膨胀土试验研究报告

第一章：工程概况

1.地形地貌

新建芜湖宣城民用机场位于芜湖市芜湖县湾址镇小庄，地处安徽省东南部，

长江中下游南岸，北与当涂县毗邻，南与南陵县相连，东界宣州区，西邻芜湖市。地理坐标为东经118°19′— 118°44′、北纬 30°54′— 31°25′。

拟建场区属沿江丘陵平原区，根据地貌形态，结合海拔高度、遥感解译等将区内划分为河谷平原、丘陵两个地貌类型，由河漫滩、二级阶地、山前斜地、低

丘四个微地貌组成。地形起伏较大，黄海高程一般在 6.90 ～ 29.36 米之间。2.工程地质

通过分析《芜湖宣城民用机场岩土工程勘察报告》（初步勘察）（芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司， 2014 年 12 月）、《芜湖宣城机场飞行区场道工程试验段岩土工程勘察报告》（芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司， 2016 年 8 月），多次现场调研，认为该场区属沿江丘陵平原区。

综合分析钻探、原位测试及室内的岩土试验成果，拟建场地的地层层序自上而下可分为：

①层：耕植土、素填土（ Q4ml），杂色，土质不均，松散。村庄及道路部分

为填土，含碎石、杂填土；场地大部为旱地和水田，表层50cm多含植物根系；场地范围内有较多的沟塘，下部为淤泥。厚度为0.50 ～3.20米。

②层：粉质粘土（Q

4

al

），灰黄色，红褐色，可塑～硬塑状，稍湿。韧性高，

干强度高，切面光滑有光泽。本层多含Fe、 Mn结核及高岭土，局部下部夹有砾石。最大厚度 11.80 米，层顶面埋深为0.30 ～ 8.40 米，层顶面黄海高程为 4.98 ～22.42 米。

③层：粉质粘土（Q

4

al），灰黄色，红褐色，硬塑～坚硬状，稍湿。韧性高，

干强度高，切面光滑有光泽。本层多含Fe、 Mn结核及高岭土，下部夹有小的砾

石，（初勘时发现个别孔在此层下部夹有一层可塑状的粉质粘土，该层含有大量的高龄土，厚度约 0.5 ～1.2 米 , 该层具有一定的膨胀性）最大厚度 16.60 米，层顶面埋深为 0.30 ～13.50 米，层顶面黄海高程为 4.83 ～28.96 米。

④层：全风化砂岩，棕白色，可塑～硬塑状, 已风化成粘土状，局部夹有强风化，夹有小碎石。层顶面埋深为 0.90 ～11.50 米，层顶面黄海高程为 --0.45 ～

25.40 米，最大揭露厚度为8.70 米。

⑤层：强风化砂岩，棕红色，强风化，红褐色，岩芯呈碎块状，短柱状，采

芯率低，岩芯强度低，手捏易碎，成砂土状。局部夹有少量砾石，分布不均，。

该层沿线内均有见岩芯成碎块状和块状，局部夹有中风化。层顶面埋深为0.70～

16.60 米，层顶面黄海高程为 -7.01 ～ 25.38 米，最大揭露厚度为 6.30 米。

⑥层：中风化砂岩（ J），中风化，红褐色，块状构造，有节理裂隙。岩芯

呈柱状， RQD≥90%,岩芯强度较低，属软质岩～极软岩，敲击易碎，干后岩芯易

开裂。该层未揭穿，可见厚度一般大于 5.0 ，层顶面埋深为 3.50 ～18.70 米，层顶面黄海高程为 -7.81 ～20.98 米，岩体基本质量等级为Ⅳ。

⑦层：强风化角砾岩，青灰色、灰黄色，强风化，岩芯呈碎块状，短柱状，采芯率低，岩芯强度低，手捏易碎，成砂土状。局部夹有少量砾石，分布不均，含量

约为 20%。该层沿线内均有见岩芯成碎块状和块状，局部夹有中风化。层顶面埋深为 2.40 ～ 14.30 米，层顶面黄海高程为 1.94 ～ 16.94 米，最大揭露厚度为

4.50 米。

⑧层：中风化角砾岩（ J），青灰色、灰褐色，局部淡黄色，有节理裂隙。岩

芯呈柱状， RQD≥90%,岩芯强度较低，属硬质岩，敲击易碎，干后岩芯易开裂。该层未揭穿，可见厚度一般大于 5.0 米，层顶面埋深为 3.50 ～ 17.20 米，层顶面黄

海高程为 -0.06 ～16.54 米。岩体基本质量等级为Ⅲ。

为查明场地内有无膨胀土、膨胀土的分布范围及膨胀程度，建设单位于 2016

年11 月委托芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司进行第二次勘察，提供的

“芜湖宣城民用机场飞行区（试验段）取土场（第二次）勘察说明”显示深度

9m左右存在一个较薄膨胀土层，膨胀率高达 80%, 按《膨胀土地区建筑技术规范》

(GBJ112)中规定 , 定性为中膨胀性。

3来样说明

由于②层土中存在膨胀土层，施工单位从现场取得该层膨胀土土样，交给北

京泰斯特工程检测有限公司进行改性研究，由于取土部位不同，所取膨胀土样分两种，为试验编号方便，暂命名为膨胀土Ⅰ、膨胀土Ⅱ，另送来非膨胀土土样，来掺混做改性研究，土样见下图一：

图一膨胀土Ⅰ膨胀土Ⅱ非膨胀土

4.膨胀土特性

膨胀土土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。

膨胀土按粘土矿物分类可以归纳为两大类一类以蒙脱石为主，一般承载力较高；另一类以伊利石土和高岭土为主。按膨胀性分类可分为弱膨胀、中膨胀、强

膨胀三类。

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形。膨胀土路堤会出现沉陷、边坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等破坏现象。路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌、滑坡等破坏。

膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水

量保持不变则不会有体积变化。在工程施工中建造在含水量保持不变的粘土上的

构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化立即就会产生垂

直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化仅1%～2%的量值就足以引起有害的膨胀。

膨胀土的干容重与其天然含水量是息息相关，干容重是膨胀土的另一重要影响因素。

第二章：研究目的

由于膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形。在芜湖宣城民用机场地基处理中如若处理不当，会对地基处理产生很大影响，从而影响上部结构。

为使膨胀土部位达到设计要求，通常可采用物理改性法和化学改性法，物理改性法分为压实法和桩基法，压实法经济性好，施工方便，桩基法垂直作业深度大，不适合分层碾压施工；化学改性法早期强度不高，整体性差，形成一定强度一般需 7d 以上，同时成本较大。综合对比各种改性方法，采用较为经济和方便

压实法对膨胀土进行处理，通过掺取不同比例的非膨胀土，来降低它的膨胀性，

本次研究旨在确定压实法物理改性能降低其膨胀性到什么程度，结合压实度对膨胀性的影响，确定合理的配比和作业部位。

第三章：室内试验方案

1压实法物理改性设计

（ 1）将非膨胀土分别和膨胀土Ⅰ、膨胀土Ⅱ按照7:3 、6:4 、5:5 质量比例充分混合，制得混合土样；

（ 2）做击实试验，记录上述土样的最大干密度和最优含水率；