膨胀岩判别方法

膨胀岩的判别方法浅析
摘要：本文对膨胀土（岩）地区常见的工程地质问题和危害进行了论述，总结了膨胀岩的判别方法，为膨胀土（岩）地区的工程建设提供了参考。

关键词：膨胀岩工程地质问题判别方法
1 前言
膨胀土是指土中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征，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。

膨胀土的胀缩性主要取决于蒙脱石的含量，因为蒙脱石具有最强的胀缩性，可以说蒙脱石是膨胀土具有特殊性质的主要物质基础[2]。

膨胀土（岩）具有裂隙性、胀缩性和超固结性，虽然在天然状态下强度很高，但其对气候环境变化特别敏感。

当含水量变化时，膨胀土（岩）遇水发生膨胀、失水发生收缩变形，表现出明显的胀缩性。

其自由膨胀率一般大于40%；干湿循环次数增加时，膨胀土（岩）强度降低幅度增大，具有崩解性。

气候变化时导致土体中裂隙扩展，更易于水分的侵入和蒸发，使土体极易风化。

由于各地区膨胀土（岩）的矿物组成、结构和构造、土层埋藏深度和厚度及分布范围等的不同，使得膨胀土（岩）的性态各异。

膨胀土（岩）反复胀缩变形的特性以及杂乱分布的多裂隙结构，对建筑物地基、道路和铁路路基、机场跑道、渠道边坡、堤坝等均有较严重的破坏作用。

我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一，膨胀土分布的面积超过100，000平方公里。

我国膨胀土的研究始于五十年代，主要由于当时兴修的铁路（如，四川成逾铁路）沿线发生膨胀土路基滑坡非常普遍而引起重视。

六十年代以来水利灌溉工程（如安徽淠史杭灌渠）、几条重要的铁路干线（如太焦铁路詹东段，成昆铁路）以及工业与民用建筑物（如湖北郧县县城的迁址）的修建和运行中也普遍遭到膨胀土的破坏问题。

所有这些膨胀土地区的工程实践都为认识膨胀土和系统开展膨胀土的研究积累了比较丰富的资料。

但当时主要集中于工程危害的处理上，少量的、较为基础性的研究也大都带有经验性和半经验性的特点。

直至七十年代初，我国才开始有组织、有计划地在全国范围内开展大规模膨胀土普查工作，在此基础上开展了膨胀土试验与研究工作。

八十年代以来，中国的铁路、水利、交通等部门对膨胀土又组织了比较系统的研究，取得不少有意义的成果，并制定了膨胀土地区建筑规范。

据交通部门统计，南昆铁路运营以来，每年因膨胀土（岩）路基边坡灾害处理和维修费用就达3000万元左右；云南楚（雄）～大（理）高速公路修建时，多处路段遇到膨胀土问题，其中一段353m 长路堑经多次整治，耗资千余万元，路堑开挖出的70多万方膨胀土全部作弃方处理，造成生态环境的破坏和工程投资的增加[2]。

近年来，随着我国基础设施建设的发展，在膨胀土（岩）地区兴建公路、铁路、水利、建筑、机场以及码头等项目将会日益增多，随之也会遇到大量的与膨胀土（岩）有关的工程问题。

为了针对性
的解决膨胀土（岩）问题，首要问题就是膨胀土（岩）的判别。

2 国内外研究现状
目前，对于膨胀土的判别方法，工程界认识较为统一，详见《膨胀土地区建筑技术规范》（gbj 112-87）或《岩土工程勘察规范》（gb 50021-2001）等规范的相应条款。

但是，对于膨胀岩的判别，国内外意见不一，根据室内试验指标判别，主要有以下几种看法：
2.1 国外研究现状
1、日本：（1）2%。

2、英国（泰勒的建议）：蒙脱石含量≥10%～15%。

3、澳大利亚：膨胀量≥4%，线收缩率≥5%。

2.2 国内研究现状
1、《铁路工程岩土分类标准》（tb1007-2001）第3.1.6条规定：
含有较多亲水矿物，含水率变化时产生较大体积变化的岩石，应判定为膨胀岩。

注：（1）对于不易崩解的岩石，应取轴向或径向自由膨胀率中的大值进行判定；
（2）对于易崩解的岩石应将其粉碎，过0.5m的筛去除粗颗粒后，比照土的自由膨胀率试验方法进行试验；
（3）当有2项及以上符合表中所列指标时，在室内可判定为膨胀岩。

2、铁一院（即铁道部第一勘测设计院）：
（1）20%。

当蒙脱石与伊利石成混层结构时以膨胀量为主要控制指标。

3、铁二院：
自由膨胀率≥40%，干燥饱和吸水率≥25%。

4、铁三院：
（1）30%
（3）液限≥40%；
（4）膨胀压力>100kpa；
（5）单轴抗压强度≤5000kpa；
（6）蒙脱石含量>5%，或伊利石含量>15%；
（7）体膨胀量>20%。

5、中国科学院（曲永新）：
干燥饱和吸水率≥25%
6、《工程地质手册》（第四版）：
伊利石含量>20%
3 膨胀岩判别方法
综合上述看法和建议，获得较广泛认同的膨胀岩的判别指标主要有以下几项：
（1）5～6%，或伊利石含量>15～20%；
（3）膨胀压力>100kpa；
（4）干燥饱和吸水率≥25%；
（5）体膨胀量>20%。

当有2项及以上符合上述指标时，在室内可判定为膨胀岩。

其中，（3）～（5）条采用《水利水电工程岩石试验规程》（sl264-2001）规定的试验方法。

参考文献
[1] 李斌. 特殊土地区公路[m]. 成都：人民交通出版社，1992
[2] 廖世文. 膨胀土与铁路工程[m]. 北京：中国铁道出版社，1984
[3] 刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[m].北京：中国建筑工业出版社，l997。