膨胀土多指标定量分类方法
膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案
1引言膨胀土的分布范围很广，在国内，广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有分布，在国外，美国西南部、印度、澳大利亚、非洲和中东等地也广泛存在。
我公司近期在南非、塞内加尔、印度等地执行的水泥工程项目均存在不同程度的膨胀土问题。
膨胀土主要由亲水性矿物组成，如蒙脱石、伊利石和高岭石等，具有较大的吸水膨胀摘要：介绍了中国、美国、法国、印度对膨胀土的判别分类标准，中国标准采用自由膨胀率，美国标准采用多种方法，法国标准按膨胀应力分类，印度标准采用多指标综合判别分类膨胀土。
同时，介绍了在不同判别分类标准下，膨胀土地区基础工程采用的微型桩、短桩、应力抵消法等施工方式。
关键词：膨胀土；膨胀性分类；微型桩；施工方式中图分类号：TU471.91文献标识码:B 文章编号：1001-6171（2021）01-0073-06DOI ：10.19698/ki.1001-6171.20211073通讯地址：天津水泥工业设计研究院有限公司，天津300400；收稿日期：2020-05-31；编辑：吕光膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案全明Classification of Expansive Soil and Construction Scheme of Foundationsin Expansive Soil AreaQUAN Ming(Tianjin Cement Industry Design &Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China )Abstract :The identification and classification criteria of expansive soil in China,America,France and India are introduced.For Chinese,American,French and Indian code,free swelling ratio,multiple methods,swelling pressure and multi-index comprehensive method is adopted respectively.Meanwhile,the construction methods such as micro pile,short pile and stress offset method forfoundation engineering in expansive soil area under different identification and classification criteria are presented.Key words :expansive soil;classification of expansibility;micro pile;construction method性、失水收缩性和强度衰减性。
膨胀土的判别与分类
引用膨胀土的判别与分类路基土工试验2008-05-31 15:40:23 阅读17 评论0 字号：大中小订阅引用蓝色火焰的膨胀土的判别与分类膨胀土的判别与分类--摘自西部项目《膨胀土地区公路勘察设计技术研究》研究成果膨胀土在我国大部分地区均有分布。
膨胀土的胀缩性直接影响着建筑物的安全性，它不仅造成房屋成群开裂，公路、铁路塌方，而且可导致膨胀土边坡产生表层浅滑现象，造成农田水利设施的破坏，影响人们的生活环境。
因此，在工程地质勘察中，必须正确地识别膨胀土与非膨胀土，准确地判定膨胀土的胀缩性等级，这有助于合理进行拟建建筑物的设计与地基处理，对保障建筑物安全与人们的生活环境具有非常重要的意义。
一、膨胀土的定义1996年《公路路基设计规范》（JTJ013-95）的膨胀土定义是：“膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，它具有遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的粘性土。
”从这个定义上来看，膨胀土的主要特性是膨胀和收缩。
但膨胀和收缩是一个十分复杂的问题，不仅仅是遇水膨胀和失水收缩这么简单。
在增加溶液电解质浓度的情况下，即使是遇水，膨胀土也会产生收缩现象。
因此，膨胀土的膨胀和收缩是在水和电解质共同作用下的结果。
另外，定义中指出土中含有较多的亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分的说法也不确切。
如果膨胀土中仅含伊利石显示不出膨胀土具有较强的膨胀与收缩特性，伊利石的亲水性仅为蒙脱石的十分之一。
膨胀土的胀缩特性主要是由亲水性粘土矿物蒙脱石决定的。
因此，《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）给出的膨胀土的定义更为恰当：“膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，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。
”二、膨胀土判别指标要鉴别某种土是否属于膨胀土，应根据本身的固有属性来进行区分，只有内在的主要固有属性才是控制膨胀土工程特性的决定性因素；至于在膨胀土地区各种建筑物的稳定程度，只能用作辅助的判别。
膨润土常用指标的测定方法
膨润土常用指标的测定方法（一）---------------------------------------------------------------一、吸兰量(蒙脱石)的测定膨润土分散于水溶液中，具有吸附次甲基兰的能力，其吸附的量被称为吸兰量，以100克样吸附的次甲基兰毫克当量数或克数表示。
膨润土中的蒙脱石含量愈高，吸兰量愈多。
因此，吸兰量可作为粗略估价膨润土矿中蒙脱石相对含量的主要技术指标。
(一) 主要试剂和材料l、次甲基兰标准溶液(0.005000N)：将次甲基兰(指示剂)在93土3℃的烘箱中烘4小时,置于干燥器内冷却至室温。
称取 1.5995克于烧杯中，加水使其完全溶解(如次甲基兰不易溶解,可微热，温度不宜太高,以免次甲基兰变质)，移入1000毫升棕色容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
此溶液l毫升含1.8695毫克三水次甲基兰或1.5995毫克无水次甲基兰。
2、焦磷酸钠溶液(1%)：称取10克焦磷酸钠于烧杯中，加水使其完全溶解(可微热)。
加水稀释至1000毫升，摇匀。
3、中速定量滤纸(杭州新华造纸厂产)(二) 操作步骤l、称取0.2000克试样，置于已加人50毫升水的锥形瓶中，摇动，使试样在水中充分散开，再加入20毫升1%焦磷酸钠溶液，摇匀。
2、将盛有混合溶液的锥形瓶置于电炉(或电热板)上加热微沸5分钟，取下冷却至室温。
3、用次甲基兰标准溶液滴定。
开始时可依次滴加5毫升，逐次缩小间隔至2～3毫升，快到终点时，每次滴加0.5～l毫升。
每次滴加后，摇晃15～30秒钟，用直径2.5～3.0毫米的玻璃棒沾一滴试液于中性定量滤纸上，观察在中央深兰色斑点周围有无出现浅绿色晕环。
若未出现，则继续滴加。
当在深兰色斑点周围出现浅绿色晕环时，再摇晃30秒钟，用玻璃棒沾一滴试液于滤纸上，若浅绿色晕环仍不消失，即为滴定终点。
记下滴定所耗次甲基兰标准溶液的毫升(V)，到终点后，可继续稿加l～2毫升次甲基兰溶液，若浅色绿晕环变明显且宽度增大，则表示终点判断无误。
膨胀土判别指标的优化及其分类
膨胀土判别指标的优化及其分类Optimization for Distinction Index and Classification of Expanded SoilLI Zong-kun, MA Hui-min ，WANG Guang-yin(School of Environment & Water Conservancy, Zhengzhou University,Zhengzhou 450002,China)Many indexes can be used to reflect character of expanded soil. They are divided into mineral composition and engineering behavior. In the distinction and classification of expanded soil, many papers do this work by using the double-variable analysis, so the indexes used have the same character. To avoid multicollinearity's disturbance, based on the swell-shrinking mechanism, in this paper six indexes are found by analysis of regression. In order to prove the indexes are rational, the discriminant is set up by analysis of main parameter and the classification model is established by artificial neural network. The results in example prove the indexes are rational.1 引言膨胀土准确的判别和分类对建筑物设计、地基处理具有重要意义。
对铁道工程中膨胀土判别和分类的看法
对铁道工程中膨胀土判别和分类的看法摘要：和其他工程具有较强的相似性，铁道工程当中膨胀土的判断和分类也是需要按照指标特征法对其进行执行和处理的，这一方法的应用在实际的工作中需要解决的一个问题就是要科学合理的去选择分类和判定的标准，从而制定一个切实可行的方法。
选择合理的判断和分类标准，以下笔者对铁道工程膨胀土判别和分类进行简要的分析和阐述，以供参考和借鉴。
关键词：铁道工程；膨胀土；判别；分类在铁道工程建设的过程中会遇到膨胀土的现象，在这样的情况下，我们需要对其进行具体的分辨和判断，只有确定其具体的情况和类型，才能更好的确定相应的施工方法，保证施工的质量和水平，铁道工程的稳定性和安全性也会在这一过程中得到有效的提升，在这一过程中我们也需要对其予以充分的重视。
一、关于判别和分类指标的选定1、选定判别和分类指标的原则膨胀土自身最为重要的一个特征就是这种土自身的胀缩性相对比较强，它在特定的条件下有可能会使得工程的建筑物出现严重的破损现象。
胀缩性越强，其产生的破坏就越严重，因此膨胀土判别和分类的过程中一定要将土的张所性作为主要的依据，所以选定判别和分类指标确定过程中应该坚持的基本原则就是该指标一定要能够对土壤的胀缩性进行准确科学的评估。
土壤自身的胀缩性和土壤当中的成分和各个成分的含量有着十分密切的联系，此外它和土壤自身的结构形式也有着十分密切的联系。
土壤的湿密状态也会对其产生较为明显的影响，一般情况下，只要土壤的湿密状态出现了一定的变化，其胀缩性就会产生变化，所以在选择判别和分类标准的时候一定要具备以下几个条件：首先其要能够十分准确的反映出土的成分和土壤自身的结构对整个工程的影响。
其次是其要能够很好的抵抗土壤天然湿密状态变化对土壤的影响，也就是说其能够反映出不同季节中土壤胀缩性的具体变化。
2、对现有指标的评价当前，判别和分类的指标是多种多样的，如果我们将其归纳到一起，主要可以分成三大类，一个是用天然的原土样所测定的指标，一个是用扰动土样测定的指标，最后一个是用天然原状土样和扰动土样指标叠加所形成的复合指标。
膨胀土判别与分类方法探讨
膨胀土判别与分类方法探讨
陈善雄;余颂;孔令伟;郭爱国;刘观仕
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2005(26)12
【摘要】膨胀土的胀缩等级评判是进行膨胀土处治的首要任务,开展膨胀土的判别与分类方法探讨具有重要意义。
对现有膨胀土判别与分类方法进行了评价,对反映
和表征膨胀土胀缩机理和特性的指标进行了深入探讨,提出了以能充分反映和表征
膨胀土胀缩机理和特性的液限、塑性指数、自由膨胀率、小于0.005mm颗粒含量、胀缩总率等5个指标作为膨胀土的判别指标,建立了一种新的膨胀土判别与分类方法,并通过试验进行了验证。
新的膨胀土判别与分类方法具有准确度高、易操作的
优点。
【总页数】6页(P1895-1900)
【关键词】膨胀土;判别与分类;膨胀潜势
【作者】陈善雄;余颂;孔令伟;郭爱国;刘观仕
【作者单位】华中科技大学土木工程与力学学院;中国科学院武汉岩土力学研究所【正文语种】中文
【中图分类】TU443
【相关文献】
1.基于范例推理的膨胀土判别与分类方法研究 [J], 罗家国
2.基于贝叶斯判别分析方法的膨胀土胀缩等级分类 [J], 戴佑才;钟诚
3.膨胀土判别与分类的 BP 神经网络方法研究 [J], 徐昊翔
4.膨胀土判别与分类的Fisher判别分析方法 [J], 余颂;陈善雄;余飞;许锡昌
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膨胀土判别与分类方法评价与建议
非 膨胀 土 ， 以便 将 膨胀 土 与 其 它 土 类 区 别 开来 。对
膨 胀 土进行 分类 ， 是 在 已经 判 别 为 膨胀 土 的基 础 则 上 ， 膨胀 土进行 再 判别 ， 而将 工程性 质基 本相 同 对 从 的膨 胀土 进一 步划 分 为 同 一 类 型 ， 程性 质 相 差 较 工 大 的划 分为不 同类 型 ， 工 程建 设 提 供 合 理 的参 数 为 和科 学 依据 。 关 于 膨 胀土 的识 别 与 分类 ， 内外 开展 了大量 国 的研 究工 作 ， 出 了 许 多 判 别 与 分 类 方 法［ 提 １ ¨， 然 而 目前还 没有 一个 单一 指标 能充 分表 述作 为工 程环
级 ，０ｍＬ体 积土质量 约 为 ５ｇ 高 岭样 则 约 ４ｇ 这 １ ； ，
说 明用标 准量 筒量 取 的 土样 的密 度 相差 很 大 ， 即便 对 同一种 土 ， 不同操 作 人 员 同 一种 土 的碾 细不 同也 会 导致 １ ０ｍＬ土样 的 质量 存 在 较 大 差 别 。故 对 该
最 后 建议 用 ｆ ｈ ｒ 别 分 析 方 法 进 行 膨 胀 土 的 判 别 与 分 类 ，并 建 议 用 反 映 膨 胀 土 胀 缩 性 、 度 特 征 的 指 标 来 验 证 ｉ ｅ判 ｓ 强 分类结果 。 关 键 词 ：膨 胀 土 ， 别 与 分 类 ， 缩 机 理 判 膨 中 图分 类号 ： Ｕ４ ３ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：１０ —１ ２ ２ ０ ） １０ ５—４ ０ ４３５ （０ ７ Ｏ—０ ５０
一
些 因素 的某 种组 合来 对膨 胀土 进行判 别与 分类是 本文 试 图对 膨胀 土 的判别 与分 类相关 研究成 果
１ 引言
膨 胀土 是颗 粒高 分散 、 分 以粘 土 矿物 为主 、 成 对 环 境 的湿热 变化 敏感 的 高塑性 粘土 。它是一 种 吸水
膨胀土的判别
膨胀土的判别1.初判凡野外宏观地质特征符合上述膨胀土的特征的，且自由膨胀率F S ≥40%的土，应初判为膨胀土。
所谓自由膨胀率F S 是由人工制备的烘干土，在水中增加的体积与原体积之比，按下式计算：0V V V F W s -= 式中 W V ——土样在水中膨胀稳定后的体积（ml ）；0V ——土样原有体积（ml ）。
2.详判满足以下三项指标的任意两项时，应判定为膨胀土：(1)自由膨胀率FS ≥40%。
(2)蒙脱石含量M ≥7%。
利用二氯化锡容量法测定粘土矿物成分蒙脱石的含量：10044.0)/(3210⨯⨯⋅⋅⋅-=m A V V T V V M 式中：0V ——加入次甲基蓝量（ml ）；1V ——所消耗0.1%二氯化锡量（ml ）；2V ——定容总体积（ml ）；3V ——取清液体积（ml ）；T ——滴定度，即每毫升二氯化锡标准溶液相当于0.2%次甲基蓝的毫升数，由空白求出；m ——式样质量（g ）；A ——标准次甲基蓝浓度（g/ml ）； 0.44——吸蓝量对蒙脱石的换算系数。
(3)阳离子交换量]100/)([174±≥+g NH mmol CEC采用EDTA 按盐速测法，可测定土对溶液中的阳离子交换吸附性能强弱的指标。
阳离子交换量]100/)([4±+g NH mmol CEC =100)1()()(0⨯+⋅-⋅mV V HCl C ω 式中：)(HCl C ——盐酸标准溶液浓度（mol/l ）；V ——滴定式样时消耗盐酸标准溶液体积（ml ）； 0V ——空白试验消耗盐酸标准溶液体积（ml ）；ω——风干土含水量（以小数计）；m ——风干土质量（g ）。
3.参照《规范》判定依据《膨胀土地区建筑技术规范》规定，具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率F S ≥40%的土，应判定为膨胀土：裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土，在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；多出露于二级或二级以上，山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎；常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等；建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
膨胀土分级自由膨胀率
膨胀土分级自由膨胀率膨胀土是一种具有强烈膨胀性的土壤。
它在受水浸润或渗透时，会发生明显的膨胀现象，使土体体积增大。
膨胀土的一大特点是其容易变形和破坏，因此在工程施工中需要特殊处理。
膨胀土的分级主要依据其颗粒大小、颗粒分布和组成等方面。
根据分级结果，可以更好地了解膨胀土的特性和工程处理措施。
膨胀土的分级主要包括以下几个方面：1. 颗粒大小分级膨胀土的颗粒大小可以分为细颗粒和粗颗粒两种类型。
其中，细颗粒主要包括黏土、粉砂和沙粒，其粒径在0.005mm~0.5mm之间。
而粗颗粒包括砾石和小石子等，其粒径在5mm~16mm之间。
膨胀土的颗粒分布主要包括均匀和不均匀两种类型。
其中，均匀颗粒分布是指膨胀土的颗粒粒径相似、颗粒排列均匀。
而不均匀颗粒分布则是指颗粒粒径不同，颗粒排列不均。
3. 组成分级膨胀土的组成分级包括单一成分和复合成分两种类型。
其中，单一成分指的是膨胀土仅由一种物质组成，例如黏土或粉砂。
而复合成分则是指膨胀土由多种物质混合而成，例如黏土砂或粘砂。
膨胀土的自由膨胀率指的是在水分和固体颗粒之间没有任何约束的情况下，膨胀土所能膨胀的百分比。
它可以通过实验测试得到，是膨胀土的一个重要膨胀性指标。
膨胀土的自由膨胀率与其成分、含水率、颗粒大小和颗粒分布等相关。
一般来说，膨胀土的自由膨胀率越高，其膨胀性也越强。
在工程处理中，膨胀土的自由膨胀率是一个重要的参考指标。
根据其自由膨胀率，可以对后续工程施工进行合理的规划和设计，避免由于膨胀土膨胀导致工程失效的风险。
总的来说，膨胀土的分级和自由膨胀率是很重要的膨胀性指标。
只有充分了解其特性和变化规律，才能更好地对其进行工程处理和管理。
公路工程膨胀土的判定标准与判定方法探讨
公路工程膨胀土的判定标准与判定方法探讨【摘要】本文简要介绍了公路工程膨胀土的判定标准与判定方法，并对公路工程膨胀土的判定标准与判定方法进行了综合分析，提出了公路工程膨胀土的判定标准与判定方法建议。
【关键词】公路工程；膨胀土；判定标准；判定方法1前言膨胀土是土中黏粒含量较多，主要由亲水性矿物蒙脱石、伊利石等组成，具有显著的吸水膨胀、软化和急剧的失水收缩、开裂，并能产生多次循环胀缩变形，受气候影响强度急剧衰减的黏性土。
由于膨胀土的存在，易造成建筑物墙体开裂、烟囱倾斜、生产车间产生不均匀沉降等。
对于公路工程，膨胀土的存在，极易使公路路堑边坡形成泥流、产生溜塌或滑坡、支挡工程破坏等，给人民生命财产安全构成威胁。
笔者根据多年来膨胀土地区勘察、施工工作经验，对膨胀土的判定标准与判定方法进行了综合分析，提出了公路行业膨胀土的判定标准与判定方法建议。
2公路工程膨胀土的判定标准与判定方法2.1膨胀土的初判2.1.1膨胀土的初判标准1.膨胀土的工程地质特征：1）土的颜色一般为棕红、棕黄、褐黄、灰白、灰绿色等。
2）网状裂隙极发育，有蜡面，易风化成细粒状；鳞片状裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色黏土。
3）土质细腻，滑感特强，以蒙脱石、伊利石为主；黏土中含有少量粉砂，滑感较强，含较多的钙质结核、铁锰质结核或薄膜，在旱季呈坚硬或硬塑状态，在雨季黏滑，液限大于40%。
4）多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎。
5）坡面常见浅层溜塌、滑坡、地面裂隙。
当坡面有数层土时，其中膨胀土层往往形成凹形坡。
新开挖（槽）壁易发生坍塌等。
6）浅层基础的单层或多层建筑物易出现裂缝，且建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
2.膨胀土的工程特性指标：膨胀土的工程特性指标主要有自由膨胀率、膨胀率、收缩系数及膨胀力。
其中，自由膨胀率是土类初判的常用指标。
2.1.2膨胀土的初判方法膨胀土的初判，以工程地质调绘为主，并辅以少量土工试验，测定其自由膨胀率。
膨胀土划分标准
膨胀土划分标准
膨胀土是指含有一定量的粘性粘土矿物的土壤，在某些条件下会发生膨胀和收缩现象。
膨胀土的划分标准主要有以下两种：
1. 根据膨胀程度划分
根据国际标准，根据试验测定的膨胀率，将膨胀土分为以下五个等级：
（1）膨胀率小于10%的土属于非膨胀土；
（2）膨胀率为10%～30%的土属于轻度膨胀土；
（3）膨胀率为30%～50%的土属于中度膨胀土；
（4）膨胀率为50%～70%的土属于重度膨胀土；
（5）膨胀率大于70%的土属于极重度膨胀土。
2. 根据土壤类型划分
根据国家标准，根据土壤类型和膨胀性质，可以将膨胀土分为以下四个类型：
（1）粘性土的膨胀性土，包括黏土、壤土、黏壤土、粘性砂土、粘性砾石土等；
（2）粘性土与砂的混合土的膨胀性土，包括粘性砂土、粘性砾石土等；
（3）砂性土的膨胀性土，包括砂土、砂质壤土、砂砾土、砾石土等；
（4）粘性土或砂性土与碳酸盐岩固结物的膨胀性土，包括粘性砂质岩土、粘性砾石岩土、砂质岩土、砾石岩土等。
以上是膨胀土的划分标准，对于工程设计和施工来说，了解土壤类型和膨胀程度非常重要，可以有效避免因膨胀产生的地质灾害和工程事故。
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。
膨胀土分类的分形插值评价方法_赵月平
为工程设计和施工提供合理的参数和科学依据 。选取影响膨胀土评价的液限 、 胀缩总率、 塑性指数、 天然含水率、 自由膨 胀率等 5 个主要因素， 依据膨胀土分类标准 ， 采用随机插值生产 40 个标准样本构建膨胀土分类的分形插值模型 ， 并根据 最大似然分类原则计算各个指标的分维数 ； 同时结合样本综合评价值与经验等级之间的关系分析建立分形插值评价模 型。通过实例分析表明， 该方法简单、 可靠， 计算得到的每个样本具体得分值及等级优劣顺序合理 ， 且精度可满足工程应 用要求。 关 键 词： 膨胀土； 胀缩等级； 分形插值模型； 分维数 文献标志码： A doi： 10． 3969 / j． issn． 10001379． 2015． 06． 024
［9 ］ s
r pq （ s） = Δx s =
n －s + 1 n －s + 1
槡
（ x pk ∑ k =1
－ x qk ）
2
（ 3） （ 4）
∑ ∑ 2 p =1 q = 1 （ n － s + 1）
r pq （ s）
1
膨胀土分类的分形插值模型
*
s = 1， x qk 为 相 空 间 两 点； s 为 相 空 间 维 数， 式中： x pk 、 2， …， ω。 （ 4 ） 计算每维相空间两点之间距离小于 r sk 的概率 C k （ s） ， 公式为： 1 C k （ s） = （ 5） ∑ ∑ H［r sk － r pq （ s） ］ （ n － x + 1） 2 p q 1 r sk － r pq （ s） ≥0 H［ r sk － r pq （ s） ］= 0 r sk － r pq （ s） ＜ 0
［1 － 8 ］
则可采 选择的分维数若没有严格趋向某一极限 ， 取不同相空间的分维数中趋于稳定的最大者或相邻空 间分维数之差满足一定精度者， 作为该膨胀土分类评 价单个指标的分维数， 分维数越大说明该指标越重要。 根据每维相空间求出的一组 C k （ s ） 值， 若 C k （ s ） 和 r sk 其斜率为分 在双对数图上的关系为直线， 则分形存在， 维数
浅述膨胀土判定方法与标准
浅述膨胀土判定方法与标准膨胀土是土体颗粒成分由强亲水性矿物组成，对环境湿热变化敏感的高液限粘土，具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩，同时具有多裂隙性，超固结性，强度衰减性等特殊性质。
膨胀土对工程建设危害很大且具有反复性。
膨胀土地区房屋建筑大量开裂变形，铁路路基边坡经常坍方、滑坡，公路经常路堤沉陷、纵向开裂、坍肩，路堤边坡滑坍，以及路堑边坡剥落、冲蚀、泥石流、滑坍等病害，公路路面经常出现大幅度的随季节变化的波浪变形。
膨胀土主要特征：1、粘粒（<0.002mm）含量》≥30%；2、粘土矿物中蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物居主导地位；3、土体随含水量增加，体积膨胀产生压力，土体受热干燥失水收缩形成干缩裂缝；4、膨胀收缩变形随环境湿热变化多次重复，引起强度衰减；5、属于液限大于40%的高液限粘土；吸水膨胀，失水收缩是粘性土共性，膨胀土只是粘性中很特殊的一种土体。
若对膨胀土漏判，会给工程埋下隐患，造成病害。
若把普通粘土误判成膨胀土，或对其胀缩潜势判断有误，将增大工程规模，增加工程造价造成浪费。
故正确判定膨胀土在工程中意义重大。
当今，国内外判定膨胀土的方法指标很多，甚至国内不同行业间的判定方法指标也不相同。
基本分为物理法、化学法、力学法。
物理法主要根据土的粒度组成与稠度性质判定；化学法主要分析土的矿物成分或化学性质因而判定；力学法主要以膨胀力指标判定。
还有以物理、化学、力学性质指标综合判定。
一、国外判别方法1、前苏联建筑法规：①土质遇水，eL=WLeL-e01+e0π≥0.3,考虑土的膨胀性，式中：eL——液限状态WL时土的孔隙比，e0——天然状态时土的孔隙比；GS——土的相对密度；GW——水的密度；②相对膨胀量（无负荷）：δH=hHC-h0h0式中：hHC----浸水饱和时，在有侧限条件下，自由膨胀后土样高度；h0----天然含水量时土样的原始高度。
③以附加荷载0.32kg/cm2时，膨胀土量分类。
当膨胀时大于1.5%，体积变化严重，当膨胀量为0.5%-1.5%时，是临界状态，当膨胀量小于0.5%时，体积变化不严重。
膨胀土膨胀量测定方法比较及改进
膨胀土膨胀量测定方法比较及改进边加敏【摘要】以高淳胥河某边坡膨胀土为研究对象,在对现行土工规范要求的以及部分科研人员采用的膨胀土有荷线膨胀率测定方法进行研究的基础上,分析了两种方法存在的问题,进而提出线膨胀率测定的改进方法. 基于不同试验方法开展了膨胀土膨胀力及有荷线膨胀率试验,并对结果进行了比较研究. 试验结果显示,在初始状态相同的情况下,改进方法测得的膨胀土线膨胀率最大,土工试验规范方法次之,部分科研人员采用方法所测得的线膨胀率最小,3种试验方法所测得的膨胀土线膨胀率都可以采用同一个公式来表示. 不同试验方法对初始干密度较小、上覆压力小的膨胀土的线膨胀率、膨胀力测定影响较大.%Taking the expansive soil of Xuhe River slope in Gaochun County, Jiangsu Province as an object, based on the cur-rent specification of engineering and the research results of measurement method for loaded linear expansive ratio used by some re-searchers, the problems of the current two methods are analyzed and an improved method for linear expansive ratio measurement is put forward. The experiment of loaded linear expansive ratio and expansive force was conducted by different methods and the results were compared. It indicated that in the same initial state, the linear expansive ratio measured by the improved method is the largest, while the one measured by the methods suggested by some researchers is the minimum, and that measured by the geotechnical specification method is in between;the expansive ratio measured by the three methods can be expressed by one for-mula;the three measurement methods give bigger different results oflinear expansive ratio when the expansive soil is in smaller dry density and overburden pressure.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2015(046)023【总页数】4页(P38-41)【关键词】非饱和土;膨胀土;有荷膨胀率;膨胀力【作者】边加敏【作者单位】南京交通职业技术学院江苏省道路交通节能减排技术研发中心,江苏南京211188;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P642膨胀土工程问题由于其处理的复杂性，具有多次反复性与长期潜伏性。
公路膨胀土的判别与分类研究
公路膨胀土的判别与分类研究【摘要】：膨胀土是一种具有特殊性质的土，其处理技术难度、处理工程量和投资都比较大，膨胀土在我国很多省份都有分布，地域比较广泛。
为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全、舒适行车的目的，就必须解决因膨胀土造成的一系列工程质量问题。
本文意在从膨胀土的基本论述引申到膨胀土的判别与分类研究，为进一步解决这类问题而著有帮助。
【关键词】：公路膨胀土；判别；分类[ Abstract ]: This paper is from the expansive soil basic argument extended to the identification and classification of expansive soils research, to further solve the problem with help.[ Key words ]: highway swelling soil; discrimination; classification前言：膨胀土为一种高塑性粘土，一般承载力较高，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，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大，裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。
一般于建筑物完工后半年到五年出现。
影响土的膨胀性的主要矿物是蒙脱石，我国最早遇到粘土膨胀危害的公路工程是在50年代的成渝铁路工程中。
直到80年代，我国才制定了膨胀土地区的建筑技术规范。
膨胀土的判别膨胀土的判别，一直是工程界最为关心的问题。
长期以来，人们在这方面做出了不懈的努力并提出了许多相关的判别方法。
这里我们就总结一下对膨胀土的判别与分类相关的研究成果做一简要回顾，希望有利于今后的研究。
膨胀土
0 引言膨胀土一直是困扰岩土工程界的重大工程问题。
膨胀土遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性在膨胀土地区的工业民用建筑、水利、铁道、公路等工程建设和工程运营中起到极大的破坏作用。
近年来,我国岩土工程界在膨胀土微观结构特征及其工程性质的研究中取得了丰硕的成果。
但是由于膨胀土存在着干缩湿涨、崩解性、多裂隙性、易风化性等特征,在自然条件下对建设在其上的路基和构筑物产生较大的危害。
如不进行有效处治,还会对路面的质量和边坡的稳定性产生长期的影响。
我国现行公路工程的技术规范规定,膨胀土不能直接用于路基填筑,若废弃必将导致大量借土及弃土用地的大幅增加,带来工程造价增加及环保方面等许多问题。
为了在公路路堤填筑中合理地利用这些不同胀缩等级的膨胀土,并为膨胀土的应用和加固提供技术支持,并为高速公路膨胀土的工程性质进行分析和研究。
1 膨胀土的判别与分类方法准确判别膨胀上及评价膨胀势大小是膨胀土地基处理首要解决的问题:若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土判为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费。
已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害是由工程人员对膨胀土误判造成。
目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。
国内工程设计常用的判别标准主要有以下三类。
1.1 原国家建委标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)该规范以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定,自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土。
1.2 铁道部行业标准《铁路工程地质膨胀土勘测规则》( TB10042-995 )规则中,膨胀土的判别分为初判和详判。
初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。
初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。
土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率大于40%,液限大于40%时,判定为膨胀土。
膨胀土分类的分形插值评价方法
ห้องสมุดไป่ตู้
型 。通过 实例 分析表 明 ， 该 方法简单、 可靠， 计算得到的每个样本 具体得 分值及等级优劣顺序合理 ， 且精度 可满足 工程 应
膨 胀 土是颗 粒 高分散 、 成 分 以黏 土矿 物为 主 、 对 环
向指标 可 采 用 Ｘ ＝ ［ ｍａ ｘ （ Ｘ ｉ ＊ ）一Ｘ ］ ／ ［ ｍａ ｘ （ Ｘｉ ＊ ）一
境 的湿 热变 化敏 感 的高 塑性 黏土 ， 具 有 吸水 膨 胀软 化 、 失水 收 缩 干裂 的特 殊工 程性 质 。膨胀 土在 我 国分 布范
对于 膨胀 土 的判 别 与 分 类 ， 国 内外 学 者 已开 展 了 大量 的研 究工 作 ， 提 出 了许 多判 别分 类 方法 。例 如 ， 按
均距 离 。公 式为
最 大胀 缩 性指 标进 行 分 类 、 按 自由膨 胀 率 大 小 划 分膨 胀土 的膨 胀潜 势 ， 以及 Ｆ ｉ ｓ ｈ ｅ ｒ 判别 分 析方 法 、 模 糊 概 率 模型 、 模 糊数 学评 判 技 术 、 物 元 可 拓 识 别模 型 、 未 确 知 测度 理论 、 变 权靶 心贴 近度 计算 方法 、 熵 值 一理 想点模 型等 ｕ ｌ Ｊ 。各位 学者 虽然 在各 自的研 究领 域都 作 出 了 有益 的探 索 ， 但也 有 一 定 的局 限 性 。考 虑 到 影 响 膨 胀 土胀 缩 的 因素多 ， 且 这 些 因 素 的相 应 指 标 在 获 取 时 具 有一 定 的 片面性 、 随 机性 和不 确定 性 ， 而分 形理 论在 揭
膨胀土多指标定量分类方法
（ 2）
R （ X ） 是由所有与 X 相 交 非 空 的 等 效 类［a］R 的 并集， 是那些可能属于 X 的对象组成的最小集合 。 集 合 X 的边界区定义为： bn （ X ） = R （ X ） － R * （ X ） 之则称 X 为关于 R 的粗糙集 。 粗糙集理论直接 从 给 定 问 题 的 描 述 集 合 出 发， 仅 利用数据本身提供的 信 息， 通过不可分辨关系和不可 分辨类确定给定问题 的 近 似 域， 从而找出该问题的内 粗糙集理论相对于其 在规律 。 由于不需要 先 验 知 识， 它处理不确定知识的方法， 更具有实用性 。 2. 2 粗糙集理论评价分类指标重要性的理论基础 粗糙集理论认为 知 识 与 分 类 是 密 不 可 分 的， 知识
·114·
江
巍， 等： 膨胀土多指标定量分类方法研究
2011 年
它与比表面积 、 阳离子交换量 、 蒙脱石含量之间存在线 性相关的关系 。 因此， 标准吸湿含水率的大小可以反 映土的膨胀性强弱 。 以上指标均是常 用 的 判 别 分 类 指 标， 具有较好的 广泛性 、 实用性， 因此， 选取以上指标作为本 可操作性 、 文所建立的膨胀土多指标定量分类方法基本指标 。
系
的膨胀土多指标定量分类方法， 科学地对选取的
4 项指标进行评分和权重考虑是该方法 是 否 合 理 的 技 术关键 。 因此引入粗 糙 集 理 论， 对分类指标在分类时 的重要性进行分析评价 。 2. 1 粗糙集理论概念 粗 糙 集 （ rough sets ） 理 论
［12］
0 ≤ k ≤1 。 我们称知识 Q 是 k 度依赖于 知 识 P 的， k = 1 时， 知识 Q 完全依赖于知识 P ； k = 0 时， 知识 Q 是波兰科学家 Z 完全不依赖于知识 P 。 通过 k 值可以确定各条件属性 在决策时所具有的 影 响 。 运 用 这 一 原 理， 通过计算膨 胀土分类结果对各分 类 指 标 的 依 赖 度， 可以对各分类 进而赋予其较合理的权重 。 指标的重要性进行评价， 这一过程的 实 现 主 要 借 助 于 决 策 表
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中指标的采用
频次， 本文选取了如下指标： （ 1 ） 界 限 含 水 率： 通 常 指 液 限 W l 、 塑 限 Ip ， 在一定 程度上反映了土的亲水性能， 它与土的颗粒组成 、 粘土 阳离子交 换 性 能 和 比 表 面 积 以 及 水 溶 液 的 矿物成分 、 性能等有着十分密切的关系 。 （ 2 ） 自由膨胀 率 F s ： 反 映 了 土 体 细 粒 含 量 的 多 少 或土样的分散程度 。 当 然， 分散性与矿物成分有密切 关系， 蒙脱石含量愈高， 自由膨胀率亦愈大 。 （ 3 ） 标准吸湿含 水 率 W f ： 土 的 标 准 吸 湿 含 水 率 是 在标准条件下 （ 温 度 为 （ 25 ʃ 2 ） ħ ， 相 对 湿 度 为 （ 60 ʃ 3） % ） ， 土 样 从 天 然 含 水 率 脱 湿 至 平 衡 后 的 含 水 率。 标准吸湿含水率能 够 很 好 地 反 映 土 的 矿 物 组 成 特 性，
膨胀土对工程建设存在不利影响的同时也是地质 其危害性大， 造成的工程问题突 灾害的重要诱因之一， 出 。 最早的膨胀土 工 程 问 题 是 1938 年 美 国 垦 务 局
［1］
建立一种简单的膨胀 土 多 指 标 定 量 分 类 方 法， 易于工 程实践操作 。
在一座钢制虹吸管工 程 中 首 先 认 识 并 报 道 的， 随后引 起了世界范 围 内 的 广 泛 关 注 。 1987 年 我 国 发 布 了 第 一本有关膨胀土的 国 家 标 准《膨 胀 土 地 区 建 筑 技 术 规
分类的过程就是将相差不 是基于对对象分类的 能 力， 大的对象分为一类， 它们的关系是不可分辨关系， 也称 等价关系 。 在粗糙集 理 论 获 取 知 识 的 过 程 中， 有的知 Q， Q 的 P 正域 识并不是可精确推导的 。 两个知识 P 、 满足 记为 pos P （ Q ） ， pos P （ Q方法研究
2011 年
它与比表面积 、 阳离子交换量 、 蒙脱石含量之间存在线 性相关的关系 。 因此， 标准吸湿含水率的大小可以反 映土的膨胀性强弱 。 以上指标均是常 用 的 判 别 分 类 指 标， 具有较好的 广泛性 、 实用性， 因此， 选取以上指标作为本 可操作性 、 文所建立的膨胀土多指标定量分类方法基本指标 。
［2］ 范（ GBJ112 － 87 ） 》 。 对 膨 胀 土 的 研 究 包 括 多 个 方
1
分类指标的选取
经过国内外学者 大 量 的 研 究， 提出了多种膨胀土
判别与分类方法， 这些方法中涉及的膨胀土指标有自 由膨胀率 、 界限含水量 、 胀缩总率 、 粒度组成 、 比表面积 矿物成分和标准吸湿含水量等， 陈善 和阳离子交换量 、 雄等
［2 ， 6 7］ ［8 ， 及国内 膨 胀 土 分 类 研 究 10］
一领域 。 膨胀土的判别与 分 类， 是进行涉及膨胀土的实际 工程建设时的首要任务， 对于该问题， 国内外进行了大 量的研究工作， 提出了多种方法， 然而由于影响膨胀潜 势的因素多而复杂， 各因素之间也存在一定的相关关 对此缺乏透彻的 研 究， 使 膨 胀 土 分 类 较 为 复 杂， 目 系， 前尚难统一 。 没有一个单一指标能充分表述作为工程 环境或工程结构体一 部 分 的 膨 胀 土 的 复 杂 性 态； 多 指 标综合判别分类易出现同一个土样不同的指标属于不 而难于归类的问题； 多指标数学式判别分类 同的等级， 则概念不易被工程技术人员掌握， 操作性不强 。 为解决膨胀土判 别 分 类 中 存 在 的 上 述 问 题， 本文 在前人研究基础上， 选取膨胀土分类常用的四项指标 （ 液限 、 塑限 、 自由膨胀率和 标 准 吸 湿 含 水 率 ） ， 利用粗 糙集理论对各指标在 分 类 时 的 重 要 性 进 行 评 价， 进而
第 38 卷 第 6 期 2011 年 11 月
水文地质工程地质 HYDROGEOLOGY ＆ ENGINEERING GEOLOGY
Vol． 38 No． 6 Nov． 2011
膨胀土多指标定量分类方法研究
江
1 2 1 巍 ， 温世亿 ， 王乐华
（ 1. 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室， 宜昌 2. 南水北调中线干线工程建设管理局， 北京
［5］
如力学特性 、 微观结构 、 土体破坏及工程治理等， 取 面， 得了丰 富 的 成 果， 在 研 究 发 展 过 程 中， 非饱和土力 学
［3］
对这些分类方 法 作 了 系 统 的 总 结 和 评 价， 对这
、 分形
［4］
等先进理论 也 不 断 地 被 研 究 人 员 引 入 这
些分类指标的物理意义进行了深入探讨 。 采用单一分类指标进行膨胀土的判别与分类存在 一定局限： 例如单一 的 采 用 界 限 含 水 率 特 征 值 作 为 膨 界限含水率是所有粘土的共性指标， 胀土的判别指标， 而且其只是间接地反 映 了 土 的 膨 胀 性； 自 由 膨 胀 率 则 是土粒膨胀特性的量 度 指 标， 却没有反映土体的结构 性 。 因此膨胀土的判别应综合各类指标进行 。 考虑反 映 膨 胀 土 基 本 特 性 的 众 多 参 数， 参考我国相关规 范
443002 ；
100038 ）
摘要： 膨胀土的胀缩等级评判是进行膨胀土治理的首要 任 务， 对膨胀土的判别与分类方法开展研究具有重要意义。本 文在前人研究的基础上， 选取膨胀土分类常用的 4 项指标（ 液限 、 塑限 、 自由膨胀率和标准吸湿含水率） ， 利用粗糙集理论 进而建立一种简单的膨胀土多指标定量分类方法， 易于工程实践操作 。 对各指标在分类时的重要性进行评价， 关键词： 膨胀土； 定量分类； 粗糙集； 多指标 中图分类号： TU443 文献标识码： A 3665 （ 2011 ） 06011305 文章编号： 1000-