膨胀土地基的危害-判别-勘察及设计处理方法分析

膨胀土地基的危害\判别\勘察及设计处理方法分析

摘要：膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩开裂的特种黏性土，对地基及边坡等危害极大，在我国的分布范围很广，工程中常把膨胀土误认为非膨胀土，等于给工程建筑物埋下祸根，本文对膨胀土的危害、识别、勘察方法、处理方法提出一些心得。

关键词：膨胀土膨胀率膨胀土分类膨胀潜势胀缩等级改性

1引言

膨胀土是一种高塑性粘土，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，常使低层建筑物成群产生不均匀沉降、墙体开裂或破坏，使道路路基塌陷开裂变形破坏、使边坡失稳、形成滑坡等危害。因土质坚硬而常常被误判为工程性质良好的非膨胀土地基，但是在开挖卸荷、浸泡、干裂等外界条件改变后，其强度将急剧衰减，误判等于给工程埋下祸根。我国膨胀土分布广泛，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。

2膨胀土特征

2.1 膨胀土的矿物成分

土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土称为膨胀土。成因类型和矿物组成复杂，亲水粘土矿物成分主要为蒙脱石、伊利石土和高岭土，其中蒙脱石含量对胀缩势能起主导和控制作用，是一种液性指数大于40%的高塑性土。

2.2 膨胀土的野外鉴别特征

a．地貌特征：盆地和平原地区的膨胀土多以水相沉积为主，山区膨胀土有残坡积和冲洪积成因类型，土内常具有色杂、含有粗颗粒砂土或卵砾石成分，多分布在二级及二级以上的阶地和山前丘陵地区，呈垄岗-丘陵和浅而宽的沟谷，地形坡度平缓，一般坡度小于12度，无明显的自然陡坎，在流水冲刷下的水沟、水渠常易崩塌、滑动而淤塞。

b结构特征：自然条件下多呈坚硬-硬塑状态，结构致密，断口光滑，常包含钙质结核和铁锰结核，土内分布有裂隙，充填灰绿、灰白等色粘土。干时坚硬，遇水软化。

C地表特征：常见浅层塑性滑坡、地裂、新开挖坑（槽）壁易发生坍塌，未经地基处理的建筑物成群破坏，低层较多层严重，刚性结构较柔性结构严重，建

筑物裂缝随气候变化而张开或闭合。

2.3室内试验量化判别

自由膨胀率不小于40%，液性指数大于40%。

3 膨胀土地基的勘察

3.1现场勘察方法：

a 初步工程地质测绘，鉴别膨胀土的可能性，尽早取样送试验室做物性试验及膨胀性试验。

b勘探点宜结合地貌单元和微地貌形态布置，数量较常规地基适当增加，取样孔不少于全部勘探点的1/2；孔深除满足基础埋深和附加应力的影响深度外，尚应超过大气影响深度，控制性孔深不小于8m，一般性孔不小于5m。

c大气影响深度以内，控制性孔取样间距不大于1m，大气影响深度以内，取样间距可为1.5-2.0m；一般性孔1-5m深度内，可取III级样，测定天然含水量。

d现场浸水载荷试验，以确定地基土的承载力和浸水时的膨胀变形量，应选在有代表性的地段，但应避开拟建建筑物基础范围。

3.2大气影响深度、大气急剧影响深度、膨胀土湿度系数的确定，根据当地经验数据或由规范公式计算确定。

3.3土样室内试验内容：

a自由膨胀率δef

b膨胀率δep

c线缩率与收缩系数（λs）

d膨胀力

e残余强度

3.4场地与地基评价

a场地：与普通地基场地类别不同，膨胀土地基氛围平坦场地和坡地两种，膨胀土地基的设计，根据地形地貌条件，建筑场地分为平坦场地和坡地场地。地形坡度小于5°或地形坡度大于5°小于14°，距坡肩水平距离大于10 m 的坡顶地带为平坦场地; 地形坡度不小于5°或地形坡度虽然小于5°，但同一座建筑物范围

内局部地形高差大于1 m 的场地为坡地场地。位于平坦场地的地基，应按胀缩变形量控制设计，位于坡地场地上的建筑物地基，除按胀缩变形量控制设计外，还应进行地基稳定性验算。

b膨胀土的膨胀潜势分类

c膨胀土地基的胀缩等级

地基分级变形量是胀缩等级评定的重点和难点，按《膨胀土地区建筑技术规范》，膨胀土地基变形量，可按下列变形特征计算:

①场地天然地表下1m 处土的含水量等于或接近最小值或地面有覆盖且无蒸发可能，以及建筑物在使用期间，经常有水浸湿的地基，可按膨胀变形量计算（规范5.2.8式：

②场地天然地表下1m 处土的含水量大于1. 2 倍塑限含水量或直接受高温作用的地基，可按收缩变形量计算（规范5.2.9式）：

③其他情况下可按胀缩变形量计算（规范5.2.14式）:

计算需要较多的从天然地表以下1m至大气影响深度（或浸水影响深度、热源影响深度）范围内原状膨胀土土样的试验数据，因此钻探时该深度范围内需加密取样，尽量多取样，野外勘察时应特别注意。

d地基承载力特征值可由载荷试验和其它原位测试结合实践经验综合确定。

4地基基础处理措施

在膨胀土地基上进行基础设计时，应根据气候条件、地基的胀缩等级、地基的工程地质及水文情况和建筑物的结构类型，合理选定地基处理方案。常规的膨

胀土地基处理方法有如下几种:

a采用桩基础，使地基的持力层落在稳定的土层上。

b 将膨胀土换填成非膨胀土、砂石或灰土，从根本上改变土壤的性质，消除其胀缩性。

c 基础埋深不应小于1 m，尽量埋在大气影响深度以下。

d对地基基础进行避水处理。

e对不能直接用作填筑土料的膨胀土，采用化学改性法，如地基土掺入生石灰、水泥、氯化钙等，通过过量Ca2+置换土中的K+、Na+离子，起到絮凝团聚、碳化、胶结的作用。

5设计原则及措施

5.1 场址选择

a 宜选择地形条件比较简单，且土质比较均匀、胀缩性较弱的地段；

b宜具有排水畅通或易于进行排水处理的地形条件；

c 宜避开地裂、冲沟发育和可能发生浅层滑坡等地段；

d 坡度宜小于14。井有可能采用分级低挡土结构治理的地段；

e 宜避开地下溶沟、溶槽发育、地下水变化剧烈的地段。

5. 2总平面设计应符合下列要求:

a 同一建筑物地基土的分级变形量之差，不宜大于35mm；

b 竖向设计宜保持自然地形和植被，并宜避免大挖大填；

c 挖方和填方地基上的建筑物，应防止挖填部分地基的不均匀性和土中水分变化所造成的危害；

d 应避免场地内排水系统管道渗水对建筑物升降变形的影响；

e 地基基础设计等级为甲级的建筑物，应布置在膨胀土埋藏较深、胀缩等级较低或地形较平坦的地段；

f 建筑物周围应有良好的排水条件，距建筑物外墙基础外缘5m内不得积水。