膨胀土的PPT
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第十三章膨胀土地基上的建筑物裂缝分析实例课件
膨胀土的特征
一. 野外特征 膨胀土一般分布在Ⅱ级以上的河谷阶地、陡坎台地、丘陵地区及山前缓坡地带，旱季时地表常出现裂缝，雨季时裂缝闭合。我国膨胀土生成的地质年代，大多数为第四纪晚更新世(Q3)及其以前，少量为全新世(Q4)。膨胀土的颜色呈黄色、黄褐色、红褐色、灰白色或花斑色等。膨胀土结构致密，呈坚硬或硬塑状态，一般液性指数，塑性指数。这种土距地表1m～2m内常见竖向张开裂隙，向下逐渐尖灭，并有倾斜和水平方向裂缝。膨胀土地区的地下水多为上层滞水，随季节变化，水位变化也大，从而引起地基不均匀胀缩变形。 二. 矿物成分 膨胀土的矿物成分主要是次生黏土矿物蒙特土和伊利土。蒙特土矿物晶格极不稳定，亲水性强，浸湿时发生强烈膨胀。伊利土的亲水性仅次于蒙特土。当地基土中含较多的蒙特土和伊利土时，遇水膨胀隆起，会产生强大的膨胀压力，对建筑物的危害很大。
膨胀土对建筑物的危害
膨胀土的特征
膨胀土的工程特性指标
膨胀土场地与地基评价
膨胀土地基计算
本章内容
思考题与习题
工 程 实 例
膨胀土地基上的建筑结构裂损机理
膨胀土地基的工程处理措施
膨胀土对建筑物的危害
由于膨胀土通常强度较高、压缩性低，易被误认为是良好的地基。实际上膨胀土同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。膨胀土地基的胀缩作用能造成基础位移，建筑物和地坪开裂、变形而破坏。例如某地建造96幢建筑物，其中82幢因膨胀土的胀缩作用而变形，事故发生率占85.4%；另一地区200多幢建筑物，几乎都发生了开裂事故，其中损坏严重无法使用的有40多幢，被迫拆除的10多幢。调查表明，膨胀土地基上建筑物的开裂，通常具有地区性成群出现的特点，其中以低层砖木结构的民用房屋最为严重。 膨胀土地基对建筑的巨大危害，决不仅仅是我国独有的现象。值得注意的是，美国在上世纪40年代，曾经用于处理膨胀土对建筑物危害的费用超过了当时处理地震灾害费用若干倍。由此可见，膨胀土对建筑物的危害性应给予足够的重视。根据“负负得正”的减灾经济效益计算方法，对膨胀土地基进行综合治理，可以使膨胀土地区兴建的房屋、公路、桥梁等建筑物的结构安全性有极大的提高，建筑物的服役寿命得到延长，建筑物的维护费用降低，从而产生积极的经济效益和社会效益。因此，加强对膨胀土地基危害性及其防治措施的研究是十分必要的。
第二节膨胀土地基
（3）线缩率和收缩系数 线缩率：是指原状土样的垂直变形与土样 原始高度之比，用百分数表示。 h0 − h δ s = × 100 % h0 收缩系数：是指不挠动土样在直线收缩阶 段，含水量减少1％时的竖向线缩率，用 下式表示：
λ
s
∆δ s = ∆w
含水量与线缩率关系
二、膨胀土的工程判别 工程地质的特征： 1、裂隙发育，常有光滑面和擦痕，在
− V V0
0
自由膨胀率
δδ ef
40%≤ δ ef ＜65% 弱
65%≤
60％<δ ef ＜90% 中等
δ ef
≥90%
ef
膨胀潜势
强
（2）膨胀率：在一定压力下，处于侧限条件 下的原状土样浸水膨胀稳定后，试样增加 的高度与原状高度之比，称为膨胀率。
δ
ep
hw − h0 = h0
膨胀率膨胀率-压力曲线图
计算深度可根据大气影响深度确定，在计 算深度内有稳定地下水位时，可计算至 水位以上。
地表以下1m处含水量按下式计算：
∆w
1
= w
1
− ψ
w
w
p
ψ
w
− − 土的湿度系数 1 m 处土的天然含水量。
∆w = 0 . 01
w 1 －－地表下
计算深度处的含水量变化值：
n
第i层土含水量变化值的平均值计算：
自然条件下，呈坚硬或硬塑状态。 2、多出露二级或二级以上结地、山前 和盆地边缘丘陵地带，地形平缓， 无明显自然陡坎。 3、常见浅层塑性滑坡、地裂。
4、建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
经统计，膨胀土的一般特征为： 1）属高塑性粘性土。 2）自由膨胀率大于40％，也有高达100％ 的。 3）天然含水量常接近塑限。 4）天然孔隙比0.5-0.8之间。 5）强度和压缩性随含水量的改变而显著变 化。
膨胀土
(2)施工措施 ① 基坑开挖应快速作业，避免基坑基岩土体受到暴晒或浸泡 ② 雨季施工应有良好的防水措施 ③ 宜预留150－300mm厚土层，在进行下一工序时挖除 ④ 基坑及时回填夯实
⑤ 快速施工
膨胀土标准吸湿含水率试验－－新
在特定恒湿恒温条件下进行吸湿含水率试验。
1、膨胀土标准吸湿含水率的定义
第四节
膨胀土地基
一、膨胀土概念及分布 膨胀土是由亲水性强的粘土矿物成分组成的,具有吸水 膨胀，失水收缩的性能,主要分布在我国中南、西南地区。
日本“难对付的土”“问题多的土”
第四节
膨胀土地基
二、膨胀土的特征 膨胀土的矿物成分主要为蒙脱土、伊利石、高岭石等。液限 ＞40%，塑限均为17%～33%。 呈硬塑或坚硬状态，颜色多呈黄、红、灰、白色及斑状。
膨胀土标准吸湿含水率试验
膨胀土标准吸湿含水率试验
膨胀土标准吸湿含水率试验
膨胀土标准吸湿含水率试验－－新
对于蒙脱石来说具有很大的阳离子交换容量
三、影响膨胀土胀缩变形的主要因素
2、影响膨胀土胀缩变形的外在因素
(1)气候条件 (2)地形地貌 (3)日照环境
四、膨胀土的胀缩性指标及评价
1、膨胀土的胀缩性指标
（1）自由膨胀率 ef Vw Vo ef 100% Vo （2）膨胀率
ep （3）膨胀力Pe
三、影响膨胀土胀缩变形的主要因素
1、影响膨胀土胀Байду номын сангаас变形的内在因素
（1）矿物及化学成分：蒙脱土、伊利石、高岭石等 （2）微观结构 （3）黏粒的含量 （4）土的密度 （5）含水量 （6）土的结构强度
蒙脱石发生晶层膨胀是造成膨胀土具有膨胀特性的原因 之一。 当外来水浸入时,原有的 维持晶层间静电平衡的吸附阳 离子(如Na + ,Ca2 + 等) 会和水分子发生水反应。水合离子吸 附 力较弱易被流水带走,此时,仅靠晶层间的微弱分子力(范德 华力) 已不足以克服由于正电荷的 损失而产生的负静电斥力, 致使晶层间距增大形成膨胀。
膨胀土介绍课件
按水敏性分类：高水敏性膨胀土、 中水敏性膨胀土、低水敏性膨胀土
按工程性质分类：膨胀土路基、膨 胀土边坡、膨胀土地基等
2
膨胀土的工程问题
1
2
膨胀土的膨胀 和收缩特性导 致地基不稳定， 影响建筑物的 稳定性和安全 性。
膨胀土的吸水 性强，容易导 致地下水位上 升，影响地下 设施和建筑物 的使用寿命。
采用结构改良：通过调整建筑物的结构，如采用桩 基础、筏板基础等，降低膨胀土对建筑物的影响
膨胀土的防治效果评估
01
膨胀土的防治措 施包括物理、化
学和生物方法
02
物理方法包括 排水、压实、
填筑等
03
化学方法包括添 加稳定剂、改良
剂等
04
生物方法包括种 植植被、微生物
改良等
05
防治效果评估需 要考虑膨胀土的 变形、强度、稳
定性等因素
06
评估方法包括现 场监测、实验室 试验、数值模拟
等
吸水率等指标来衡量膨胀土 收缩应力等指标来衡量膨胀
的水文特性
土的收缩特性
膨胀土的工程性质测试对于工程设计和施工具有重 要意义，可以帮助工程师更好地了解膨胀土的特性， 从而采取相应的措施来防止膨胀土引起的工程问题。
4
膨胀土的防治原则
因地制宜：根据 不同地区的膨胀 土特性，制定相
应的防治措施
综合治理：采取 多种措施，如工 程措施、植物措 施等，综合治理
膨胀土防渗：膨 胀土防渗材料的 选择和应用
膨胀土地基：膨 胀土地基的处理 方法和施工技术
膨胀土环境影响： 膨胀土对环境和 生态的影响及防 治措施
3
膨胀土的物理性质测试
膨胀性测试：通 过膨胀试验，测 量膨胀土的膨胀
按工程性质分类：膨胀土路基、膨 胀土边坡、膨胀土地基等
2
膨胀土的工程问题
1
2
膨胀土的膨胀 和收缩特性导 致地基不稳定， 影响建筑物的 稳定性和安全 性。
膨胀土的吸水 性强，容易导 致地下水位上 升，影响地下 设施和建筑物 的使用寿命。
采用结构改良：通过调整建筑物的结构，如采用桩 基础、筏板基础等，降低膨胀土对建筑物的影响
膨胀土的防治效果评估
01
膨胀土的防治措 施包括物理、化
学和生物方法
02
物理方法包括 排水、压实、
填筑等
03
化学方法包括添 加稳定剂、改良
剂等
04
生物方法包括种 植植被、微生物
改良等
05
防治效果评估需 要考虑膨胀土的 变形、强度、稳
定性等因素
06
评估方法包括现 场监测、实验室 试验、数值模拟
等
吸水率等指标来衡量膨胀土 收缩应力等指标来衡量膨胀
的水文特性
土的收缩特性
膨胀土的工程性质测试对于工程设计和施工具有重 要意义，可以帮助工程师更好地了解膨胀土的特性， 从而采取相应的措施来防止膨胀土引起的工程问题。
4
膨胀土的防治原则
因地制宜：根据 不同地区的膨胀 土特性，制定相
应的防治措施
综合治理：采取 多种措施，如工 程措施、植物措 施等，综合治理
膨胀土防渗：膨 胀土防渗材料的 选择和应用
膨胀土地基：膨 胀土地基的处理 方法和施工技术
膨胀土环境影响： 膨胀土对环境和 生态的影响及防 治措施
3
膨胀土的物理性质测试
膨胀性测试：通 过膨胀试验，测 量膨胀土的膨胀
工程岩土与测试：膨胀土
（1）膨胀土地区的路基 主要的病害：边坡变形和基床变形 抗剪强度的衰减及承载力的降低
边坡溜坍、滑坡 等失稳现象
路基长期均匀下沉、 翻浆冒泥等病害
严重影响行车安全
特殊土-膨胀土
湖南某高架灌渠支墩因膨胀土地基而倾斜
特殊土-膨胀土
（2）膨胀土地区的地基 地基的问题：承载力的问题和建筑物变形的问题 特殊性：本身地基承载力较低还要考虑强度衰减，
特殊土-膨胀土
特殊土-膨胀土
特殊土-膨胀土
② 建筑物布置和基础设计措施 ➢选择地形平坦地段，避免引起湿度变化； ➢增加基础附加荷载克服土的膨胀； ➢加大基础的埋深； ➢ 加强结构刚度及增设沉降缝等。
特殊土-膨胀土
③地基土改良措施—消除或减少土的胀缩性能
➢换土法，挖出膨胀土，换填砂、砾石等非膨胀土
➢压入石灰水法，石灰与水相互作用产生氢氧化钙，吸收周围 水分，氢氧化钙与二氧化碳形成碳酸钙，起胶结土粒的作用。
➢ 钙离子与土粒表面的阳离子进行离子交换，使水膜变薄脱 水，使土的强度和抗水性提高。
特殊土-膨胀土
总结：
概念 分布 特征 工程性质（重点） 判别方法（重点） 工程地质问题及防治措施（重点）
特殊土-膨胀土
1.概念
• 在工程建设中，经常会遇到一种具有特殊变形性质的粘性土， 它的体积随含水量的增加而膨胀，随含水量减少而收缩，并且 这种作用循环可逆，具有这种膨胀和收缩性的土，即称为膨胀 土。
特殊土-膨胀土
2.膨胀土的分布
➢膨胀土在我国的分布范围很广，如广西、云南、河南、湖北、 四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。
不仅有土的压缩变形还有湿胀干缩变形。
特殊土-膨胀土
膨胀土地基上的房屋开裂
膨胀土
0
（二）膨胀土地基上桥涵基础工程设计与施工应采取的措施
1．换土垫层 2．合理选择基础埋置深度 3．石灰灌浆加固 4．合理选用基础类型 5．合理选择施工方法
感 谢 聆 听
房屋开裂、倾斜
膨胀土边坡滑塌
一、膨胀土的判别和膨胀土地基的胀缩等级
（一）影响膨胀土胀缩特性的主要因素 影响膨胀土胀缩性质的内在机制： 影响膨胀土胀缩性质的内在机制 主要是指矿物成分及微观结构两方面。 主要是指矿物成分及微观结构两方面 矿物成分：膨胀土含大量的活性粘土矿物， 矿物成分：膨胀土含大量的活性粘土矿物，如蒙脱石和伊 利石，尤其是蒙脱石，比表面积大， 利石，尤其是蒙脱石，比表面积大，在低含水量时对水有巨大 的吸力， 的吸力，土中蒙脱石含量的多寡直接决定着土的胀缩性质的大 小。 微观结构： 微观结构：这些矿物成分在空间上的联结状态也影响其胀 缩性质。经对大量不同地点的膨胀土扫描电镜分析得知， 缩性质。经对大量不同地点的膨胀土扫描电镜分析得知，面— —面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式，这种结构 面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式， 面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式 比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力。 比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力。
∆δ sr λs = ∆w
（7-8）
（三）膨胀土的判别 《膨胀土规范》中规定，凡具有下列工程地质特征的场 膨胀土规范》中规定， 的土应判定为膨胀土。 地，且自由膨胀率δef≥40%的土应判定为膨胀土。 的土应判定为膨胀土 1．裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、 裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、 裂隙发育 灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态； 灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态 2．多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地 多出露于二级或二级以上阶地、 多出露于二级或二级以上阶地 地形平缓，无明显自然陡坎； 带，地形平缓，无明显自然陡坎； 3．常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍 常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（ 常见浅层塑性滑坡 塌等； 塌等； 4．建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。 建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。 建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合
21特殊条件下的路基施工(三)膨胀土地区路基
7
公路工程中的膨胀土问题 广西南百路膨胀土滑坡 广西322国道南宁出口段路堑边坡坍塌 广西南友路膨胀土滑坡 通往南宁市畜牧研究所某路段矮墙破坏
8
公路工程中的膨胀土问题
湖北襄荆路堑边坡挡墙被推移剪切破坏
湖北襄荆路堑边坡骨架破坏
膨胀土引起的路面破坏
9
公路工程中的膨胀土问题
广西百色市水泥路面严重的龟纹网裂
5
裂隙性 膨胀土普遍发育各种形态的裂隙。裂隙的形成与它
的成土过程、胀缩效应、风化作用等许多因素有关。
超固结性 膨胀土在其形成的地质历史过程中，曾受过比现在
自重应力更大的上覆荷载，呈超固结状态，因此深层原 状土具有较高的初始强度。由于先期固结压力的作用， 膨胀土在开挖后，已形成的应力平衡被破坏，常会出现 土体松胀。
6
二、膨胀土地基常见病害
• 膨胀土的危害是十分严重的，述有“逢堑必滑，无堤不塌”之说。 最近几年修建的高等级公路中，受到了膨胀土的严重危害影响也 很多，出现了油面开裂、松散脱落、路基下沉、翻浆、边坡沉塌、 滑坡等质量问题。主要病害有以下几个方面：
• 1、深陷变形：它不仅具有压缩变形，而且还有湿胀干缩变形， 故施工中难以破碎、压实，是路堤经常发生不均匀沉降的重要原 因；它作为地基，本身承载力就较低，在受到外界干扰之后，必 须考虑其强度的衰减，它是导致基底变形、路堤破坏的又一重要 因素
这种护坡技术施工难度较大、造价较高，对于膨胀潜势较 强的高大路基边坡可在局部采用此法。
18
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
公路工程中的膨胀土问题 广西南百路膨胀土滑坡 广西322国道南宁出口段路堑边坡坍塌 广西南友路膨胀土滑坡 通往南宁市畜牧研究所某路段矮墙破坏
8
公路工程中的膨胀土问题
湖北襄荆路堑边坡挡墙被推移剪切破坏
湖北襄荆路堑边坡骨架破坏
膨胀土引起的路面破坏
9
公路工程中的膨胀土问题
广西百色市水泥路面严重的龟纹网裂
5
裂隙性 膨胀土普遍发育各种形态的裂隙。裂隙的形成与它
的成土过程、胀缩效应、风化作用等许多因素有关。
超固结性 膨胀土在其形成的地质历史过程中，曾受过比现在
自重应力更大的上覆荷载，呈超固结状态，因此深层原 状土具有较高的初始强度。由于先期固结压力的作用， 膨胀土在开挖后，已形成的应力平衡被破坏，常会出现 土体松胀。
6
二、膨胀土地基常见病害
• 膨胀土的危害是十分严重的，述有“逢堑必滑，无堤不塌”之说。 最近几年修建的高等级公路中，受到了膨胀土的严重危害影响也 很多，出现了油面开裂、松散脱落、路基下沉、翻浆、边坡沉塌、 滑坡等质量问题。主要病害有以下几个方面：
• 1、深陷变形：它不仅具有压缩变形，而且还有湿胀干缩变形， 故施工中难以破碎、压实，是路堤经常发生不均匀沉降的重要原 因；它作为地基，本身承载力就较低，在受到外界干扰之后，必 须考虑其强度的衰减，它是导致基底变形、路堤破坏的又一重要 因素
这种护坡技术施工难度较大、造价较高，对于膨胀潜势较 强的高大路基边坡可在局部采用此法。
18
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
膨胀土
建筑物周围的阔叶树、日照时间及 强度影响膨胀土的胀缩性。阔叶乔木 根系的根毛非常丰富，阔叶乔木树根 系对地基土壤水分的吸收，树叶的蒸 腾作用能引起土壤的大量失水。在干 旱炎热季节,植物中的水分主要通过树 叶蒸腾作用散失到大气中,水分以蒸气 形式散发。
气候、地形地貌对膨胀土地基的影响
气候条件是影响膨胀土胀缩性的 首要因素,雨季土中水分增加,土体膨胀; 旱季土中水分蒸发,土体收缩。地形地 貌的影响也是一个重要因素,位于低洼 地势的膨胀土地基比位于较高地势的 同类地基的胀缩变形小得多;位于坡脚 地段的膨胀土地基要比位于坡肩地段 的同类地基的胀缩变形也小得多。
l0 l esl 100% l0
esl 5%为膨胀土。
膨胀土的工程地质问题
在膨胀土地区进行建 筑，只要膨胀土中水 分发生变化，就会引 起膨胀土的膨胀与收 缩，多次胀缩，强度 很快衰减，从而导致 修建在膨胀土上的工 程建筑物变形、开裂、 下沉、失稳破坏等。
阔叶乔木对膨胀土地基的影响
（2）地基土改良措 施
消除或减小土的胀 缩性能。 常采用的有：换土 法，即挖除地基土上 层膨胀土，换填以非 膨胀土；石灰加固法， 即将石灰水压入膨胀 土，胶结土粒，提高 土的强度等。
换土法
膨胀土路基边坡变形的防治措施
为防止边坡变形，首先要根据路基工程地质条件， 合理确定路堑边坡式。
同时采取有效 的工程措施，如地 表水防护，截、排 坡面水流，使地表 水不渗入坡面和冲 蚀坡面；坡面防护 加固，常用的有植 被防护和骨架防护， 支挡措施，如设抗 滑挡墙、片石垛、 填土反压等。
膨胀土
膨胀土：土中粘粒
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 的粘性土。
膨 胀 土
尤其以云南、广西、安徽和湖北等省区分布较 多，并且有代表性。膨胀土的地质成因多以残积-坡 积、冲积-洪积、湖积和冰水沉积为主，一般位于盆 地内垅岗、山前丘陵地带和Ⅱ、Ⅲ级阶地上，形成 时代自晚第三纪末期的上新世N2开始到更新世晚期 Q3，各地不一。
1.1膨胀土的特征及其分布
一般来讲，黏性土都有一定的膨胀性， 只是膨胀量小，没有达到危害程度。为了正确 评价膨胀土与非膨胀土，必须测定其膨胀收缩 指标。一般采用自由膨胀率Fs来衡量膨胀土的 膨胀性，即人工制备的烘干土吸水后体积增量 与原体积之比，一般以百分数表示。
第一类为湖相沉积及其风化 层，黏土矿物中以蒙脱石为主， 自由膨胀率、液限、塑性指数都 较大，土的膨胀、收缩性最显著；
第二类为冲积、冲洪积及坡 积物，黏土矿物中以伊利石为主， 自由膨胀率和液限较大，土的膨 胀、收缩性比较显著；
1.2膨胀土的类型及工程性质
2.膨胀土的工程性质 （1）强亲水性。膨胀土的黏度成分以
工程地质
1.1膨胀土的特征及其分布
膨胀土是一种非饱和的、结构不稳定的 区域性特殊土，土中含有大量亲水矿物，吸 水急剧膨胀软化，失水显著收缩开裂，湿度 变化时有较大体积变化，能产生较大膨胀压 力，是一种具有反复胀缩变形的高塑性黏土。
1.1膨胀土的特征及其分布
它具有以下特征： （1）颜色呈黄、黄褐、灰白
1.2膨胀土的类型及工程性质
（3）强度衰减性。天然状态下，膨胀土结 构紧密，孔隙比小，天然含水量较小，一般为 18%~26%，与其塑限比较接近，所以膨胀土 常处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性中 等偏低，故常被误认为是较好的天然地基。当 含水量增加和结构扰动后，其力学性能明显减 弱。已有的国内外研究资料表明，膨胀土被浸 湿后，其抗剪强度将降低1/3~2/3；如果结构 被破坏，其抗剪强度将减小2/3~3/4；遇水后 强度降低，有的甚至接近饱和淤泥的强度，压 缩性增大，压缩系数可增大1/4~2/3。
1.1膨胀土的特征及其分布
一般来讲，黏性土都有一定的膨胀性， 只是膨胀量小，没有达到危害程度。为了正确 评价膨胀土与非膨胀土，必须测定其膨胀收缩 指标。一般采用自由膨胀率Fs来衡量膨胀土的 膨胀性，即人工制备的烘干土吸水后体积增量 与原体积之比，一般以百分数表示。
第一类为湖相沉积及其风化 层，黏土矿物中以蒙脱石为主， 自由膨胀率、液限、塑性指数都 较大，土的膨胀、收缩性最显著；
第二类为冲积、冲洪积及坡 积物，黏土矿物中以伊利石为主， 自由膨胀率和液限较大，土的膨 胀、收缩性比较显著；
1.2膨胀土的类型及工程性质
2.膨胀土的工程性质 （1）强亲水性。膨胀土的黏度成分以
工程地质
1.1膨胀土的特征及其分布
膨胀土是一种非饱和的、结构不稳定的 区域性特殊土，土中含有大量亲水矿物，吸 水急剧膨胀软化，失水显著收缩开裂，湿度 变化时有较大体积变化，能产生较大膨胀压 力，是一种具有反复胀缩变形的高塑性黏土。
1.1膨胀土的特征及其分布
它具有以下特征： （1）颜色呈黄、黄褐、灰白
1.2膨胀土的类型及工程性质
（3）强度衰减性。天然状态下，膨胀土结 构紧密，孔隙比小，天然含水量较小，一般为 18%~26%，与其塑限比较接近，所以膨胀土 常处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性中 等偏低，故常被误认为是较好的天然地基。当 含水量增加和结构扰动后，其力学性能明显减 弱。已有的国内外研究资料表明，膨胀土被浸 湿后，其抗剪强度将降低1/3~2/3；如果结构 被破坏，其抗剪强度将减小2/3~3/4；遇水后 强度降低，有的甚至接近饱和淤泥的强度，压 缩性增大，压缩系数可增大1/4~2/3。
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。
膨胀土的工程特性和判定及路基设计32页PPT
谢谢！
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膨胀土的工程特性和判定及路基设计
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。 Nhomakorabea•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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沿深度从上向下含 水量增加，土质有 由硬到软的明显变 化。
（1）天然含水率较高，以结合水为主，
自由水较少。 （2）天然容重介于16.5~18.5kN/m3之间， 天然空隙比大于1.0。 （3）由于粒间胶结作用，土体仍处于硬 塑或坚硬状态，其压缩系数在 0.1~0.4MPa-1之间，属于中等偏低压缩 性。
红粘土是较好的 地基土，但厚度 分布不均匀，容 易产生不均匀沉 降。
膨胀土的危害
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广西南百路膨胀土滑坡2Fra bibliotek输入文字
解释所输入文字
段广 路西 堑 边国 坡道 塌南 陷宁 出 口 322
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解释所输入文字
解释所输入文字
广西南友路膨胀土滑坡
南宁市某路段矮墙破坏
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四、膨胀土的 施工要点
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膨胀土的施工要点
(一)建筑规划措施 (1)场地地形平坦，避免大挖大填；设置低挡墙，防溜滑。 (2)根据气候条件布置绿化，采用蒸发量小的树木。 (二)结构措施 设置圈梁或设置暗柱与圈梁形成框架结构，提高砌体强度，以便提 高建筑物适应地基变形的能力。 (三)地基处理措施 (1)用足地基强度，增大基底压力; (2)采用换土、砂石垫层、改良土性等; (3)改变基础形式，可采用桩基、墩基等。 (四)消除局部热源和水源的影响 (1)隔热；(2)排水
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一种特殊的膨 胀土—红粘土
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一种特殊的膨胀土—红粘土
（二）红粘土的物理力学性质
（一）红粘土的分布和组成 红粘土是石灰岩、白云岩等碳酸盐类岩 石在亚热带温湿气候下经风化作用而形成的 褐红色粘土。 它主要分布在北纬33°以南地区，在我 国贵州、云南、广西最为典型，且分布较广。 红粘土具有较好的水稳定性。 （三）红粘土地基的处理 （1）对土与基岩石芽交错的地基，可去掉 石芽作垫层，以减小差异沉降。 （2）当土质不均匀或厚度变化时，可采用 换土垫层地基加固措施。 （3）当地基土中的裂隙比较发育时，注意 采取防渗措施。
膨胀土的分布
膨胀土在我国分布广泛，与其他土类不同的是主要成岛状分布。根据 现有资料，在广西、云南、贵州、湖北、河北、河南、四川、安徽、山东、 陕西、江苏和广东等地均有不同范围的分布。国外主要分布在非洲和南亚 地区。
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二、膨胀土的性 质及膨胀原理
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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。 平裂隙和斜交裂隙三种类型。 土中蒙脱石含量越多，膨胀量和膨胀力越大。土的 初始含水量越低，膨胀量与膨胀力也越大。击实土比原 (四)超固结性 状土大，密度越高，膨胀性也越大。 膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比小， 密实度大，初始结构强度高。 (二)崩解性 膨胀土浸水后体积膨胀，发生崩解。强膨胀土浸水 (五)风化特性 后几分钟即完全崩解。弱膨胀土崩解缓慢且不完全。 土体开挖后很快被风化，剥落、崩塌现象 严重。 (六)强度衰减性 由于胀缩效应和风化作用时间增加，抗剪 强度大幅度衰减。
G A
G
A
——施加的总平衡力； ——试样面积；
膨胀土的性质及膨胀原理
（二）膨胀土的判别 建筑、机械、水电等系统根据膨胀土地区建筑 物的变形危害调查，提出膨胀土的临界判别值为： 自由膨胀率FS≥40%；液限WL ≥40%。 （三）膨胀土的膨胀机理 由于粘土矿物颗粒的表面特性和水分子的极性， 膨胀土与水分子相互作用时，在颗粒周围形成水膜 将颗粒推开，扩大粒间距离使土的体积膨胀。
膨胀土路基施工方法
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。
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
mWH wH mt
mt mWH
——试样的干土质量； ——膨胀稳定后土中水分的质量；
式中
V0
——试样的初始体积； ——膨胀稳定后土的体积；
V
式中
（3）膨胀压力
（2）自由膨胀量
Ft
V V0 100% V0
P p
式中
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三、膨胀土的 危害
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膨胀土的危害
膨胀土的危害是十分严重的，素有“逢堑必滑，无堤不塌”之说。修建的高 等级公路中，受到了膨胀土的严重危害影响也很多，出现了油面开裂、松散 脱落、路基下沉、翻浆、边坡沉塌、滑坡等质量问题。主要病害有以下几个 方面： 1.深陷变形：它不仅具有压缩变形，而且还有湿胀干缩变形，故施工中难以 破碎、压实，是路堤经常发生不均匀沉降的主要原因；它作为地基，本身承 载力就较低，在受到外界干扰之后，必须考虑其强度的衰减，它是导致基底 变形、路堤破坏的又一重要因素。 2.滑坡：斜坡土体沿土中裂隙面、层面等软弱面滑动。滑动面土体含水量较 大、强度低，虽然边坡放缓，但仍易产生滑动。 3.溜塌：路基边坡上局部表层土体，由于降雨下渗含水量过大以及土的胀缩 作用，强度降低而溜坍。 4.纵裂 5.坍滑：路基边坡坍滑是膨胀土地段的路堑、路堤边坡经常发生的一种变形 现象。
膨胀土及相关工程问题
目录
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膨胀土的成因及分布 膨胀土的性质及膨胀原理 膨胀土的危害 膨胀土的施工要点
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一、膨胀土的 成因及分布
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膨胀土的成因
膨胀土一般指粘粒成份主要由强亲水性的蒙脱石和伊利石矿物组成， 具有吸水膨胀和失水收缩，胀缩性能显著的粘性土。 膨胀土在自然条件多呈硬塑或坚硬状态，颜色为黄、红、灰白色，裂 隙发育，常见光滑面和擦痕。