膨胀土

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（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
三、膨胀土地区桥涵基础工程问题及设计与施工要点
（一）膨胀土地基上的桥涵工程问题 在膨胀土地基上的桥梁附属工程，如桥台、护坡、 在膨胀土地基上的桥梁附属工程，如桥台、护坡、桥的 两端与填土路堤之间的结合部位等， 两端与填土路堤之间的结合部位等，各种工程问题存在比较 普遍，变形病害也较严重。 普遍，变形病害也较严重。 涵洞因基础埋置深度较浅，自重荷载又较小，一方面直 涵洞因基础埋置深度较浅，自重荷载又较小， 接受地基土胀缩变形影响， 接受地基土胀缩变形影响，另一方面还受洞顶回填膨胀土不 均匀沉降与膨胀压力的影响，故变形破坏比较普遍。 均匀沉降与膨胀压力的影响，故变形破坏比较普遍。 无论桥基或涵基， 无论桥基或涵基，在施工开挖基坑中由于膨胀土产生的 施工效应，也常造成基坑开裂、坍塌，或受水浸湿软化等。 施工效应，也常造成基坑开裂、坍塌，或受水浸湿软化等
δef =
Vw −V0
（7-5）
V0
2．膨胀率δep与膨胀力Pe
膨胀率表示原状土 在侧限压缩仪中， 在侧限压缩仪中，在一 定压力下， 定压力下，浸水膨胀稳 定后，土样增加的高度 定后， 与原高度之比。 与原高度之比
hw −h0 δep = h0
（7-6）
为纵坐标，压力p 以各级压力下的膨胀率δep为纵坐标，压力 为横坐标，将试验结果绘制成 为横坐标，将试验结果绘制成p-δep关系曲线，该 关系曲线， 曲线与横坐标的交点P 称为试样的膨胀力， 曲线与横坐标的交点 e称为试样的膨胀力，膨胀 力表示原状土样，在体积不变时， 力表示原状土样，在体积不变时，由于浸水膨胀 产生的最大内应力。 产生的最大内应力。膨胀力在选择基础型式及基 底压力时，是个很有用的指标。 底压力时，是个很有用的指标。在设计上如果希 望减少膨胀变形，应使基底压力接近于膨胀力。 望减少膨胀变形，应使基底压力接近于膨胀力。
（四）膨胀土地基Βιβλιοθήκη 价 我国《膨胀土规范》规定以 我国《膨胀土规范》规定以50kPa压力下测定的土的膨胀 压力下测定的土的膨胀 计算地基分级变形量，作为划分胀缩等级的标准， 率，计算地基分级变形量，作为划分胀缩等级的标准，表7-3 给出了膨胀土地基的胀缩等级。 给出了膨胀土地基的胀缩等级。
膨胀土地基的胀缩等级
地基分级变形量se（mm） ） 15≤se＜35 35≤se＜70 se≥70
表7-3 破坏程度 轻 微 中 等 严 重
级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
别
(五）膨胀土地基变形量计算 可按下列3种情况分别计算： 可按下列3种情况分别计算： ①当离地表1m处地基土的天然含水率等于或 当离地表 处地基土的天然含水率等于或 接近最小值时，或地面有覆盖且无蒸发可能时， 接近最小值时，或地面有覆盖且无蒸发可能时， 以及建筑物在使用期间经常受水浸湿的地基， 以及建筑物在使用期间经常受水浸湿的地基， 可按膨胀变形量计算； 可按膨胀变形量计算； 处地基土的天然含水率大于1.2 ②当离地表1m处地基土的天然含水率大于1.2 当离地表 处地基土的天然含水率大于 倍塑限含水率时，或直接受高温作用的地基， 倍塑限含水率时，或直接受高温作用的地基， 可按收缩变形量计算； 可按收缩变形量计算； ③其它情况下可按胀缩变形量计算。 其它情况下可按胀缩变形量计算。
（二）膨胀土的胀缩性指标 1．自由膨胀率δef 将人工制备的磨细烘干土 经无颈漏斗注入量杯， 样，经无颈漏斗注入量杯，量其 体积，然后倒入盛水的量筒中， 体积，然后倒入盛水的量筒中， 经充分吸水膨胀稳定后， 经充分吸水膨胀稳定后，再测其 体积。 体积。增加的体积与原体积的比 称为自由膨胀率。 值δef称为自由膨胀率。
影响膨胀土胀缩性质的外界因素
水分的迁移是控制土胀、 水分的迁移是控制土胀、缩特性的关键外在因 素。因为只有土中存在着可能产生水分迁移的梯 度和进行水分迁移的途径， 度和进行水分迁移的途径，才有可能引起土的膨 胀或收缩。 胀或收缩。尽管某一种粘土具有潜在的较高的膨 胀势，但如果它的含水量保持不变，则不会有体 胀势，但如果它的含水量保持不变， 积变化发生；相反，含水量的轻微变化， 积变化发生；相反，含水量的轻微变化，哪怕只 的量值， 是1%~2%的量值，实践证明就足以引起有害的膨 的量值 因此， 胀。因此，判断膨胀土的胀缩性指标都是反映含 水量变化时膨胀土的胀缩量及膨胀力大小的。 水量变化时膨胀土的胀缩量及膨胀力大小的。
1．地基土的膨胀变形量se 地基土的膨胀变形量
se = ψ e ∑ δ epi hi
i =1
n
（7-9）
2．地基土的收缩变形量ss 地基土的收缩变形量
ss = ψ s ∑ λsi ∆wi hi
i =1
n
（7-10） 10）
3．地基土的胀缩变形量s 地基土的胀缩变形量
s = ψ ∑ (δ epi + λsi ∆wi )hi
膨 胀 土 地 基
•
第 二 节
膨胀土是土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时 膨胀土是土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成， 具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。 具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。
膨胀土在我国分布范围很广，广西、云南、湖北、安徽、四川、 膨胀土在我国分布范围很广，广西、云南、湖北、安徽、四川、河 山东等20多个省 自治区、市均有膨胀土。国外也一样，如美国， 多个省、 南、山东等 多个省、自治区、市均有膨胀土。国外也一样，如美国， 50个州中有膨胀土的占 个州，此外在印度、澳大利亚、南美洲、非洲 个州中有膨胀土的占40个州 个州中有膨胀土的占 个州，此外在印度、澳大利亚、南美洲、 和中东广大地区，也都有不同程度的分布。 和中东广大地区，也都有不同程度的分布。
i =1
n
（7-13） 13）
二、膨胀土地基承载力
在确定膨胀土地基承载力时， 在确定膨胀土地基承载力时， 应综合考虑以上诸多规律及其影响 因素， 因素，通过现场膨胀土的原位测试 资料， 资料，结合桥涵地基的工作环境综 合确定， 合确定，在一般条件不具备的情况 下，也可参考现有研究成果，初步 也可参考现有研究成果， 选择合适的承载力基本容许值， 选择合适的承载力基本容许值，再 进行必要的修正。 进行必要的修正。
3．线缩率δsr与收缩系数λs 膨胀土失水收缩， 膨胀土失水收缩，其收缩性可 线缩率与收缩系数表示。 表示 用线缩率与收缩系数表示。线缩 率δsr是指土的竖向收缩变形与原 状土样高度之比。表示为： 状土样高度之比。表示为：
微缩 阶段 过渡阶 段 收缩阶 段
h0 − hi δ sri = × 100% h0
（7-7）
根据不同时刻的线缩率及相 应含水量，可绘成收缩曲线， 应含水量，可绘成收缩曲线，利 用直线收缩段(AB段)可求得收缩 用直线收缩段(AB段 (AB 系数λs，其定义为：原状土样在 其定义为： 直线收缩阶段内， 直线收缩阶段内，含水量每减少 1%时所对应的线缩率的改变值， 1%时所对应的线缩率的改变值， 时所对应的线缩率的改变值 即：