膨胀土试验研究报告

第一章：工程概况

1.地形地貌

新建芜湖宣城民用机场位于芜湖市芜湖县湾址镇小庄，地处安徽省东南部，长江中下游南岸，北与当涂县毗邻，南与南陵县相连，东界宣州区，西邻芜湖市。地理坐标为东经118°19′—118°44′、北纬30°54′—31°25′。 拟建场区属沿江丘陵平原区，根据地貌形态，结合海拔高度、遥感解译等将区内划分为河谷平原、丘陵两个地貌类型，由河漫滩、二级阶地、山前斜地、低丘四个微地貌组成。地形起伏较大，黄海高程一般在6.90～29.36米之间。

2.工程地质

通过分析《芜湖宣城民用机场岩土工程勘察报告》（初步勘察）（芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司，2014年12月）、《芜湖宣城机场飞行区场道工程试验段岩土工程勘察报告》（芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司，2016年8月），多次现场调研，认为该场区属沿江丘陵平原区。

综合分析钻探、原位测试及室内的岩土试验成果，拟建场地的地层层序自上而下可分为：

①层：耕植土、素填土（

ml

4

Q ），杂色，土质不均，松散。村庄及道路部分

为填土，含碎石、杂填土；场地大部为旱地和水田，表层50cm 多含植物根系；场地范围内有较多的沟塘，下部为淤泥。厚度为0.50～3.20米。

②层：粉质粘土（al Q 4），灰黄色，红褐色，可塑～硬塑状 ，稍湿。韧性高，

干强度高，切面光滑有光泽。本层多含Fe 、Mn 结核及高岭土，局部下部夹有砾石。最大厚度11.80米，层顶面埋深为0.30～8.40米，层顶面黄海高程为4.98～22.42米。

③层：粉质粘土（al

Q 4），灰黄色，红褐色，硬塑～坚硬状 ，稍湿。韧性高，

干强度高，切面光滑有光泽。本层多含Fe、Mn结核及高岭土，下部夹有小的砾石，（初勘时发现个别孔在此层下部夹有一层可塑状的粉质粘土，该层含有大量的高龄土，厚度约0.5～1.2米,该层具有一定的膨胀性）最大厚度16.60米，层顶面埋深为0.30～13.50米，层顶面黄海高程为4.83～28.96米。

④层：全风化砂岩，棕白色，可塑～硬塑状,已风化成粘土状，局部夹有强风化，夹有小碎石。层顶面埋深为0.90～11.50米，层顶面黄海高程为--0.45～

25.40米，最大揭露厚度为8.70米。

⑤层：强风化砂岩，棕红色，强风化，红褐色，岩芯呈碎块状，短柱状，采芯率低，岩芯强度低，手捏易碎，成砂土状。局部夹有少量砾石，分布不均，。该层沿线内均有见岩芯成碎块状和块状，局部夹有中风化。层顶面埋深为0.70～

16.60米，层顶面黄海高程为-7.01～25.38米，最大揭露厚度为6.30米。

⑥层：中风化砂岩（J），中风化，红褐色，块状构造，有节理裂隙。岩芯呈柱状，RQD≥90%,岩芯强度较低，属软质岩～极软岩，敲击易碎，干后岩芯易开裂。该层未揭穿，可见厚度一般大于5.0，层顶面埋深为3.50～18.70米，层顶面黄海高程为-7.81～20.98米，岩体基本质量等级为Ⅳ。

⑦层：强风化角砾岩，青灰色、灰黄色，强风化，岩芯呈碎块状，短柱状，采芯率低，岩芯强度低，手捏易碎，成砂土状。局部夹有少量砾石，分布不均，含量约为20%。该层沿线内均有见岩芯成碎块状和块状，局部夹有中风化。层顶面埋深为2.40～14.30米，层顶面黄海高程为1.94～16.94米，最大揭露厚度为

4.50米。

⑧层：中风化角砾岩（J），青灰色、灰褐色，局部淡黄色，有节理裂隙。岩芯呈柱状，RQD≥90%,岩芯强度较低，属硬质岩，敲击易碎，干后岩芯易开裂。该层未揭穿，可见厚度一般大于5.0米，层顶面埋深为3.50～17.20米，层顶面黄海高程为-0.06～16.54米。岩体基本质量等级为Ⅲ。

为查明场地内有无膨胀土、膨胀土的分布范围及膨胀程度，建设单位于2016年11月委托芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司进行第二次勘察，提供的“芜湖宣城民用机场飞行区（试验段）取土场（第二次）勘察说明”显示深度9m左右存在一个较薄膨胀土层，膨胀率高达80%,按《膨胀土地区建筑技术规范》

(GBJ112)中规定,定性为中膨胀性。

3来样说明

由于②层土中存在膨胀土层，施工单位从现场取得该层膨胀土土样，交给北京泰斯特工程检测有限公司进行改性研究，由于取土部位不同，所取膨胀土样分两种，为试验编号方便，暂命名为膨胀土Ⅰ、膨胀土Ⅱ，另送来非膨胀土土样，来掺混做改性研究，土样见下图一：

图一膨胀土Ⅰ膨胀土Ⅱ非膨胀土

4.膨胀土特性

膨胀土土中黏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。

膨胀土按粘土矿物分类可以归纳为两大类一类以蒙脱石为主，一般承载力较高；另一类以伊利石土和高岭土为主。按膨胀性分类可分为弱膨胀、中膨胀、强膨胀三类。

膨胀土具有吸水膨胀、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。膨胀土路堤会出现沉陷、边坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等破坏现象。路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌、滑坡等破坏。

膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水

量保持不变则不会有体积变化。在工程施工中建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化仅1%～2%的量值就足以引起有害的膨胀。

膨胀土的干容重与其天然含水量是息息相关，干容重是膨胀土的另一重要影响因素。

第二章：研究目的

由于膨胀土具有吸水膨胀、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。在芜湖宣城民用机场地基处理中如若处理不当，会对地基处理产生很大影响，从而影响上部结构。

为使膨胀土部位达到设计要求，通常可采用物理改性法和化学改性法，物理改性法分为压实法和桩基法，压实法经济性好，施工方便，桩基法垂直作业深度大，不适合分层碾压施工；化学改性法早期强度不高，整体性差，形成一定强度一般需7d以上，同时成本较大。综合对比各种改性方法，采用较为经济和方便压实法对膨胀土进行处理，通过掺取不同比例的非膨胀土，来降低它的膨胀性，本次研究旨在确定压实法物理改性能降低其膨胀性到什么程度，结合压实度对膨胀性的影响，确定合理的配比和作业部位。

第三章：室内试验方案

1压实法物理改性设计

（1）将非膨胀土分别和膨胀土Ⅰ、膨胀土Ⅱ按照7:3、6:4、5:5质量比例充分混合，制得混合土样；

（2）做击实试验，记录上述土样的最大干密度和最优含水率；