失水并收缩，土壤体积减小。
这种反复的膨胀与收缩过程会对土体的力学性质、强度特性以及结构稳定性产生一定的影响，因此需要进行定量的测试与分析。
膨胀土胀缩变形的主要原因是土壤中吸附的水分随湿润与干燥周期不断变化，使得土壤颗粒之间的间隙随之变化，从而引起土体体积的变化。
除了水分的吸附与脱附外，胀缩变形还受到土壤结构、颗粒大小分布和温度等多种因素的影响。
因此在进行膨胀土胀缩变形测试时，需要综合考虑这些因素，以获得准确的测试结果。
三、膨胀土的渗透性规律试验膨胀土的渗透性规律试验是指通过实验测试，确定膨胀土在一定渗流条件下的水分渗透特性，包括水分透过速率、渗透系数等参数。
膨胀土的渗透性特性直接关系到其在工程应用中的抗渗性能，因此是十分重要的一项试验。
在进行膨胀土的渗透性规律试验时，通常采用的测试方法有常定压力法、定水头法、恒流法等多种方法。
不同的测试方法适用于不同的土壤类型和工程条件，可以综合选择适用的测试方法。
在进行膨胀土的渗透性规律试验时，需要控制好试验条件，如控制好试验用水的温度、水头、压力以及土体的固结状态等因素，以保证获得准确的试验结果。
通过这些试验可以得到膨胀土的渗透性参数，为工程设计提供重要参考依据。
四、结语膨胀土的胀缩变形以及渗透性规律试验对于膨胀土的工程应用具有重要的意义。
通过对膨胀土的胀缩变形与渗透性进行规律试验，可以为工程设计、施工及性能评价提供重要的依据。
安徽省江淮地区膨胀土的工程性质研究
安徽省江淮地区膨胀土的工程性质研究3Study on engineering propertie s of expansive soil inYangtze 2Huaihe region of Anhui province王国强(合肥工业大学资源与环境科学系,230009)中图法分类号 TU 443作者简介 王国强,男,1952年生,副教授,合肥工业大学资源与环境科学系岩土工程教研室主任。
主要从事岩土工程方面的教学和研究。
1 膨胀土的分布及主要工程问题 Ξ合肥市是我国膨胀土覆盖的典型地区之一。
70年代以来对合肥膨胀土做了大量的科学研究工作。
笔者根据多年的工程实践并综合前人的研究资料,对我省江淮地区的膨胀土的分布、野外特征及主要工程性质进行研究。
安徽省江淮之间,东至天长市,西到霍邱县的广大地区的二级及二级以上阶地或岗地上广泛分布着具裂隙、胀缩性和超固结性的硬塑至坚硬状态的晚更新世冲洪积粘土(图1)。
图中阴影部分为膨胀土覆盖区图1 安徽省江淮地区膨胀土的分布Fig.1 Distribution of expansive soil in Y angtze 2Huaihe re 2gion ,Anhui province本区属亚热带湿润季风气候,一年中的降水量呈季节性分配。
如合肥市年降水量933mm ,其中春夏季降水677mm ,占全年降水量的6811%。
由于雨季与旱季以及气温、季风的变化而产生地基土含水量的变化,由此引起的胀缩作用造成土体运动。
膨胀土覆盖区往往是“雨时流不歇,天旱开大裂”。
地下水埋深一般都大于5～10m 。
野外观察表明,最大的季节温度变化在015～115m 以内。
长观资料说明本区膨胀土变形活动带深度约为310m [1]。
其中变形活动急剧带为1150m ,其变形量达总变形量的8513%。
在周期性、长期的胀缩作用下,常引起轻型建筑物、挡土结构、公路路基的变形、开裂或边坡滑移。
确定膨胀土影响深度的实际意义在于可根据场地条件、选择合理的建筑物基础埋深,消除膨胀土地基对建筑物的危害。
膨胀土的工程特性胀缩性超固结裂隙.
1、膨胀土的定义膨胀土是在自然地质过程中形成的一种具有多裂隙和显著胀缩特性的特殊性粘土。
膨胀土是一种对于环境变化，特别是对于湿热变化非常敏感的土，其反映是发生膨胀和收缩，产生膨胀压力。
2、膨胀土的主要物理力学特征⑴粒度组成中，通常黏粒（d＜2μm ）含量不大于30%.⑵粘土矿物成分中，伊利石和蒙脱石等亲水性矿物占主导地位。
⑶土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土体干燥失水时，体积收缩并形成收缩裂缝，反复的干缩湿胀，使土中的裂隙发育，不仅破坏土体的连续性和完整性，而且也形成了地表水浸入的通道，同时水的浸入又加速了土体的软化及裂隙生成。
（裂隙性）⑷膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生，导致土的强度衰减。
（强度衰减性）⑸多数属于液限大于50%的高液限土。
⑹超固结性：膨胀土在沉积过程中，在重力作用下逐渐堆积，土体将随着堆积物的加厚而产生固结压密。
由于自然环境的变化和地质作用的复杂性，土在自然界的沉积作用并不一定都处于持续的堆积加载过程，而是常常因地质作用而发生卸载作用。
膨胀土在反复胀缩变形过程中，由于上部荷载（土层自重）和侧向约束作用，土体在膨胀压力作用下反复压密，土体表现出较强的超固结特性。
这种超固结与通常的剥蚀作用产生的超固结机理完全不同，是膨胀土由于含水率变化引起的膨胀压力变化产生的，是膨胀土特有的性质。
3、工程建设中的膨胀土问题⑴在天然状态下，膨胀土通常强度高，压缩性低，在地面以下一定深度取样时难以发现宏观裂纹。
但一旦在大气中暴露，含水率发生变化时，很快出现大大小小的裂纹，土体结构迅速崩解，透水性不断增加，强度迅速减小直至为零。
膨胀土边坡在极缓的情况下发生滑动。
“逢堑必滑，无堤不塌”。
“晴天一把刀，雨天一团糟”、“天晴张大嘴，雨后吐黄水”是膨胀土强度特性和胀缩性规律的高度写照。
⑵膨胀土素土作为堤坝回填土时，因其干密度与含水率关系非常密切，很难压实，压实质量难以控制。
若碾压质量不好，在运行过程中，填土含水率增加时土体极易产生膨胀变形，含水率降低也会在土体中产生干缩裂隙，使土体渗透性变化，外界水分极易进入。
膨胀土的微结构特性研究
黄 兴 周 等 ：膨 胀 土 的微 结 构 特 性 研 究
・ ７・ ５
膨 胀 土 的微 结 构 特 性研 究
黄 兴 周 阮 永 芬
（ 昆明理工大学建筑工程学 院土木工 程系 云南昆明
王
赭
６０ ２ ）（ ５ ２４ 云南省 电力设计 院）
分析 。 ２ 膨 胀 土 的 微 结构
此呈平行层状排列结构 ，具有高 度的定 向性 。 （ ）单元体与单 元体之 间 ，呈 现 出面一 面接触 、 ４ 面一边接触 和面一边一角接触 多种形式 的组合 ，它们 之 间胶 结 连结 弱 ，孔 隙 、裂 隙发 育 ，形 成 各 种 结构
摘
要
提 出膨胀 土的工程特性是 由其微观结构和水的作 用共 同决定 的，特别是水 的作 用 ，在很
大程度上起控制作 用。通过对 小龙 潭电厂膨 胀土特性进行分析 ，表 明其具有 高的膨胀潜势 ，但却没有 高的胀 缩性 ，这是 因为膨胀 土没有 受到过水的作用 ，只有很 少的裂 隙，土块不 易大量吸水膨胀。 关键词 膨胀 土 微 结构 工程 性质
工 程性 质 。在 此 ，结 合 小 龙 潭 电 厂 膨 胀 土 试 验 报 告 ，分析水和微观特性对膨胀土工程性 质的影 响。 ３ １ 膨胀土基本性质 ． 小龙潭 电厂膨胀岩 、土从岩性 分为残坡积粘 土和 三迭 系火把 冲粘土岩 ；从风化程度上又将火把 冲粘 土 岩划分为全风化 、强风化和 中风化粘土岩 三种 。这
胀裂 。
（ ）膨胀 土 的膨 胀 势 随 微 观 结 构 的 密 实 程 度 、 ７ 卷 曲片 ，膨胀 土的微结 构是膨胀 土胀 缩的主要影 响
因素 ，它决 定着膨胀 土的膨胀势 。此外 ，膨胀土 的微 结构还影 响 着膨 胀 土 的胀 缩性 、多裂 隙性 和超 固结 性 。而胀缩性 、裂 隙性和超 固结性是相互联 系又相互 影响 的。胀缩性是膨胀土 的内因 ，由于胀 缩变形引起 裂隙 的发展 ，裂 隙的产生 为水 的入侵 提供通道 ，水侵 入后 引起下部土 的胀缩变形 ，进一 步产 生裂隙 ；裂 隙 性是关键 因素 ，只有裂隙存在 ，才能产 生进一 步 的胀 缩变化 ；超 固结性促使 了胀缩加快变化 。
浅析膨胀土快速判别-分类的工程指标
浅析膨胀土快速判别\分类的工程指标摘要：鉴于以往的规范、规定和条例中存在的不足之处，本文简要分析了膨胀土分类的意义、原则和评价指标。
阐述原因并提出建议的评价指标，既全面反映土的成分和结构的影响又能消除土的天然湿度和密度状态的影响。
关键词：膨胀土；评价指标；分类原则Abstract：Inadequacies exist in the past because of the norms, rules and regulations。
This article analyzes the meaning of expansive soil classification, principles and evaluation indicators briefly. Explain why and make recommendations on the evaluation index, both reflect the soil composition and structure fully but also to eliminate the natural soil moisture and density of states of expansive soil.Key words: Expansive soils, Evaluation indicators, Classification principles 1．概述膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩开裂的特殊高液限黏土。
多呈坚硬或硬塑状态,强度一般较高,具有漫水强度衰减,干缩裂隙发育的特性。
如果对膨胀土的特性缺乏了解,或在设计和施工中没有采取必要的措施,当利用其作为建筑物地基时,则会给建筑物造成危害,尤其对三至四层以下的低层轻型建筑带来极大危害,并且不易修复。
我国是世界膨胀土分布最广、面积最大的国家之一，广泛分布于滇、桂、黔、鄂、冀、豫、鲁、晋、川、陕、皖等10 多个省和自治区。
膨胀土性状及有关的工程问题
2。膨胀土地区出现的地质灾害
⒈冲沟（雨淋沟） 陶岔引丹干渠
⒉蠕变-浅层滑动早期（美国）
⒊浅层滑坡
主要发生在大气影响深度 范围内（2m左右），并 主要受胀缩裂隙控制
南阳白桐干渠滑坡
南友路膨胀土路堑k134段滑坍
4。深层滑坡 陶岔渠首滑坡
深层滑动主要由软弱结构面或软弱 带控制，在地下水的作用下，土体 软化导致大规模的滑坡破坏 。
人们早期发现的膨胀土问题，最明显的是房屋地基的不均匀隆胀和下陷带来的 房屋开裂和倒塌。这主要是胀缩性的祸害，这种祸害也表现在水渠边坡的破坏。
图1 加利福尼亚州，弗灵脱-克恩渠道中 一段未经衬砌的土坡的滑动
又如，在南水北调中线工程总干渠上有300多Km长的渠道位 于膨胀土地区，无疑会给工程建设带来不少麻烦。事实上， 早在70年代初，在南阳陶岔引水渠的开挖施工中，就曾在膨 胀土层中发生过13处大滑坡。 上述的大滑坡，并未都在边 坡较陡的区段发生，有一些是在1：6的平缓渠坡上出现的， 说明放缓边坡并不能解决膨胀土边坡稳定问题，因为膨胀土 边坡的破坏机理与一般土坡失稳的情况不尽相同。 该工程主要采用支挡加固的方法以稳定边坡，不仅耗费了 大量资金，也影响工程的进度。但近年发现滑坡仍有发生。
Km
渠坡高度：
以小于 10m 为主，局部渠段 挖深 15m ~ 30m ，最大挖深达 49m。
膨胀岩 膨胀土
强
中等
弱
4.膨胀土的‚三性‛
膨胀土的特殊性质分析起来可以归纳为人们常说的三个方面，即胀缩 性，裂隙性和超固结性，膨胀土的工程问题往往主要由这‚三性‛引起 的。 初期的研究大多集中在膨胀土胀缩性研究以及它的分类指标和一些特 殊的土性试验方法方面。此外，对导致胀缩性的细观、微观解释（如矿 物成分、胶结物的性质以及结构与排列等）也作过一定的研究。但随着 工程的大规模开展和研究的深入，边坡的稳定问题更加引起人们的注意。 就膨胀土的边坡（尤其是开挖边坡）而言，膨胀土的另外两个特性， 裂隙性和超固结性的影响更大，尤其是裂隙性的问题。因此对膨胀土裂
膨胀土工程特性试验研究
膨胀土工程特性试验研究膨胀土是一种含有强亲水性蒙脱石矿物，具胀缩性、多裂隙性和超固结性的特殊类土。
早在20世纪30年代，我国地质学家从土壤学和地层学的观点，曾对“成都黏土”和晋东南“紫色岩系”等膨胀岩土作了研究。
50～60年代，成渝铁路、太焦铁路和成昆铁路施工期发生膨胀土滑坡，湖北丹江口库区郧县新城遭受膨胀土的破坏，史淠杭灌区渠道开挖中也碰到膨胀土的威胁。
因此，在对膨胀土工程实践中积累了许多经验。
70年代以来，特别是90年代以来，我国建筑、铁路、水利、冶金和交通等部门开展了比较系统的膨胀土试验研究，包括室内试验、原位测试与长期观测，以及地基、边坡、洞室等工程的治理，获得了丰富的研究成果和工程实践，并相继召开了全国和国际膨胀土或非饱和土学术会议。
本章介绍了近几年在膨胀土的胀缩特性、土-水特征曲线、抗剪强度特性和改良处治等方面的室内试验研究成果。
第一节膨胀土的胀缩特性一、膨胀变形规律徐永福和缪林昌通过室内膨胀土土样的膨胀试验，研究不同击实膨胀土土样在不同压力作用下膨胀变形与土样初始含水率、干密度的关系，总结膨胀土的膨胀变形规律。
1.试验方法、膨胀变形试验在轻便固结仪上进行，控制膨胀土样不同的是初始含水率w击实干密度ρd和土样膨胀时所受的压力p。
压力是在试验前一次加上的，加压稳定后即可浸水膨胀。
水从土样底部单向浸入，试验过程中，尽量保持水面高度不变，以防止水面高度的变化对浸水速率的影响。
在环刀与土样间抹了少许黄油，以克服因环刀与土样之间的摩擦造成土样的不均匀膨胀变形。
膨胀变形结束后，土样达完全饱和状态。
2.膨胀变形随时间变化规律图3-1（a）和图3-1（b）表示初始含水率相同而干密度不同的膨胀土在不同压力下的膨胀变形随时间变化的规律。
从中看出：①压力抑制了水的浸入，抑制了膨胀变形量；②膨胀变形的初始速率受压力的影响不明显；③干密度对膨胀变形的初始速率影响较明显，干密度越大，初始膨胀变形速率越小；反之，干密度越小，初始膨胀变形速率就越大。
膨胀土微观结构的研究现状与展望
物（ 主要是蒙脱 石 、 利石 、 伊 高岭 石等 ） 成 ， 组 是一 种 吸水 膨 胀， 失水 收缩 开 裂 ， 能 反 复胀 缩 变 形 的 高 塑性 黏 土 。表 并 １ …列 出了我 国部分地区膨胀土的主要 矿物组成成分 。
表 １ 中国 部 分 膨胀 土地 区的 矿 物 成 分 表 （ ） ％
膨 胀土的研究 有两 大研 究方 向， 即定 性 研 究 和 定 量 研 究 。定 性 研 究 主要 包 括 微 结 构 模 型 的建 立 和 描 述 ， 体 形 态 具
５ ０
微观结构定量测试具有重要的意义 ， 尤其 是对土 中扁平黏土
矿 物 颗 粒 定 向排 列 进 行 的 定 量 测 定 ， Ｂｉｄｅ （９ ３ ， ｒ 如 ｒ ｌｙ １５ ） Ｍａ— ｎ
ｔ （ ９ ２ ９ ０） Ｆ ｉ ａ （ ９ ３） Ｈ ｉ １ ６ ，１７ ， ａ ｂ ｉ １ ４ ， ｏ（ ９ ７） Ｋ ａｓ ｅｇ ｎ ｒ ｍ １ ４ ， ａｒｂ ｒ （ ９ ９ ， ｉ ｅｍａ １ ５ ） Ｓｌ ｒ ｎ和 Ｂ ｔｓ １ ６ ） Ｏ ｏ １ ６ ） Ｔ ｈｌｎ ｏ ｖ ａ （ ９ ０ ， ｄ ｍ（ ９ ７ ， ｅ ａ ｋ ｅ ｅ
高 岭 石 ｌ ２ ｌ ｌ ２ ２ ３ ２ ２ ２ ２ ０ ７ ０ Ｏ一 ９ ｌ ６ ３ ９ ９ ４ ３ ５
２ ０
（） ３ 透射 电镜 （ Ｅ 。现在 常用 的透射 电子 显微镜 可 Ｔ Ｍ） 以直接 观察 到单个黏土片 的形态和特征 ， 甚至在超 薄片 中可 以观察 到准 晶体 结构 ， 缺点 是 不能 观察 到天 然结 构 的样 其 品， 后来发展的复模技术也 相当复杂 ， 不易掌握 。 除上述 三种 主要方法外 ， 数字化 图像 处理技术 也是膨胀 土微观结构研究 （ 尤其 是在其 定量化研 究分析方 面 ） 不可或
膨胀土的性质
膨胀土的性质、矿物成分成因与分布特征及其野外识别方法一、膨胀土的性质膨胀土是一种具有特殊性质的粘土，其名称源于具有吸水膨胀和失水收缩的特性。
这种土壤在含水量变化时，体积会发生明显的改变。
当土壤吸收水分时，其体积会增大，而当土壤失去水分时，其体积则会缩小。
这种特性使得膨胀土在干燥和湿润状态下的稳定性较差，容易发生形变。
膨胀土的另一个重要性质是其高压缩性。
在承受压力的情况下，膨胀土的体积会明显缩小，这种压缩性在土壤排水不良或含水量较高时尤为明显。
这一特性使得膨胀土在承受荷载时容易发生沉降，对建筑物的基础和结构稳定性造成影响。
此外，膨胀土还具有显著的裂隙性。
在干燥或受压状态下，膨胀土容易产生裂隙，这些裂隙在土壤吸水或受潮时可能扩大，导致土壤结构的破坏和强度的降低。
二、膨胀土的矿物成分成因膨胀土的矿物成分主要是由蒙脱石、伊利石等粘土矿物组成。
这些粘土矿物具有较高的吸水性和膨胀性，在遇到水时，其体积会发生明显的改变。
此外，这些粘土矿物还具有较高的分散性和敏感性，容易受到外部环境的影响而发生性质的变化。
膨胀土的成因主要与地质时代的沉积环境、气候条件和地质作用有关。
在沉积过程中，富含粘土矿物的泥沙在干旱或半干旱的气候条件下形成膨胀土层。
随着地质时代的变迁，这些土壤层受到不同的地质作用和温度压力的影响，进一步形成了不同类型的膨胀土。
三、膨胀土的分布特征膨胀土在全球范围内都有分布，主要集中在干旱和半干旱地区以及部分季风气候区。
在中国，膨胀土主要分布在东北、华北、西北和西南等地区。
这些地区的地理环境、气候条件和地质构造为膨胀土的形成提供了有利条件。
膨胀土的分布特征与地形、地貌、气候条件和地质构造等因素密切相关。
在地理上，膨胀土常常分布在山前平原、盆地边缘、丘陵低山区等地形区，这些地区的地质构造较为复杂，多为新生代沉积层。
此外，膨胀土还常常与其它工程地质问题如滑坡、崩塌等相伴而生，对工程建设和地质环境带来潜在的危险。
《安徽地质》第21卷总目次
撒哈拉地台霍嘎地 区某金矿 地质特征 ………………………………… …．
… … … … … … … … … …
章贤能 ， 李德成， 王拥军 ． 诚 ， 曹 李友恒（４ ） １３
安徽膨胀土的微观结构与其工程性质的关系 研究． 荣， 叶昆 崔可锐 ７） （４
地矿经济
安徽省蚌埠市城隍庙铁矿地质特征及找矿标志…………………………． ．
… … … … … … … … … … … … … … … … … … ．
安徽铜陵狮子山矿 田矿床形成机理探讨 … … … … … … 储国正（ ｌ ） １４ 安徽铜陵矿集区矿床勘查 与地质研究新进展 …………… ………………．
… … … …
在月山岩体利用大地音频电磁测深（ Ｓ ＭＴ） ＣＡ ｝ 去寻找深部隐伏矿体的
淮南煤矿三维地震勘探技术应用 与效果 …………… 彭苏萍． 亮 ９ ） 袁 （ ５
三维地质模拟在深部找矿勘探中的应用 …………… ……………………．
宋如晟 ， 鸣， 钟 涂建球（２ ３）
… … … … … … … 一
周涛发， 峰， 袁 张明明 ， 李晓晖， 李修钰 ， 贾
１０ ０）
安徽 省青阳县高家螃钨、 钼矿床矿石物质组成及其赋存状态 …………． ．
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 一
／
２ １年 ９ （ ２ 卷 第 ３ ） ０１ 月 第 ｌ 期
国土资源管理 地质工作项 目进展滞后 现象分析及对策建议……………………………
… … … … … … … … … … … … … … … … … … …
合肥市绿地国际花都高层建筑物的沉降观测 …………… …．孙晓雯（１） ． ３２
膨胀土干湿循环效应与微观机制研究
膨胀土干湿循环效应与微观机制研究一、本文概述膨胀土是一种特殊的黏性土，其独特的体积变化特性使得它在工程应用中具有重要的研究价值。
本文旨在深入探讨膨胀土在干湿循环作用下的效应及其微观机制，以期为解决膨胀土地区的工程问题提供理论依据。
文章首先介绍了膨胀土的基本特性，包括其成因、分类、分布和工程特性等。
随后，重点分析了干湿循环对膨胀土的物理性质、力学性质及微观结构的影响，探讨了膨胀土在干湿循环作用下的变形规律。
在此基础上，文章通过一系列室内外试验，深入研究了膨胀土干湿循环效应的微观机制，揭示了膨胀土体积变化的内在原因。
文章总结了膨胀土干湿循环效应的研究成果，并提出了相应的工程应用建议，以期为膨胀土地区的工程建设提供有益的参考。
二、膨胀土干湿循环效应膨胀土作为一种特殊的土类，其最显著的特征是在吸水和失水过程中发生的显著体积变化。
这种变化不仅影响了土的工程性质，还可能对建筑物和基础设施的安全稳定性造成威胁。
因此，研究膨胀土在干湿循环下的效应具有重要意义。
在干湿循环过程中，膨胀土的体积变化主要表现为吸水膨胀和失水收缩。
当膨胀土处于湿润状态时，土颗粒间的水分增加，使得土颗粒间的距离增大，导致土的体积膨胀。
相反，当膨胀土失水时，土颗粒间的水分减少，土颗粒间的距离减小，导致土的体积收缩。
这种周期性的体积变化不仅会导致土的密度、孔隙率和渗透率等物理性质的改变，还会引起土的力学性质的变化。
在干湿循环过程中，膨胀土的力学性质也会发生显著变化。
由于体积的变化，土的抗剪强度、压缩模量和变形模量等力学指标都会受到影响。
特别是在反复干湿循环下，土的抗剪强度会逐渐降低，土的压缩性和变形性会增加，使得土的稳定性降低。
干湿循环还会对膨胀土的微观结构产生影响。
在吸水膨胀过程中，土颗粒间的距离增大，颗粒间的连接变得松散，土的微观结构发生破坏。
而在失水收缩过程中，土颗粒间的距离减小，颗粒间的连接变得更加紧密，土的微观结构得到一定程度的恢复。
安徽霍邱某矿区膨胀土地基特性探讨
１ ０ ７ ４ ． ２ ｍｍ， 降水量年 际分 配不均匀 ， 最大 １ ５ ０ ７ ． ８ ｍｍ（ ２ ０ ０ ２ 年） ， 最ｔ ｌ ＇ ， ５ ０ ６ ． ４ ｍｍ （ ２ ０ ０ １ 年） 。降水 量年 内分配 不 均匀 ， 降雨 量 主要 集 中在６ —８ 月份 。 气候 温 暖湿 润 ， 历 年平 均 蒸发 量 １ ２ ３ １ ． ５ ｍｍ。年 气温 平均 １ ６ ． ４ 。 Ｃ ， 最高 气 温
１ ６ ｃ ｍ， 最大 冻 结深 度８ ｃ ｍ， 有霜 期 ３ ３ ～ ４ ５ 天 。水位 埋深 约 ｌ 米 。本 场 区抗震 设 防 烈度 为６ 度。
４ 、 区域 土层 情况
该区域上部为第 四纪全新世近期冲洪积形成的粉质粘土 ， 下部为第 四纪 晚更 新世 冲 洪积 形 成 的粉质 粘 土 ， 各 土层 性 质与 评 价 自上 而下分 述 如 下 ： ①粉质粘土（ Ｑ ４ ２ ｅ ￣） ： 呈黄褐色， 中一 高压缩性 ， 含铁锰结核 ， 夹有灰 白、 灰 绿 色 黏 土， 局部 见 有 黑色 氧化 物 斑 点 。无摇 振 反应 ， 稍有 光 滑 ， 干 强度 中 等 ， 韧 性 中等。 具有弱膨胀潜势 ， 自由膨胀率最高达５ ７ ％。该层平均厚度４ ． ４ ｍ。 局部 夹粘 土薄 层 。天然 重度 为 １ ８ ． ９ ｋ Ｎ ／ ｍ ￣ 。 ②粉质粘ｋ（ Ｑ ） ： 呈褐黄色 ， 强度 高， 韧性 中等 。天 然重 度 为 １ ９ ． １ ｋ Ｎ ／ ｍ 。
施 工技术 与应 用
躁翻翻ｌ 髓
安徽霍邱 某矿 区膨胀土地基特性探讨
摘要： 本 文通 过论 述 矿 区Ｘ － 程地 质 条件 及 地下 水 位 变化 ， 探讨 地 基 膨胀 性 变化 趋 势 ， 分析 对 建筑 物 可 能造 成 的影 响 及 提 出防 治
膨胀土在动静力学作用下的微观结构变化
膨 胀 土主 要 由强亲 水性 黏 土矿物 蒙脱 石 和伊利 石
组成 ， 是具 膨胀 结构 、 多裂隙、 强 胀 缩 和 强 衰减 的高 塑 性 黏 性土 … 。膨 胀 土 特 殊 的 工 程 性 质 和 复 杂 的 内部 结 构 对建 筑物 的破 坏常 常 具有 多次 反复 和长 期潜 在 的 危险性 ， 给人类 造 成 巨大 的 灾 害 。要 从 本 质 上研 究 膨 胀 土 就必 须从 微 观方 面 着 手 ， 因为 膨 胀 土 宏 观 物理 力
显， 大颗 粒 中间 夹杂 着许 多小颗 粒 ， 土体 结构 性 强 ； 动静 力 学试验 后 的颗粒 棱 角 变得 圆滑 ， 大颗 粒 消失不
见， 颗 粒 大 小比较 均 匀 ， 土体 结 构性 变弱 ； 动静 力 学试验 后 土样 的孔 隙 比都 减 小 了， 说 明在 剪切 过程 中土 体 被挤 密 ； 动 力 学试验后 颗 粒排 列无 定 向性 ， 静 力 学试 验后 颗粒排 列有 明显 的定 向性 。
铁 ２ ０ １ ３年 第 １ 期
道
建
筑
６５
Ｒａ ｉ ｌLeabharlann ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ｌ － ０ ０ ６ ５ — ０ ４
膨 胀 土在 动 静 力 学作 用 下 的微 观 结构 变 化
高， 计算 机 图像 处理 技术 被 引入土 的微 观结 构研 究 中 ， 使 土 的微 观 结 构 定 量 化 分 析 水 平 大 大 提 高 。本 文
主要 从 定性 和 定 量 两 方 面对 膨 胀 土 的微 观 结 构 进 行
分析。
取 ２个 Ｓ Ｅ Ｍ 试样 ， Ｓ Ｅ Ｍ试 样 的上表 面要 保 留土的原 来 特性 ， 其它 ５个 表面 可 以用小 刀刮平 ， 并使 下表 面 与上 表 面平 行 ， 然后 对每个 Ｓ Ｅ Ｍ 试样 进行 编 号 。切样 时最
膨胀土对建筑结构的影响
膨胀土对建筑结构的影响摘要：在对膨胀土上建筑进行设计的过程中，相关人员应结合现场实际施工情况，采取恰当可行的措施，主要目的是为了提升建筑物抵御地基不均匀变形的能力，从而最大限度的降低建筑破损程度，为其正常应用提供保障。
基于此，文章主要对膨胀土对建筑结构的影响进行了分析和研究。
关键词：膨胀土；建筑结构；影响由于膨胀土通常只存在极少数地区，因此，在具体设计过程中，与其接触的机会也比较少，进而直接导致人们对于膨胀土认识不足的问题，同时也忽视了其对于建筑物产生的危害，不仅会增加工程建设成本，同时也加大了返工问题的发生概率，严重时还会直接降低建筑物应用安全性。
基于上述情况，在今后工程建设中，一定要提升对该问题的重视程度，并采取适当措施加以避免。
一、膨胀土特性分析（一）微观结构土中颗粒是膨胀土中的重要成分，是由云母石、多水高岭石、蛭石、硫化铁等共同构成，具有显著的失水收缩和吸水膨胀特性。
对于膨胀土而言，其膨胀—收缩—膨胀特性十分突出，由此也为建筑工程带来了一系列影响。
膨胀土干时极易脆裂，且质地坚硬，具有明显的斜向、水平、垂直裂隙。
在裂隙中，常充灰白色、灰绿色黏土，随着裂隙深度的不断加深，其开张宽度和数量会逐渐减少，甚至完全消失。
而膨胀土在浸湿之后，裂缝也会逐渐变窄甚至完全闭合。
（二）膨胀土建筑工程特性分析在自然条件下，膨胀土结构致密，以坚硬状态和硬塑状态为主，关于膨胀度一般可划分为弱膨胀、中膨胀和强膨胀三种主要类型。
其中，膨胀率在90％以上的为强膨胀，膨胀率在70~90％的为中膨胀，而膨胀率在40~70％的为弱膨胀。
天然含水率与塑限相接近，正常情况下，塑限均在17以上25以下。
液限在0以下，天然孔隙比在0.5~0.7之间。
膨胀土常见于斜坡、山梁、空岗或盆地边缘，地势平缓，不存在突出陡坎[1]。
二、膨胀土对建筑结构的影响研究（一）产生膨胀土危害的主要原因在正常的自然条件下，膨胀土的含水量较小，表面强度大，且压缩性低，以硬塑状态的高液限黏土为主，因此，极易别人们误认为是高承载力的土基，由于膨胀土具有反复可塑、失水收缩、吸水膨胀等变形特性，故直接导致其强度下降，相比正常的粘性土，在具体施工的过程中，更加容易产生不良地质问题，对建筑物产生严重危害。
膨胀土微观结构研究综述
膨胀土微观结构研究综述摘要：膨胀土的微观结构分为四种类型:紊流形态、层流形态、粒状堆积形态和胶结式形态等。
土体的裂隙可分为原生裂隙和次生裂隙，膨胀土裂隙介质不连续的特点均是由这些裂隙决定的，而且对膨胀土的工程特性有重要影响。
关键词：膨胀土；微观结构；颗粒排列方式；裂隙1研究背景膨胀土是一种高塑性粘土，在世界范围内广泛分布[1]。
其矿物成分主要有强亲水性粘土矿物成分(蒙脱石和伊利石)组成，具有吸水膨胀软化和失水收缩干裂的特性[2]。
膨胀土中的裂隙十分发育，裂隙的产生与发展会影响的膨胀土的抗剪强度，这也是在膨胀土地区经常出现工程问题的原因[3]。
要从根本上解决膨胀土问题，必须从微观结构着手，因为膨胀土宏观物理力学性质的变化取决于其微观结构。
土的微观结构是由Terzaghi于1925年首次提出的，并指出土体的形成环境对土颗粒的排列方式，孔隙（包括微裂隙）的形态特征及空间分布，接触与连结方式等所构成的微观结构特征均有较大影响。
土体的微观结构是土体形成条件的一种微观反映，但同时也对膨胀土工程特性有较大影响，这是认识膨胀土强度及变形特性的理论基础。
目前，存在多种研究膨胀土微观结构的方法与理论，主要有：（1）电子显微镜。
电子显微镜(SEM)，具有放大倍数高、分辨率高、立体感强的特点，是目前研究微观结构的主要工具。
（2）X-射线衍射(XRD)。
XRD可以用来测定土样中黏土颗粒的分布特征。
并且能够测定较大面积和深度内(相对于显微镜)粘土颗粒的定向情况，具有统计意义，因此也可作为研究微观结构的有力的工具。
（3）透射电镜(TEM)。
常用的TEM可以直接观察到单个黏土片的形态和特征。
（4）分形几何理论。
分形几何理论是由Mandelbort创立的，并很快被引入自然科学和社会科学的各个领域。
分形几何可以量化事物的复杂程度及空间分布及填充情况的新兴学科，是解决空间性和非线性复杂问题的新方法，为膨胀土微观结构特性的研究开创了新思路。
膨胀土的ppt课件
膨胀土的性质及膨胀原理
（一）土的膨胀性指标
（1）膨胀含水率
wH
mWH mt
式中 V 0 ——试样的初始体积；
V ——膨胀稳定后土的体积；
式中 m t ——试样的干土质量；
（3）膨胀压力
m W H ——膨胀稳定后土中水分的质量；
（2）自由膨胀量
Ft
V V0 V0
100%
P
p
G A
G 式中
——施加的总平衡力；
具体措施
1.保湿防渗 由于膨胀土路基具有显著吸水膨胀和失水收缩两种变形特性，因此首先 应考虑尽可能对路基边坡和路肩土体采取保湿防渗措施，防止土体干缩湿胀、 表层风化、抗剪强度衰减等。 2.路基两侧增设隔水墙 相对膨胀土路基和边坡而言，路基面层封闭性较好，雨水不易渗透浸入 路基而产生膨胀，雨水多沿路基两侧路肩或边坡侵入路基。因此，在路基两 侧增设隔水墙十分必要。隔水墙一般采用宽度0.4m-0.6m的2:8灰土夯实后铺 设在基层以下1m-1.2m的深度内。 3.加固路基 对于存在不良工程地质和水文地质路段，为了防止发生危害较大的滑坡 事故，在路基两侧宜采用单排或双排预制桩，并在桩体间加设冠梁、横向支 撑等多种结构措施，以增强路基整体性和抗滑稳定性，提高支挡效果。 工程实践表明，膨胀土地区挡土墙的破坏模式通常在墙体上部被剪断。 因此，膨胀土地区在设计路基挡土墙时，应考虑膨胀力的作用，设置重力式 挡土墙。
“
二、膨胀土的性 质及膨胀原理
“
膨胀土的特性
(一)胀缩性
膨胀土吸水体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果
(三)多裂隙性
膨胀受阻即产生膨胀力；失水体积收缩，造成土体开裂， 膨胀土中的裂隙，主要可分垂直裂隙，水
并使其上的建筑物下沉。
膨胀土地基岩土工程勘察问题的分析
膨胀土地基岩土工程勘察问题的分析膨胀土作为一类特殊性质的土壤，其吸水膨胀以及失水收缩变形的特征严重影响着工程的稳定性。
工程勘察中不可避免地会遇到这类基岩地质问题，针对该类膨胀基岩土，我们为了确保基岩工程的稳定与安全性，必须对膨胀土地进行适当的特性分析。
基于此，本文对膨胀土地基岩土工程勘察问题进行分析探讨。
标签：膨胀土地基岩土工程勘察膨胀土是建筑施工上尤其是在地基持力层中广泛使用的一种粘性土。
其主要特点是亲水性好，易吸水，并且吸水后能够大幅膨胀，而失水后又发生收缩。
一般而言，膨胀土由于可塑性强，并具有坚硬的结构和强度，因而容易被误认为是一种优质材料，却忽视了其内在的一些危害性。
因此，对膨胀土在地基岩土工程勘察中的问题进行分析对相关工程具有一定的参考意义。
1工程概况某工业区计划建造1栋宿舍楼，楼高设计20米，长60米，宽14米，主体为钢筋混凝土砖混结构，通过现场岩土工程勘察确认如下：地貌为冲积平原，场地原为耕地，地势平坦利于施工，且地层稳定，自上而下依次为：①层粘土，表层为耕地土壤，坚硬不易压缩，深度4.1-4.4米，承载力标准值155千帕；②层粉土，浅黄色，中压缩性，承载力标准值135千帕；③层粉质粘土，浅灰色，见有少量植物根孔，层底埋深10.80-11.90米，承载力标准值为150千帕；④层粘土，棕黄色，硬塑，见有少量钙质结核，低压缩性，深度大于16米，承载力标准值为182千帕。
对地下水进行考察发现主要来源为大气降水，主要排泄渠道为地表蒸发。
通过水质分析，发现地下水对工程钢筋混凝土结构无腐蚀性。
结合岩土工程勘察得出的结论，工程设计部门以天然地基为持力层，在上面打钢筋混凝土条形基础，基础埋深2米。
2膨胀土特性膨胀土是一种天然的吸水性材料，除了吸水外，失水后膨胀土还能再收缩。
膨胀土内在的裂隙决定了受到外力作用后，能够发生较大程度的形变。
土壤力学研究表明，土的膨胀性因受外力强度不同而不同。
基底所受压力越大，土的膨胀性就越低，反之则土的膨胀性就会越高。
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型 和混 合 型 接 触 ，这 种 微 结 构 特 征 决 定 了 它们 具 有 时 ，由 于无 侧 限 ，故 可 以不 受 外 阻 力 而 膨 胀 ，但 对 强度较 弱 ，压 缩性 较 大 的特点 。 膨 胀 力 进 行 测 定 时 ， 由于存 在 侧 限 ，膨 胀 土 的 向外
图１ 膨胀 土微 观 结 构
Ｆ ｇ １Ｍｉｒ ｓｒ ｅ ｕ ｅｏ ｐ ｎ ｉｅｓ ｉ ｉ． ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｆ ｘ ａ ｓｖ ｏｌ ｅ
１ 蚌埠 ２ 肥西 ３ 宿州 ４ ￣东 一 一 － －Ｊ Ｅ
收稿 日期 ：００ ０ ～ ５ ２ １ — ４ １
５ 合 肥 一
作者简介 ： 叶昆荣（ ９ ４ 男， １８一 江苏泰州人 ， ， 硕士 现从事工程地质研 究工作 。
１ 土体微结构对土 的物理力学性质 的影
Ⅱ 向
土 体 微 结 构是 复 杂 自然 环 境 的综 合 产 物 ，具 有
明显 的非 确 定性 和非 均 质 性 ，难 以量 化 ，因而 实 际
的工程计算难 以模拟土体的实际情况 ，所 以土力学
土 的结构 是决定其物理力学性质最 主要 因素之
的发展关 键 在于 结构 性问题 的解 决 Ⅲ 。土 体性 质决定 一 ，土 的孑 隙 比 、容 重 、压 缩 性 以及 强 度等 主要 受 Ｌ
为 过 渡 型 和 同 相 型 。宿 州 和 肥 东 膨 胀 土 的 微 结 构 明 应 该 是 随着 自 由膨 胀 率 的 增 大 而 增 大 的 ，但 这 不 是 显不 同 于蚌 埠 和 肥 西 ，它 们 的叠 聚体 之 间及 内部 联 绝 对 的 ，当膨 胀 土 片状 矿 物局 部 叠 加 不 够 紧 密 ，土 结 比较 松 散 ，裂 隙 较 大 且 非 常 发 育 ，颗 粒 多 为 过 渡 体 内 的膨 胀 空 间 较 大 ，对 其 进 行 自由膨 胀 率 的 测 定
于它的成分 、结构与构造 。土的矿物成分对物理力 土的结构控制。为便 于说 明问题 ，举安徽省 内力学
学性 质 的控 制影 响 ，而土 的 强度 及 变 形 在很 大程 度 强 度 最 高 和 强 度 最 低 的 两 组 进 行 对 比总 结 ，见 表 上 决定 于其 结 构 。 因此 要 全 面研 究 土 的 工 程地 质 性 １ ，一 组 和 二 组 四个 地 区孔 隙 比接 近 ，但 一 组 的物
第２ 卷第 １ １ 期
叶昆荣 ， ： 等 安徽膨 胀土 的微观结构与其工 程性质的关系研究
７ ５
结 构 特 征 （ 图 １），发 现 蚌 埠 膨 胀 土 在 高倍 扫 描 量 比较 少 ，但 具 有 与合 肥 膨 胀 土相 接 近 的 自 由膨胀 见 电镜 下 观 察 ，尽 管 其 片状 矿 物 局 部 叠 加 不 够 紧 密 ， 但 它 保 留 了原 岩 的层 状 结 构 特 征 ，结 构 联 结 较 强 ，
质及其形成的实质 ，除研究土 的矿物组分外 ，还必 理力学性质指标均 明显高于二组 。这主要是因为它 须研 究 土 的结 构 特 征 。矿 物成 分 基 本 相 同 的膨 胀 土 们 的微 结 构特 征不 同所 致 。 分 析上 述 两 组地 区 的微
表１ 物理力学性质分 组对 比表
Ｔａ ｌ ｏ ｅ ｏｍｐ ｒ ｏ ｆｐ ｙ ｉａ ｎ ｅ ｈａ ｉａ ｒ ｐ ｔｅ ｂｅ １Ｇｒ ｕｐ ｄ ｃ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｓｃ ｌ ｄ ｍ ｃ ｎｃ ｌ ｏ ｅｒ ｓ ｓ ａ ｐ ｉ
安徽膨胀± 的徽 缚梅与其 程
性餍 的美 系 窕
叶 昆荣 ， 崔可锐
（ 肥 工 业 大 学 资 源 与环 境工 程 学 院 ， 安 徽 合 肥 合 ２００ ３ ０ ９）
摘 要 ：膨胀土在安徽省 内分布较 广 ，文章 通过 对安徽省 内部分典型分布 区取得 的土样 ，运用Ｘ 线衍射 、偏光显 射 微镜 、扫描 电镜 （ Ｅ ）、化 学全 分析 等实验 手段 ，得 出了土样的相 关参数 ，研 究 了膨胀 土的微观结构 ，分析 了 ＳＭ 微观 结构 与其工程性质之 间的关 系。膨胀土微 结构 的定性研 究 ，为安徽省 内工程 建设提供 必要 的数据 ，同时也为
第 ２１ 第 １ 卷 期
２ １年３ ０ １ 月
安 徽地 质
Ｇｅ ｌｇ ｆ ｈ ｉ ｏ ｏ ｙ ｏ Ａｎ ｕ
Ｖ １ Ｎｏ １ ０ ２ｌ ｌ． ． Ｍ ａ ｃ ０１ ｒｈ ２ １
文章 编号 ：０ ５ ６ ７ ２ １ ） １ ７ — ３ １ ０ － １ （ ０ ０ —０ ４ ５ １
深 层 次 的 定量 研 究奠 定 一 定 的基 础 。 关 键 词 ：膨胀 土 ；微 结 构 ；工 程 性质 中 图 分类 号 ：Ｔ ４ Ｕ４ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ ‘
因其 结构 特 征 的 差 异将 具 有 不 同的物 理 力 学 性 质及
胀缩 特性 。
ｕ ｎ 引 Ｉ ｊ ＿ 商 ＝
架 作 用 ，进 一 步 增 强 了抗 压 能 力 。肥 西 膨 胀 土 叠 聚 的 呈 “ 面一 面 ” ， “ 一 边 ” 叠 聚 的粘 粒 片 吸 水 膨 面 体 问 紧 密 接 触 ，片 板 状 叠 聚 体 沿 层 理 方 向 排 列 ，多 胀 ，水 膜 增 厚 ，反 之 ， 由于 水 分 蒸 发 ，粘 粒 片 水 膜 以面一 面 、面 一 边 接 触 ，叠 聚体 间夹 有 较 大 的 团聚 减 薄 ，缩 水 收缩 。 这 就 是 膨 胀 土 微 观 基 础 格 架 在 胀 体 ，微 孔 隙 发 育 ，颗 粒 间 联 结 较 强 ，联 结 类 型 主要 缩 变 形 的 内在 作 用 。一 般情 况 下 ，膨 胀 土 的 膨 胀 力
率。
这 种 微 观 结 构 特 征 是 它 们 来自 生 胀 缩 特 性 的基 础
从 而 整 体 抗 压 强 度 较 高 ，加 之膨 胀 土 中夹 有 较 多 的 格 架 ，其 格 架 中的 微 孔 隙和 微 裂 隙是 渗 水 的 良好 通 粗 大 碎 屑 颗 粒 ，在 压 缩 过 程 中 ，粗 大 颗 粒 起 到 了骨 道 ，当水 渗 人 时 ，蒙 脱 石 、伊 利 石 等 粘 土 矿 物 组 成