膨胀岩的膨胀特性与工程治理研究
红山窑膨胀岩的膨胀和软化特性及模型研究
红山窑膨胀岩的膨胀和软化特性及模型研究张爱军张志允（深圳市勘察测绘院有限公司518028深圳）摘要: 以南京红山窑水利枢纽工程所提供的岩基红砂岩岩芯为例，采用MTS815.02型岩石刚性伺服试验系统和岩石膨胀测量仪，对风化红砂岩进行膨胀变形及力学特性试验研究，试验结果表明，红砂岩膨胀应变随吸水率增加而呈对数形增长；由于含水率的变化使膨胀岩的弹性模量、泊松比和屈服极限等力学性能都将发生变化,即所谓的软化现象；从而引起膨胀应力、塑性流动和随湿度场而变化的屈服准则等都相互耦合在一起。
基于试验结果，本文提出了考虑膨胀岩膨胀及软化特性的弹塑性本构模型。
关键词:膨胀岩膨胀特性软化现象本构关系弹塑性1．引言膨胀岩是指与水发生物理化学反应，引起体积膨胀的一类岩石，多数属于易风化和软化的软弱岩石[1]。
工程实践中，如边坡岩体吸水膨胀而失稳；建筑物地基不均匀胀缩变形造成开裂；铁路路基严重变形造成中断行车事故；隧洞围岩向洞内塑性挤出或底板隆起而导致洞室支护破坏[2,3]。
因此，膨胀岩的工程灾害研究课题是极为复杂且具有重大工程意义，如何才能经济有效地处理这类岩体，一直是困扰着工程师的一个难题。
众所周知，膨胀岩石受水作用会产生体积膨胀和软化现象,尽管对岩石遇水膨胀和软化问题的研究工作已经有四十多年的历史了。
但是，到目前为止，分析计算岩体遇水作用后产生的应力应变场的岩石膨胀理论还缺少完备的数学力学基础。
现有的岩石膨胀理论都是建立在特定的膨胀实验模型基础上的，有代表性的岩石膨胀理论主要有：杰斯(Gysel) [4]的一维膨胀理论和维特克(Wittke)[5]的三维膨胀理论。
但是，这些理论都不能全面地考虑产生湿度应力场的因素。
对此缪协兴[6]受温度应力场理论的启发，提出了一种新的湿度应力场理论，为膨胀岩本构模型的研究提供了严谨的数力基础。
膨胀岩体遇水作用后主要有两个方面的因素造成其体内的应力和应变场发生变化．其一是由于体积膨胀变形受到外部约束和体内各部分之间的相互约束，不能自由发生所引起，其二是由于局部受潮部分岩性的软化所造成。
某隧洞膨胀岩变形特性分析及处理
弱 膨 胀 性 泥 岩
砂质泥岩
泥 质砂 岩
泥质砂岩洞段 的变形特性界于砂质泥岩洞段和砂岩洞段之间 。 泥质砂岩洞段的变形及最终速率略小于砂质泥岩 ， 大 但 于砂岩 ， 尤其是拱角 ２ ３ 线的最终速率 明显 大于砂岩 ， 明泥质砂岩 的流变效应比砂质 泥岩 小， 比砂岩明显 ～测 说 但
・
施工技术 ・
某隧洞膨 胀岩变形特性 分析及处理
李 晓 兵
（ 疆额 尔 齐斯 河 流域 开发 工程 建设 管理局 ， 疆 乌鲁木 齐 新 新 ８０ ０ ） ３ ００
摘要 ： 简要 介绍 了新疆北疆某 隧洞施 工过程 中通过膨 胀岩 变形分析处理的过程 。依据对软岩隧洞积 累了许 多处理不 良地质状况 的经验 ， 为本工程及 时喷锚 支护提供依据 ， 达到 了安全和 经济 目的。 关键词 ： 变形特性 ； 膨胀岩 处理 ； 支护优化 中图分类号 ： ４ ６３１ Ｕ ５ ．＋ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ５ ０ ４ （０ ）９ ０５ — ３ ２ ９ — １ ４ ２ １ ０ — ０ ５ ０ １
４ 不 同岩 性支 护衬 砌设 计及 变 形处理 措 施
一
次 支 护 属 于 半 柔 性 。格 栅 间距 主 要 为 ０５ｍ、 ． ． ０８
不 同岩 性支 护 衬砌 设计 及 变形 处理 措 施 如表 ２
所列。
ｍ、． ｒ、 ． ｍ 和 １ 共 ５ ， １ １ １ ０ｎ ２ ．ｍ ５ 种 以 ． ｍ为 主 。 ２ 隧洞 永 久衬 砌 为钢 筋 混凝 土二 次衬 砌 。原 设 计
有 ２ ． ％的最 终 稳定 状 态 为缓 慢发 展 或仍 在 发展 ， ９６ ９
在砂 质 泥岩洞 段 。 选取 了 ６ ７个 收敛及 顶拱 沉 降 观测 断 面 ， 除进 口断面 外 ， 他 断面 的砂 质泥 岩都 属 其 于弱 膨胀 性 的 ， 质泥 岩 的含水 率平 均 为 １％。 质 砂 ６ 砂
刚玉岩的固结与膨胀特性研究
刚玉岩的固结与膨胀特性研究摘要：本文通过对刚玉岩的固结与膨胀特性进行研究，旨在了解刚玉岩的物理特性和工程行为，为相关工程项目的设计与施工提供科学依据。
通过实地调查和室内试验，本文详细分析了刚玉岩的岩石构造、物理性质、固结与膨胀特性等方面，并探讨了其影响因素及预防措施。
研究结果表明，刚玉岩由于其特有的矿物组成和结构特点，具有较强的固结和膨胀性，其性质对相关工程项目的设计和施工具有重要影响。
1. 引言随着工程建设的不断发展，对各类岩石的物理特性和工程行为的研究已成为重要的课题。
刚玉岩作为一种特殊的岩石类型，其固结与膨胀特性对相关工程项目的设计和施工具有重要影响。
因此，深入研究刚玉岩的固结与膨胀特性对优化工程设计和提高施工质量具有重要意义。
2. 刚玉岩的岩石构造和物理性质刚玉岩是一种由刚玉矿物主导的含硅质岩石，其主要成分是刚玉和少量的其他矿物。
岩石通常呈灰色至白色，质地坚硬，密度较大。
刚玉岩的岩石结构具有着独特的特点，其晶粒间紧密结合，晶间隙少，呈现出较高的密实度。
刚玉岩还具有较高的抗压强度和抗磨性，适用于一些需要耐磨的工程项目。
3. 刚玉岩的固结特性刚玉岩具有较强的固结特性，主要表现为在受到外力作用时，岩石内部晶间的距离逐渐减小，岩石体积缩小。
这种固结特性是由于刚玉岩的晶粒之间存在着强烈的物理和化学结合力所导致的。
在固结过程中，晶间的紧密结合会使得刚玉岩的强度增加，稳定性提高。
4. 刚玉岩的膨胀特性尽管刚玉岩具有较强的固结特性，但在特定条件下，刚玉岩也会发生膨胀。
刚玉岩的膨胀主要是由于其特有的矿物组成和结构特点所导致的。
刚玉矿物在受湿后会发生体积膨胀，导致刚玉岩的整体体积增大。
此外，刚玉岩中的少量含水矿物也会在受热后发生蒸发膨胀。
因此，在刚玉岩的工程应用中，膨胀特性需要特别关注，并采取相应的措施进行调控。
5. 刚玉岩的固结与膨胀特性的影响因素刚玉岩的固结与膨胀特性受到多种因素的影响。
首先，岩石的成分和结构是影响固结特性的重要因素。
膨胀岩初步研究
第二节 膨胀岩物理力学特性
➢ 膨胀岩的物理特性
膨胀岩具有天然含水量高、密度小、孔隙比大的特 点。天然含水量10%～25%，孔隙比0.4%～0.7%；
崩解性：含有黏土矿物的膨胀岩浸水后发生解体现 象的特性；
裂隙性：指发育的结构面纵横交错的将岩体切割成 碎块状的特性。
式中： I1——岩石应力第一不变量 —I1—S 膨胀试验中岩石应力第一不变量。
第四节 膨胀岩地下工程中地应力计算
➢ 膨胀岩地应力计算理论
膨胀岩地应力计算理论基于膨胀岩的蠕变和膨胀理论。 （1）根据被室内试验，利用岩石蠕变机理确定力学参数； （2）求解支护前围岩弹性和弹塑性应力场； （3）依据稳定蠕变准则和稳定膨胀准则，求解最小支护力
第二节 膨胀岩物理力学特性
➢ 膨胀岩的流变性
流变性：岩石矿物组构随时间不断调整，导致其应力、应 变状态亦随时间而持续增长变化的性质。
流变性是膨胀岩重要的工程性质。
➢ 膨胀岩的易扰动性
易扰动性：由于膨胀岩软弱、裂隙发育、吸水膨胀等特性， 导致膨胀岩抗外界干扰能力极差，对卸荷松动、施工振动等 极为敏感，而且具有吸湿膨胀软化、暴露风化的特点。
弹性后效：岩石卸载后一段时间应变才减小到一定数值
第三节 膨胀岩流变及膨胀特性
➢ 膨胀岩的蠕变机理
岩石蠕变实质是岩石裂隙扩展与内部应力不断发展与调整 的过程。按照所加应力σ与长期强度 R之L 间的关系，将岩石 蠕变分为稳定蠕变和不稳定蠕变。
稳定蠕变 不稳定蠕变
RL RL
如右图，1为稳定蠕变，2、 3、4为不稳定蠕变。
第一节 膨胀岩的含义、研究背景及现状
➢ 膨胀岩研究现状
【浅谈膨胀土围岩隧道施工】膨胀土围岩的特性
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【浅谈膨胀土围岩隧道施工】膨胀土围岩的特性
膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水 显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑 性粘性土。确定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石粘土矿物。
一．膨胀土围岩的特性 隧道穿过膨胀土地层，隧道开挖后不久，我们经常可以见到围岩因开 挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象使坑道的顶部 及两侧向内挤入，底部鼓起，随着时间的增长导致围岩失稳，支撑、衬砌 变形和破坏。这些现象充分说明了膨胀土围岩性质是极其冗杂的。它与一
二．膨胀土围岩对隧道施工的危害
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由于膨胀土围岩的特殊工程地质性质及其围岩压力物性，使膨胀土的
〔四〕底膨：隧道底部开挖后，洞底围岩的上部压力解除，又无支护
隧道围岩具有普遍开裂、内挤、坍塌和膨胀等变形现象。膨胀土隧道围岩 体约束的条件下，由于应力释放，洞底围岩产生卸荷膨胀；加之坑道积水，
程度，以便依据围岩动态实行相应的施工措施。如原设计难以适应围岩动 有地下水渗流的隧道，应实行切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，
态状况，也可据此作适当修正。
防止施工积水对围岩的浸湿等。如局部渗流，可接受注浆堵水阻挡地下水
〔二〕合理选择施工方法
进入坑道或浸湿围岩。
膨胀土隧道围岩压力的施工效应，是导致隧道变形病害的主要缘由。
膨胀土工程特性及处理方法
膨胀土工程特性及处理方法【摘要】膨胀土是一种特殊性岩土，具有吸水后体积增大、失水后体积缩小，胀缩变形变显特性。
对高速公路的工程建设及营运起到极大的破坏作用。
沈四高速公路桩号K693+500-K694+700存在膨胀土。
本文对膨胀土的工程特性、工程危害进行论述，并对膨胀土的治理方案提出了建议。
【关键词】高速公路；膨胀土；路基；处理方法1 膨胀土工程地质条件1.1 地形地貌膨胀土所在地貌区内地貌为微丘地貌为主，地形平缓，无明显自然陡坎。
膨胀土路段地面标高一般在88.50-116.80米。
1.2 水文、气象膨胀土区属半干旱，半湿润大陆性季风气候区，冬冷夏热，春秋两季多风。
最高气温36.6～37.6℃，最低气温-34.3～-36.7，年平均降水量600～700mm，年平均蒸发量1600～1800mm。
从11月中旬至翌年4月为冰冻期。
区内地下水主要分布在辽河支流河谷平原中。
大气降水入渗为主要补给方式，其次为河流入渗补给；排泄方式以地下水径流、河水排泄及人工开采排泄为主。
地下水类型为第四系松散堆积物孔隙水。
2 膨胀土工程特性2.1 判别和分类膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土和非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀时的强弱和工程性质特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。
以往的工程建设经验已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。
对于膨胀土的判别和分类，有不同的方法。
如通过膨胀性矿物（蒙脱石、伊利石、高岭石）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等。
在高速公路中，广泛采用的是现场定性和室内定量指标相结合的方法，即工程地质特征及土的自由膨胀率、最大吸湿含水率、塑性指数指标综合判断。
膨胀土的初步判别根据工程地质特征及土的自由膨胀率等指标综合判定。
即：（1）裂隙发育，常有光滑面与擦痕，有点裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态；（2）多出露于二级或二级以上的阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎；（3）常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；（4）建筑物裂缝随气候而张开或闭合；（5）自由膨胀率大于或等于40%。
引江济淮工程膨胀岩特点浅析
引江济淮工程膨胀岩特点浅析
引江济淮工程膨胀岩特点浅析
耿宏斌
【摘要】引江济淮工程淮河以南段的输水线路沿线分布有较多的膨胀性软岩,其对引水渠道边坡的稳定性有一定影响。
对膨胀岩的分布特点、工程地质特征和处理建议进行简要评述,根据其在渠道中的切深、泥岩占比及泥层自身膨胀性等因素，采取与膨胀土一并处理或设置非预应力锚杆等有针对性地处理措施,保证工程安全。
【期刊名称】资源环境与工程
【年(卷),期】2016(030)003
【总页数】3
【关键词】引江济淮工程;膨胀岩;成分;处理措施
引江济淮工程(江淮运河),又称江淮沟通,为反映其全面、巨大的综合利用作用,自20世纪80年代后期改称为引江济淮并沿用至今。
它沟通长江、淮河二大水系,润泽安徽,惠及河南,造福淮河,是解决淮河中游地区水资源短缺和支撑淮河流域及中原经济区发展不可替代的重大水资源配置工程,是加快巢湖水环境综合治理和改善淮河生态环境及遏制淮北中深层地下水超采不可或缺的重要生态保护措施,是构建跨区域现代综合运输体系和优化中西部地区产业布局及促进区域协调发展不可多得的黄金水运通道,是一项具有保障供水、农业灌溉补水、发展航运和改善环境等综合效益的大型跨流域调水工程。
根据引江济淮工程规划方案,本工程拟从长江取水,经凤凰颈引江枢纽和枞阳引江枢纽2个口门,并分别经西河、兆河和菜子湖、孔城河、白石天河双线入巢湖或经巢湖南岸绕湖入派河,利用派河上溯翻越江淮分水岭入瓦埠湖和淮河,再经淮北。
膨胀土的工程性质及其处治措施
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膨胀土 的工程性质ຫໍສະໝຸດ 其处治措施 马帅 帅 （ 河北工程大学 ， 河北 邯郸 ０ ５ ６ ０ ３ ８ ）
摘 要： 我 国膨胀 土分 布范 围广阔 ， 且 不同地 区的膨 胀土性质差别很大 ， 工程性质复杂 ， 本 文在 对其基本性质分析的基础上 ， 对其产 生的危 害及其预 防措施进行 了总结 阐述 ， 为膨胀土地 区的工程施工提供 参考。 关键词 ： 膨胀土 ； 工程性质 ； 工程危 害； 处治措 施 坡面破坏 日益严重 ， 地表水、 雨水等沿裂隙下渗 ， 而后随着天气干燥水 １膨胀 土 的工 程 陛质 膨胀土是一种特殊的精 『 生 土， 主要是由基｝ 生 火成岩 、 中酸 ｆ 生 火山岩 分又开始蒸发， 使表层膨胀土开裂 ， 为雨水 、 地面流水以及冲刷提供了 （ ２ ） 边坡冲刷。 路堑开挖完毕后 ， 若未及时采取膨胀土边坡防护措 以及不同时代的粘土岩、 泥岩 、 页岩风化形成 的具有裂 隙性 、 胀缩性 和 条件。 超 固结性的高塑性特殊土， 具有特殊的工程特性。 膨胀土在天然状态下 施 ， 在干旱季节 ， 表层含水率急剧降低 ， 边坡表层干缩开裂 ， 表层土开始 裂隙化 的膨胀土遇水易崩解泥化 ， 在雨水作用下极易对边坡 强度很高， 当含水率变化时， 膨胀土遇水发生膨胀、 失水发生收缩变形 ， 开裂剥落， 表现出明显 的胀缩 ｌ 生。膨胀土的这种不 良性质给大量工程造成了巨大 产生冲刷破坏。 （ ３ ） 溜塌 、 滑坡。 干旱季节 ， 边坡表层失水开裂 ， 土体出现 而在雨季土体吸水发生膨胀的同时 ， 土体状态发生改变 ， 浅 损失 ， 如铁路、 公路 、 渠道边坡 、 路面等会因此受到严重危害 ； 在地下工 网状裂纹 ， 称为溜塌。 程中， 因围岩膨胀导致底鼓破坏 、 围岩失稳引起工程事故 ； 膨胀土地基 层土体发生片状流动 ， 的胀缩导致建筑物基础升降 、 建筑物及地坪开裂变形、 甚至破坏等。 膨胀土中富含的亲水胜矿物蒙脱石对土体强度起控制作用 ，旱季 裂隙面吸水膨胀强度降低 ， 土 １ ． １膨胀土的裂隙特 陛。膨胀土中裂隙普遍发育 ， 属于多裂隙结构 边坡开裂为雨季雨水 的进入打开 了通道， ４ ｇ， ｇ沿裂隙面下滑的趋势 ， 形成滑坡。 体， 其中有复杂 的软弱结构面和裂隙结构面， 在很大程度上降低了膨胀 土的强度 ， 膨胀土 中裂隙的大量存在 ， 破坏了它的连续性和均一性 ， 使 ２ ． ２对路堤边坡的破坏。 其主要破坏形式有 ： （ １ ） 坡角坍滑 ； （ ２ ） 腰部 溃爬 ； （ ３ ） 路肩错落滑坍 ； （ ４ ） 下沉 ； （ ５ ） 纵裂。 得膨胀土的工程ｌ 生 质变得复杂而且对工程建设产生不 良影响。 ２ ． ３对建筑物地基的破坏。在地勘初始过程中， 由于膨胀土一般强 按裂隙形成成因不 同可分为两类 ， 即原生裂隙和次生裂隙。 原生裂 ． ｆ 氐， 因此易被误认为是建筑Ｉ 生能较好的地基土。 建在膨胀 隙 比较 隐蔽 ， 多为闭合状 的显微裂隙； 次生裂隙则具有张开状特征 ， 多 度较高压缩 ｆ 为宏观裂隙， 肉眼下 即可辨认。次生裂隙可分为 ： 风化裂隙、 减荷裂隙、 土地基上的建筑物 ，随季节性气候的变化而反复不断地产生不均匀 的 斜坡裂隙和滑坡裂隙等 。 次生裂隙一般又多由原生裂隙发育发展而成 ， 升降 ， 而使建筑物开裂遭到破坏。 ２ ． ４对桥梁桩承载力的影响。众所周知 ， 桩的轴向承载力是由桩 的 所以， 次生裂隙常具有继承 眭质。 在通常粘性土中， 端阻的发挥需要更大的位 膨胀土中各种存在形态 的裂隙 ， 形成于成土过程及 风化作用 。 产生 端阻和侧阻力共 同提供的。 移量 ， 故而一般滞后于侧阻力的发挥 ， 而且 当桩的位移较小时 ， 其在总 裂隙的原因主要是由于膨胀土吸水膨胀失水收缩的涨缩特 性，随着膨 艮 小。 大量工程实践及理论研究表明， 桩侧摩阻力 胀土干湿循环的周期变化 ， 导致膨胀土内部形成许多不规则的裂隙， 土 阻抗 中所 占的比例也彳 ｖ Ｉ Ｊ ， 主要受两个因素的影响 ：其一是桩周土体与桩体侧面的摩撩 陛 体结构变得松散。然而裂隙的产生又为表层膨胀土的进一步风化创造 的３ 了条件 ， 同时 ， 裂隙的存在使得雨水进入土体 内部更加方便 ， 土体内部 质 ； 其二是桩与桩周土体界面上的正应力的大小。 在界面上正应力分布 摩阻力的大小仅仅取决于桩土界面上的摩擦特眭。 的含水量随着雨水的进入与蒸发而波动 ，膨胀￣－ ｇ随着含水量的变化 规律 已知 的前提下， 膨胀土含水率变化会影响桩基 的工作性状 ， 如膨胀土遇水膨胀将 膨胀收缩 ， 进一步促进了裂隙的扩张。另外 ， 膨胀土的裂隙发育程度， 除 但是 ， 失水收缩又将对桩产生下拉力（ 负摩阻力） ， 从而使得 受膨胀土的物质组成和与含水量变化以外，还与开挖土体 的时间和气 对桩产生上拔力 ， 候条件密切相关 ， 土体中的应力状态发生变化也能产生裂隙 ， 或促进原 膨胀土中的桩一土共同作用 比一般土 中的要复杂得多。采用桩基础时 单桩竖向承载力也应考虑其特殊 陛。若按一般土层计算 的单桩竖向承 有裂隙的扩展。 １ ． ２膨胀土的胀缩特 陛。 膨胀土的黏土矿物成分中含有亲水 ｌ 生 较强 载力与桩 的实际承载力相差较大。 的蒙脱石 、 伊利石和高岭石等矿物成分 ， 这类矿物具有较强的与水结合 ３膨 胀土 的处 治措 施 ３ ． １加强隔水 ， 做好排水。路堑边坡或切坡建房时， 应及早封闭 ， 做 的能力 ， 吸水发生膨胀、 失水发生收缩 ， 并且膨胀 一收缩变形可以往复 注意工程用水和雨水的排泄， 减少对基坑的浸泡 进行。由于膨胀土 一水体系中含水率的变化会引起土 中应力发生改变 ， 好排水工作。施工时， 从而导致土体体积的膨胀与收缩。因此， 膨胀土产生膨胀的首要物质基 时间 ； ３ ． ２支挡防护。对不高的边坡 ， 采取轻型防护， 如方格骨架护坡 、 草 础是膨胀土的矿物组成 、 含量及构造方式 ， 膨胀土产生膨胀的外部作用 条件是外部气候条件变化导致含水量的变化或者卸荷作用使得膨胀土 皮护坡等； 对较高边坡 ， 采用挡护结合或分级挡护 ； ３ － ３改 良土壤 。用砂、 碎石屑与膨胀土拌和， 回填 、 夯实边坡 。 上部压力降低， 土体发生膨胀。
膨胀岩的施工技术及处理
膨胀岩的施工技术及处理1 前言膨胀岩问题是当今工程地质学和岩石力学领域中较复杂的世界性研究课题之一。
膨胀岩的膨胀取决于两方面因素，一是内因：主要包括岩石成分（矿物成分、化学成分和粒度）、天然含水量和湿度状况、胶结程度等三种，这些决定了膨胀岩膨胀能力和膨胀潜势的大小；二是外因：工程活动造成膨胀岩的水分得失和内应力、强度变化等，它决定了膨胀岩的实际膨胀程度。
很明显，工程活动过程中，膨胀岩产生膨胀的外部条件都不可避免地得到了不同程度的满足。
岩土膨胀的实质是由所含粘土矿物的亲水性造成的。
膨胀岩是指土中黏土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，2膨胀岩的特性、判别和分类2.1 膨胀岩的特性（1）多裂隙性：膨胀岩中发育有各种形态的裂隙，使土体具有多裂隙性。
（2）超固结性：未经卸荷作用而处于原始状态的膨胀岩是稳定的，同时在水的作用下，膨胀岩大多具有原始地层的超固结特性，在岩体中储存较高的初始应力。
膨胀性岩层在开挖前，岩体没有受到扰动并处于三向受力状态，保持着空间平衡。
由于隧道开挖对膨胀岩体产生扰动，破坏了原有平衡，引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。
同时，施工中不可避免地产生水与膨胀岩的接触，引起了膨胀岩化学状态的改变，使得内部应力变化、强度降低现象进一步加剧，使围岩产生变形破坏。
（3）干缩湿胀性：膨胀岩裂隙发育，裂隙多充填灰白、灰绿色等富含蒙脱石的物质。
这些亲水性粘土矿物，因吸水而膨胀，失水而收缩。
干湿循环产生的胀缩效应：一是使岩体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大；二是造成围岩应力变化，无论膨胀压力或是收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，并对支护结构产生较大的荷载。
2.2 膨胀岩的判别和分类膨胀岩的判别目前还没有统一的标准，国内外大多采用反映膨胀性能的指标来进行判别。
铁路工程通过膨胀岩的野外地质特征及室内判定指标（自由膨胀率、膨胀力和饱和吸水率）进行判定。
膨胀软岩分级标准可以参考表 1 判别。
膨胀土的特性研究及工程治理探讨
膨胀土的特性研究及工程治理探讨摘要：本文作者阐述了膨胀土概念及其特性，提出了膨胀土的治理建议，供大家参考借鉴。
关键词：膨胀土；特性；研究；工程治理；探讨1 膨胀土概念及其特性膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，是一种吸水膨胀软化、失水收缩开裂的特种粘性土，并能反复胀缩变形的高塑性粘土；同时具有超固结性和多裂隙性，其矿物成分以强亲水的蒙脱石和伊利石为主。
膨胀土是颗粒高分散、成分以粘土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土。
其主要特征是：①粒度组成中粘粒(<2μｍ)含量大于30%；②粘土矿物成分中，伊利石-蒙脱石等强亲水性矿物占主导地位；③土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土体干燥时，体积收缩并形成收缩裂缝；④膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生，导致土的强度衰减；⑤属液限大于40%的高塑性土；⑥属固结性粘土。
膨胀土存在着胀缩性、崩解性、多裂隙性、易风化性等特征，按现行公路工程的技术规范，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的许多问题。
为了确保高速公路的修筑质量，解决膨胀土地带路基及边坡的常见病害，必须寻找有效的办法对膨胀土进行处治利用，并建立起有关设计及施工技术的标准和规范。
膨胀土的胀缩特性和自身的粘土矿物成分、离子交换吸附化学作用及含水量等因素息息相关。
其次，强膨胀性土含有较多的粘粒及亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，在物理化学活性方面表现为具有较强的离子交换吸附作用，其交换阳离子成分主要以Na+，此水化能力较强，具有亲水性和膨胀性。
当阳离子交换量与盐基总量较高时，其亲水性和膨胀性愈强，塑性愈高而强度愈低。
再次，随着含水量的增加，土体体积显著增大，表现出较强的膨胀性。
反之，如果土中含水量减少，土体积也必然随之缩小，即出现收缩现象并产生收缩应力。
另外，当膨胀土处于干燥状态下，具有高的膨胀潜势，反之则低。
膨胀岩在隧道工程中的特性危害及施工对策研究
膨胀岩在 隧道工程中的特性危害及施工对策研 究
口 朱叶艇
四川 ・ 成都 ６ ０３ ） １０ １ （ 西南 交通大学土木 工程学院
摘
要 ：在实 际的隧道掘进 过程 中， 往往会遇到膨胀岩石的地层。由于膨胀岩其遇水快速强度 降低 的特性使 施工的难度大大提 高， 影响 了施工的进度和隧道的稳定性。文章 阐述 了膨胀岩的基本特 征及其对 隧道稳定性的影响， 并提出 了膨胀岩隧道 的施工对策。
关 键 词 ：膨 胀 岩 隧道 稳定 性 施 工 对 策 ．
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｕ４
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０．９ ３（０ ０ ０． １．１ ０ ７３７ ２ １ ） ７０３０
随着近几年土木工程的崛起 ，隧道扮演 了一个极其重要 效 的措施来 维护 围岩的稳定， 从而保证施工顺利进行 。 的角色 ，但是膨胀岩问题 成了一个不可小视的工程 问题 。由 （） １优化断面形式， 单线隧道尽量采用 圆形或接近圆形断 于膨胀岩主要 由蒙脱石、 伊利石和高岭石等粘土矿物组成， 使 面 ， 对于双线隧道采 用栗子型或带仰拱的马蹄形。 它具有 明显吸水膨胀和失水干缩 的特性 ， 并且对环境的温度 、 （） ２ 控制好施工用水， 时抽排隧道 内的渗水及施工废水， 及 湿 度 、 力 和 地 下 水 等 因 素 的 变 化 极 为敏 感 ， 压 其特 性 对 隧 道 施 避 免人 为造成围岩膨胀软化 ， 并加强通风， 防止潮湿空气对围 工和维护造成了极大的挑 战。处于这种岩性的隧道，尤其对 岩 表层 的侵蚀。 已施工完毕的隧道结构易 引起拱墙错台、 拱底起鼓、 二衬开裂 （ ）Ｉ ３ Ｄ 强初期支护力度， 尽量减小 围岩变形。在 施工 过程 等多种病害， 对隧道安全是一大威胁 。 中可以采用 由钢拱架、系统锚杆和喷射钢纤维混凝土组成 的 国 内外对膨胀岩 的研究 尚处于起步阶段，所 以设法理解 联合支护系统来加强初期支护的刚度，通过径向中深孔注浆 并 解 决 隧道 工程 的膨 胀 岩 问题 是 具 有 实 际 工程 意 义 的。 技术 ， 以期改善围岩 的力学性质 ， 控制围岩松 动变 形， 改善前 １ 膨 胀 岩 的 基本 特 性 方岩土体的力学性质 ， 抑制岩土体 的应力释放 ， 从而保证 开挖 １１超 固结 性 ． 的顺 利 进 行 。 膨胀岩在土体 中存储 了很高的初始应力 。 隧道一旦开挖， （） ４ 隧道施工工法可 以是全断面法、 台阶法和分部开挖法， 围岩应力得 以释放 ， 应力场便重新分布， 围岩松动产生卸荷膨 隧道开挖后， 即喷射混凝土封 闭洞壁 以及掌子面， 闭透水 立 封
膨胀性泥岩特性及膨胀岩隧道工程特定和应对措施分析
膨胀性泥岩特性及膨胀岩隧道工程特定和应对措施分析发布时间：2022-01-20T03:21:33.022Z 来源：《防护工程》2021年30期作者：田松[导读] 根据近年来国内外学者围绕膨胀性泥岩工程地质特性取得的研究成果，对膨胀性泥岩及其工程应用多年来的研究进展做了系统性的总结，内容包括膨胀岩及膨胀性泥岩的概念和类型、膨胀岩的判别指标、试验研究、工程应用等几个大的方面，从而对膨胀岩的判别指标和试验研究及膨胀性泥岩的工程应用等问题多年来的研究进展做了重点阐述。
1.中国铁建大桥工程局集团有限公司天津 300300；2.中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司四川成都 610500摘要：根据近年来国内外学者围绕膨胀性泥岩工程地质特性取得的研究成果，对膨胀性泥岩及其工程应用多年来的研究进展做了系统性的总结，内容包括膨胀岩及膨胀性泥岩的概念和类型、膨胀岩的判别指标、试验研究、工程应用等几个大的方面，从而对膨胀岩的判别指标和试验研究及膨胀性泥岩的工程应用等问题多年来的研究进展做了重点阐述。
研究总结得出：裂隙性是膨胀岩区别于一般岩体的显著特征之一；膨胀性判别指标的选用虽有所差异，但不尽相同；水环境对其膨胀性泥岩的影响显著，特别是在干湿循环条件下变形具有一定的不可逆性，且膨胀性与亲水性矿切相关；最后介绍了膨胀性泥岩隧道工程应用的相关研究进展。
关键词：膨胀岩，泥岩，隧道工程，研究进展Research progress of expansive mudstoneTian Song1.China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group Co. Ltd.,Tianjing 300300,P.R. China;2.China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group 5rd Engineering Co., Ltd., Sichuan Chengdu610500,P.R. ChinaAbstract: Based on the research results obtained by domestic and foreign scholars on the engineering geological characteristics of expansive mudstone in recent years, a systematic summary of the research progress of expansive mudstone and its engineering application over the years, including the concepts and types of expansive mudstone and expansive mudstone , The identification index of swelling rock, experimental research, engineering application and other major aspects, so as to the identification index of swelling rock, experimental research and engineering application of swelling mudstone and other issues over the years have been focused on the research progress. The study concluded that: fissure is one of the distinguishing characteristics of swelling rock from general rock mass; although the selection of swelling discrimination index is different, but not all the same; water environment has a significant impact on its swelling mudstone, especially The deformation is irreversible under the conditions of dry and wet cycles, and the expansibility is related to the hydrophilic ore cut. Finally, the relevant research progress of the application of expansive mudstone tunnel engineering is introduced.Key words: Expansive rock, mudstone, Tunnel engineering, Research progress.引言膨胀性岩土地层在我国有着较广的分布，已知膨胀岩土在我国至少有26个省、市、自治区有区域性均有分布，其中，中国西北地区最老的膨胀性泥岩地层为侏罗纪。
三峡库区兴山县新县城膨胀土特性及工程处理措施的研究
针 对 膨胀 土 区 内 已建 民 房 和 挡 土 墙 的 破 坏 问题 ， 提 出 了膨 胀 土地 基 处理 措 施 方 案 。
【 关键词 】 膨胀土 ； 特性 ； 类型 ； 地基处理措施
邑坪 为 中心 ， 沿 古 夫 河 右 岸 呈 带 状 发展 。 主 要 的 工 业 、 民 用 建 岭 石 。 从矿物成分 、 化 学 成 分 分 析 结 果 可 以看 出 ， 该 区域 原 岩 化 筑 均 分布 在 河右 岸 ， 用地 面积 近 期 约 ２ ． ３ ｋ ｍ ， 远期 ３ ． ７ ｋ ｍ 。 。
１ 关于研究 区域膨胀 土特性 的研 究
１ ． １ 膨 胀土 的分布
新 县 城 区域 内 ， 根 据 膨 胀 土 的 类 型 及 自由膨 胀 率 大 小 。 可
以把 膨 胀 土分 为 以下 两个 区 ： （ １ ） 张 家 坝 冲 洪积 粘 土 层
学风化程度较低 ， 形 成 粘 土矿 物 总 量 较 少 ， 且主要 以伊利石 、
正 常 蓄 水 位 方案 ， 兴 山县 淹 没 实物 主 要 分 布 在 香 溪 河 两岸 ， 原
县 城 高 阳镇 主要 街 区全 部 被 淹 没 ．通 过 １ ９ ９ ２ ～ １ ９ ９ ３年 间完 成
纪 灰 岩 夹 泥 岩 的含 量 相 近 ， 这 表 明原 岩 风 化 淋 滤程 度 有 限 ， 化 学风 化 程 度 较低 。 因 此 ， 在 气候 、 水 介 质 与 氧 化 一 还 原 等 环 境
高岭 石 为 主 ，这 就 决定 了 区域 内膨 胀 土 不 可 学性质
隧道石膏质岩膨胀特性及其对隧道工程危害机理研究
，
，
、
力 和 城 镇建 设 工 程 中
，
均 曾 遇 到 膨胀 岩 所 引 起 的 工 于 吸 水 过 程
洞 室工 程 中
，
。
罗健
［
３
１
在成 昆 铁 路 百 家岭 隧 道 的 硬 石
，
程 问题 隆起
、
，
如 铁路 隧 道
、
、
常 常 出 现 底 板 膏 质 岩 地 段
，
，
设 置 试验 洞 室
膨胀 持 续 时 间 很 长
广 泛 的 关 注 ＇ 湖 北 省 宜 昌 至 巴 东 高 速 公路 巴 东 县 溪 丘 湾 乡 境 内 的 凉 水井 隧 道 出 露 硬 石 膏
，
研 究 隧址
２
试於 方法 及 过 程
区 石 膏质 围 岩 的 膨 胀 特 性 及 对 隧 道 工 程 危 害 的 机 选 取 凉 水 井 隧 道 出 露 的 石 膏 质 岩 进 行 膨 胀 性 试
【
收稿
曰
期
】
２０１ ６
－
０６
－
２７
－
【
作者 简 介
】
王静
（
１ ９ ７ ８
）
，
女
，
湖 北恩施人
，
硕 士研 究 生
，
副教 授
，
主 要 从事 教 学 与 科 研工 作
。
３ ６
王静
，
李刚
，
吴 银亮
：
隧 道 石膏 质 岩 膨 胀 特性 及 其 对 隧 道 工 程危 害 机 理 研 究
：
揭 示 其 膨 胀特 性
云南省永仁县县城周边地区膨胀土工程特性研究
云南省永仁县县城周边地区膨胀土工程特性研究摘要：结合室内实验、现场原位实验结果显示，永仁县后边地区膨胀土的物理力学性质较为离散，土质受到各种因素的影响，如矿物成分、含水率、实验条件等。
永仁县县城周边地区的膨胀土的黏粒含量较小，且多为硬塑-坚硬状，自然状态下抗变形能力不大，当浸水饱和时，承载力急剧下降。
文章主要对云南省永仁县县城周边地区膨胀土工程特性进行研究，为后续膨胀土的合理应用提供参考。
关键词：云南省永仁县膨胀土工程特性膨胀岩土较为特殊，区域性较为明显，主要存在于干旱、半干旱地区。
当岩土体中存在亲水矿物时，会引起岩土体吸水膨胀，一旦失水会出现收缩干裂问题，一旦约束内应力较大时会出现土体变形现象。
由于地理位置、地质条件较为特殊，云南省永仁县城周边地区膨胀土类型较多，分布广泛。
膨胀土会导致周边建筑物出现裂缝、滑坡问题。
因此，为了保障建筑工程安全性，需要通过多样化的理论、方式对膨胀土工程特性进行分析和研究，并结合分析结果采取针对性的处理措施，保障工程施工安全稳定性。
膨胀土会出现重复性膨胀和收缩，致使土体松散，且容易出现不规则裂隙问题，加大膨胀土表面风化几率。
当膨胀土与水介质接触时，会产生相互作用，在土体内形成内应力，导致土体出现膨胀、收缩现象。
当土体处于干燥状态时，会出现膨胀趋势；当土体含水率较高时，会出现收缩趋势。
这种现象引起土体内部裂隙问题，破坏土体整体性，降低土体强度和抗剪强度，甚至形成风化层。
而且该区域的膨胀土含有大量的亲水黏土矿物，一旦遇到水就会发生软化现象，严重降低整体土体强度，形成裂隙，并产生应力集中区，导致结构面裂隙逐渐连接贯通，形成软弱结构面。
一、膨胀土的不同特性分析云南省永仁县城周边地区的膨胀土类型较多，分布广泛。
随着新建筑场地的开发，该区域的膨胀土逐渐被发现。
通过研究，部分岩土工程师认为该地区的膨胀土形成于冰后期【1】。
（一）地质特征该地区的膨胀土主要分布在永仁民族中学和永仁苴却石材民族工艺品厂区域内，周边山前缓坡、山涧沟谷地段也存在一部分。
膨胀土的膨胀变化规律及综合治理探讨
１ 膨 胀 土 的特 点
１ １ 物 质 构 成 ．
角 度 来 加 以 阐述 分 析 。 首 先 ， 宏 观 上 来 看 ， 形 成 的 过 程 从 在 中， 胀土 由于受 到温度 、 度 、 力 等众 多 因素的 影响 ， 膨 湿 压 自
存 膨 胀土 主要 由粘 粒成 分 和 矿 物成 分 两 部 分构 成 ， 中 身 内部 形 成 了 一 种 网 状 结 构 ， 在 众 多 裂 隙 。这 一 结 构 特 其 征 直 接 导 致 了其 力 学 特 性 复 杂 ， 有 很 强 的 不 稳 定 性 。 具 粘 粒 成 分 主 要 由强 亲 水 性 矿 物 质 组 成 ， 且 具 有 显 著 胀 缩 并 性 的 粘 性 土 ； 矿 物 成 分 主 要 是 蒙 脱 石 ， 载 力 较 高 ， 是 而 承 但 具 有 吸水 膨 胀 ， 水 萎 缩 的特 性 ， 质 不 稳 定 。 失 性 从 微 观 上 来 看 ， 胀 土 内 部 多 由 片 状 颗 粒 、 平 聚 集 颗 膨 扁 粒和粒 状颗粒 这 三 种颗 粒 物 构成 。其 结构 特 征复 杂 多样 ，
Ｎ Ｏ．２ ２ ２， Ｏ１１
现 代 商 贸 工 业 Ｍ ｏ ｅｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｎ ｕｔ ｄ ｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａ ｅＩｄ ｓ ｙ ｎ ｒ
２１ 第 ２ ０ １年 ２期
膨胀土 的膨胀 变化规律及综 合治理探讨
李 高立
（ 州 市机 械 化 水 利 建 筑 工 程 处 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ） 郑 河 ５ ０ ０ 摘 要 ： 胀 土 一 直 以 来 就 是 一 个 全 球 性 的 建 筑 危 害 问 题 ， 胀 缩 的 特 性 对地 域 内的 水 利 、 路 、 路 和 建 筑 设 施 的 安 膨 其 公 铁 全 都 构 成 了极 大 的 威 胁 ， 着 工 程 建 设 的 大发 展 ， 种 危 害 也 日益 彰 显 出来 。 本 文 首 先 分 析 了膨 胀 土 的 基 本 特 性 ， 构 特 随 这 结
贵州某区域全风化膨胀岩膨胀特性试验研究
2018年4月第9卷第2期高速铁路技术HIGH SPEED RAILWAY TECHNOLOGYNo.2,Vol.9Apr.2018文章编号：1674—8247 (2018) 02—0043—06贵州某区域全风化膨胀岩膨胀特性试验研究李林吴光王金淑饶鸿连奇(西南交通大学，成都610031)摘要:本文选取初始含水率、干密度、初始加压荷载值三个主要因素，分析研究区岩土体膨胀率、膨胀力在以上三个因素作用下的变化规律，建立膨胀力与初始含水率、干密度、初始加压荷载间的关系。
研究的结论：(1)干密度越大，试样达到膨胀稳定阶段需要的时间越长。
无论在任何含水率状态下，试样的变形量随干密度的增大而显著增大;（2)初始含水率对无荷载状态的一维膨胀速率的影响较干密度大，干密度对无荷载膨胀率大小的影响较含水率大;（3)土体平衡膨胀力与干密度之间满足指数关系，膨胀应变与竖向应力呈log1Stlr函数关系。
关键词:膨胀率；膨胀力；指数关系；膨胀应变中图分类号:TU443 文献标志码:AExperimental Study on Expansion Characteristics of Fully WeatheredExpansive Rock in an Area of Guizhou of High Speed RailwayLI Lin WU Guang WANG Jinshu RAO Hong LIAN Qi(Southwest Jiaotong University,Chengdu610031 ,China)Abstract：In t h i s paper,main factors,such as i n i t i a l moisture content,dry density and pressure load value are selected t o analyze the change law of rock and s o i l swelling rate and expansion force under the above three factors.The relationships between expansion force and i n i t i a l moisture content,dry density,and pressurized loads are made.The main research results are as follows：(1) the bigger the dry density,the longer the sample needs t o reach the expansion stabilization phase.The deformation of the specimen increases significantly with the increase of the dry density i n any water content state.(2) The i n i t i a l moisture content has a greater influence on one-dimensional expansion rate of the noload state than dry density.While,the effect of dry density on the size of no-load expansion rate i s greater than that of moisture content. (3) The relationship of equilibrium expansion force of s o i l s and dry density s a t i s f i e s the exponential relationship,and the relationship between the expansion s t rain and the vertical stress i s l o g i s t i c functional relationship. Key words ：expansion rate;swelling force;exponential relationship ；expansion s t rain膨胀土是一种特殊土，具有吸水膨胀，失水收缩的 工程特性，具有超固结性，崩解性，超裂隙性以及强度 衰减性等不良特性。
探讨隧道工程中膨胀性围岩施工
探讨隧道工程中膨胀性围岩施工摘要：在不同的地貌环境下进行良好的施工建设，就需要采用隧道工程，这样能够有效降低施工难度，减少公路建设路程。
但是在同时，在隧道工程的施工过程中，可能遇到各种各样的地质、水文条件，被冠名为“公路癌症”的膨胀性围岩是其中较为常见的地质条件，膨胀土施工技术是现行需要人们攻克研究的题目，本文将对隧道工程中膨胀土施工展开讨论与分析。
关键词：隧道工程；膨胀性围岩；隧道施工技术引言：随着国家的大力发展，国家对于城市、乡镇、山区的建设也不遗余力，在基础交通设施方面的投入逐年增加，公路、铁路、隧道建设突飞猛进，施工放线延伸到了偏远的山区中，在山区中地理环境复杂，在多种水文地质因素的影响下，给隧道施工技术提出了更高的要求，如何处理施工过程中的膨胀性围岩是建设安全隧道和提高隧道质量中迫切需要解决的问题。
1、膨胀性围岩特性与危害膨胀土是主要由亲水性矿物蒙脱石、高岭石和伊利石组成，具有显著吸水膨胀和失水收缩两种特性的粘性土。
膨胀性围岩特性：①膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特征，使其土体中存有较高的初始应力。
当隧道开挖后，引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。
膨胀性围岩常常产生塑性变形。
②膨胀土发育有各种形态的裂隙，形成土体的多裂隙性。
由于膨胀土在天然条件下具有高强度特性，隧道开挖后洞壁土体市区边界支撑而产生胀缩，由因风干，是围岩强度急剧降低。
③膨胀土围岩因吸水而膨胀，因失水而收缩，土体中的干湿循环产生胀缩效应。
使围岩土体破坏，并破坏围岩稳定性。
膨胀土的变形具有速度快、破坏性打、延续时间长和整治困难的特性。
膨胀性围岩在隧道工程施工中常见的危害为：围岩裂缝、坑道下沉、围岩膨胀突出和坍塌、底鼓、衬砌变形和破坏等。
2、隧道工程中的膨胀性围岩施工膨胀性围岩为隧道施工的正常进行带来的巨大的困难，但是对于隧道施工的建设者们，这是一个不得攻克的难题，从膨胀土的特性中，我们可以分析在隧道施工中，解决膨胀土问题应该着重从影响其物理性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。
膨胀岩的工程特性与路基工程防治途径
上分析， 这一计算方法偏于安全．
１ ４ 强 度特征 ．
膨胀岩的裂隙性 、 湿化性和胀缩性三项性质具 有相互作用的性质 ． 由于裂隙的存在 ， 自由水提供 了 通道 ， 自由水 的进 入使 湿 化 加 剧 ， 体结 构 破 坏 ， 岩 破 碎 的结 构 面易形 成 连 续 的 破坏 面 ． 于 工 程设 计 而 对 言， 其性质最终表现在力和位移的特征上 ， 即强度和
１ 膨胀岩的工程特性
膨胀 岩是一 类 与水发 生物 理化学 反应 而引起 岩
先陕 后慢 ． 早期变形对膨胀力的影响极大 ， 如果支护 具有一定的变形能力， 即允许一定的变形 ． 就可降低 结构所受膨胀力． 因此 ． 结构背后的砂垫层不仅起着 排水作用， 尚具有释放一定 的膨胀力 的作用 ， 从而减 小结构 的所 受到 的膨胀力 ．
１ ２ 湿化 性 ．
侧向膨胀力近似按二次抛物线计 算： 当深度超 出折 减范围 己 时 ， 膨胀力呈指数 曲线递减 ， 膨胀力可近 似按三角形计算 ， 其简化计算公式为
ｒ ７＂ ２ｖ
ｌ 一 ２
ｆ
厶
（ ｚ≤ 己 ）
湿 化 是指 膨 胀 岩 遇水 崩解 的过 程 ， 湿化 性 则是
收甍 日期 ：０ １ ２ ２ ２０ —１ — ０
１ ｌ ．
０
～
（＜ ≤ｏ（ Ｚ ｚｚ １ ｑ ））
（ ＞ ） ｚ
式中： Ｐ 为膨胀 力 ，Ｐ ； ｋ ａ ｙ为膨胀 岩容重 ，Ｎ ｍ ； ｋ ／３ 乙 为最大折减深度， ｔ ｒ． ｉ ｏ
一
些地区实测资料表 明： 此折减深度近似等 于
－
示）
表 ２ 膨 胀岩原位水 平挤 出法剪切试 验结果 【
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１ 膨 胀 岩 工程 特 性
１ １ 粘土 矿物 ．
１ ２ 干燥饱 和 吸水 率 ．
天然状 态 泥质膨 胀性 软岩 的含 水情 况 是决 定其 膨 胀 潜势 的重 要 因 素之 一 。 天然 含 水 量 愈 大 ， 胀 势 愈 膨 小 ； 天然 含水量 愈小 ， 膨胀 势愈 大 。泥 质岩 胶结 情 而 则 况 是决 定其 膨胀 潜势 大小 和膨 胀性 发挥 程 度 的关键 因 素 之一 。胶 结性 越差 的岩 石其 膨胀性 越 强 。
资 源 环境 与 工程
表 ２ 顶 山一 三 个 泉 明渠 工 程 （ 第七 标 段 ） 泥岩 干 燥 饱 和 吸 水 率 试 验 成 果
Ｔａ ｌ Ｒｅ ｕ ｔ ｏ ｕｕ ｕｃ１ｐ ｒｃ ｎ ｏ ｐ ｉｎ ａ ｅ ｒ ｉ ｇ ｏ ｍｄ ｔｎ ｂｅ２ ｓ ｌｓ ｆｓ ｔ ｒ ｔｌ ｅ ｅ ｅ ｔｓ ｖ ｔｏ ｆ ｒｄ ｙｎ ｆ ｎ ｓｏ ｅ ｔ
１ ３ 自由膨 胀率 ．
钻孔编号及 取 样 深 度
石 长 白云 方解 蒙脱 褐铁 高岭 甘 英 石 母 Ｔ 石 矿 石 只 匕 ｉ
现有 各 文献关 于 自由膨 胀 率 的定 义 不 完 全 一 致 ，
可分 为 土 的 自由膨 胀率 和岩 石粉 碎后 的 自由膨胀 率 。 根据新 疆顶 山隧洞工程和 引水 明渠工程 实践 ， 出 提
第２ ５卷 第 ５期
２ １年 ０ｌ ｌ 月 ０
资 源 环 境 与 工 程
Ｒｅ ｏ ｒ ｅ ｓ ｕ ｃ ｓ Ｅｎｖｒ ｎ ｎｔ＆ Ｅｎｇｎ ｅ ｉ ｉｏ ｍｅ ｉｅ ｒｎｇ
Ｖｏ． ５， ． １ ２ Ｎｏ ５ ０ｅ ．２ １ ｔ． ０１
膨 胀岩 的膨 胀 特 性 与 工 程 治 理 研 究
干燥岩 块在 水 中吸水 膨 胀 、 崩解 破 坏及 吸水 率 是 泥 质岩 物质 组成 （ 别 是 膨 胀性 矿 物 及 其 交换 阳离 子 特 成 分 ） 物理 化学 活性 和成 岩胶结 程度 的综 合反 映 。 干 、 燥 饱 和 吸 水 率 试 验 ， 样 容 易 ， 试 方 法 简 便 快 速 有 取 测 效 。有学 者认 为 ， 干燥 饱和 吸水 率 ＜ ５ 为非膨 胀 岩 ， ２％
பைடு நூலகம்
了表 ３的分类方法 和分类 指标 。一 般来 讲 ， 国际方法 与 相比， 自由膨胀率法会 出现膨胀势 判别等级偏低 现象 。
２ 影 响 膨 胀 岩 膨胀 的外 部 因 素
膨胀 岩是 一种 随外 部环 境变 化性 质极 不 稳定 的特
殊 岩 。大量膨 胀 岩 工程 问题 的发 生 ， 因环 境 变 化 或 多 结 构破坏 引起 。由于 岩体 开挖暴 露 ， 干燥 失 水 ， 吸水 膨 胀 势强烈 增 大 。对 保持 天然 含水 率状 态 原状 样 和风 干
水平（ 见表 １ 。 ）
表 １ 膨胀 岩 Ｘ衍射矿物成分分析成果表 （ ） 一 ％
Ｔａ ｌ Ｒｅ ｕ ｓｏ ｎ ｒ ｌｃ ｍｐ ｓ ｉ ｎ ｄ ｔｒ ｎ ｔ ｎ ｏ ｘ ａ ｓｖ ｏ ｋ ｂ ｒｙ ｂｅ１ ｓ ｔ ｆｍｉ ｅ ａ ｏ ｏ ｉｏ ｅｅ ｍｉ ａｉ ｅ ｐ ｎ ｉｅ ｒｃ ｙ Ｘ．ａ ｔ ｏ ｆ
软岩 的膨胀 性 与粘 土矿 物 的含量 有直 接 而 密切 的
关 系 。 已有 研 究 成 果 表 明 ： 当蒙 脱 石 含 量 达 ７ 以上 ％
或 伊利 石含 量 达 ２ ％ 以上 时 ， ０ 软岩 即具 有 明显 的胀 缩
特性 ， 且其 含量 愈 高 ， 胀缩 总率 愈 大 。中 国矿业 大 学 线 何 满 潮教授 提 出 的膨 胀 性软 岩 的分级 标准 蒙 脱 石含 量 ＜１ ％为弱 膨 胀 ， 脱 石 含 量 １％ ～３ ％ 为 中膨 胀 ， ０ 蒙 ０ ０ 蒙 脱石 含量 ＞ ０ 为强膨 胀 。在 引水 工程 沿 线 取 ６组 ３％ 钻 孔 岩芯 （ 泥岩 ） 样进 行 ｘ射 线衍 射 分 析 ， 泥岩 矿 物 该 主要 成 分 为 石 英 、 石 、 长 白云母 、 解 石 ， 次 是 蒙脱 方 其 石 、 岭石 ， 量 １％ ～ ０ ， 脱 石 含量 达 到 中膨 胀 高 含 ０ ２％ 蒙
注 ： 验 委 托 新 疆 维 吾 尔 自治 区 地 质 矿 产 局 中 心 实 验 室 。 试
稳定 后不 扰 动样 品膨胀 力 、 荷膨 胀量 、 同荷载 下 的 无 不
收 稿 日期 ：２ ｌ ０ Ｏ ｌ一 ６—０ ；改 回 日期 ：２ １ —０ ５ ０ １ ７—１ １
作者简介 ：汪海涛 （９ ２一） １６ ，男 ，教授级高级工程师 ，区域地质专业 ，从 事水文地质工程地质勘察工作 。Ｅ—ｍ ｉ ａｌ
汪 海 涛
（ 利部 新 疆 水 利 水 电勘 测 设 计 研 究 院 ， 疆 乌鲁 木 齐 水 新 ８０ ０ ） ３ ０ ０
摘
要 ：膨胀岩是一种 随外部环境 变化性 质极 不稳 定的特殊 岩 ，通过 对新疆 北疆供水 工程 第三 系膨胀 岩工
程 特 性 及 影 响 膨 胀 岩 膨 胀 的 外部 因 素进 行 分析 ，利 用 离心 模 型 试 验 对 渠 道 边 坡 变 形 特 点 进 行 研 究 。提 出 因 地 制 宜 的 治 理 方 案 ，工 程 建 成 多年 运 行 良好 。 关 键 词 ：膨 胀 岩 ；膨 胀 特 性 ；工 程 治 理 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ ５ Ｕ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１７ —１ １ （ ０ １ ０ ００ ０ ６ １ ２ １２ １ ） ５— ５ ３— ４
２ ％ ～５ ％ 为 弱 膨 胀 岩 ， ０ ～９ ％ 为 中 膨 胀 岩 ，＞ ５ ０ ５％ ０ ９ ％为 强膨胀 岩 。引水 工程 第七 标段 泥 岩样 试 验成 果 ０ 见表 ２ 。结 合 膨 胀 性 综 合 评 价 结 果 看 ， 一 地 区泥 岩 这
的干燥饱 和 吸水率 ＞ ０ 时其膨 胀性 可达 中膨胀 。 ４％