膨胀土的判别与分类

膨胀土的判别与分类

路基土工 2008-05-03 20:02 阅读19 评论0

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膨胀土的判别与分类

--摘自西部项目《膨胀土地区公路勘察设计技术研究》研究成果

膨胀土在我国大部分地区均有分布。膨胀土的胀缩性直接影响着建筑物的安全性，它不仅造成房屋成群开裂，公路、铁路塌方，而且可导致膨胀土边坡产生表层浅滑现象，造成农田水利设施的破坏，影响人们的生活环境。因此，在工程地质勘察中，必须正确地识别膨胀土与非膨胀土，准确地判定膨胀土的胀缩性等级，这有助于合理进行拟建建筑物的设计与地基处理，对保障建筑物安全与人们的生活环境具有非常重要的意义。一、膨胀土的定义

1996年《公路路基设计规范》（JTJ013-95）的膨胀土定义是：“膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，它具有遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的粘性土。”从这个定义上来看，膨胀土的主要特性是膨胀和收缩。但膨胀和收缩是一个十分复杂的问题，不仅仅是遇水膨胀和失水收缩这么简单。在增加溶液电解质浓度的情况下，即使是遇水，膨胀土也会产生收缩现象。因此，膨胀土的膨胀和收缩是在水和电解质共同作用下的结果。另外，定义中指出土中含有较多的亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分的说法也不确切。如果膨胀土中仅含伊利石显示不出膨胀土具有较强的膨胀与收缩特性，伊利石的亲水性仅为蒙脱石的十分之一。膨胀土的胀缩特性主要是由亲水性粘土矿物蒙脱石决定的。因此，《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）给出的膨胀土的定义更为恰当：“膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。”

二、膨胀土判别指标

要鉴别某种土是否属于膨胀土，应根据本身的固有属性来进行区分，只有内在的主要固有属性才是控制膨胀土工程特性的决定性因素；至于在膨胀土地区各种建筑物的稳定程度，只能用作辅助的判别。所以对膨胀土的判别原则，首先应从工程地质观点出发，分析土体的裂隙特征，概括出能反映膨胀土工程性质的实际情况，能代表膨胀土规律的主要指标。

能否充当膨胀土的判别指标，主要看它能否满足以下三个条件：

能反映膨胀土的本质;

指标的测定简单便捷;

指标数据可靠，重现性好。

可能用来判别膨胀土的指标分述如下：

（1）界限含水量反映土粒与水相互作用的灵敏指标之一，在一定程度上反映了土的亲水性能。它与土的颗粒组成，粘土矿物成分，阳离子交换性能，土粒的分散度和比表面积，以及孔隙水溶液的性质等有着十分密切的关系。通常有液限、塑限、缩限三个定量指标。

（2）胀缩总率反映膨胀土粘土矿物成分和结构特征。

（3）粒度成分反映膨胀土物质组成的特性指标。

（4）自由胀缩率反映土中细粒含量的多少，或土样的分散程度。

（5）标准吸湿含水率不仅依赖于土样中细粒（特别是小于1mm粒径的胶粒）含量，更依赖于土中粘土矿物种类。

（6）比表面积和阳离子交换量可以大致反映膨胀土中蒙脱石粘土矿物的近似含量。（7）矿物成分当膨胀土蒙脱石的含量达到5%时，即可对土的胀缩性和抗剪强度产生明显的影响，倘若蒙脱石含量超过20～30%时，则土的胀缩性和抗剪强度基本上全由蒙脱石控制。

（8）膨胀力、最大线缩（体缩、膨胀）率。

（9）抗剪强度。

三、膨胀土判别分类标准

通过对我国有关膨胀土地区的测试与研究，结合有关专家提出的观点，课题组提出了如下判别分类标准：

1、膨胀土应为土中粘粒含量较多，主要由亲水性粘土矿物所组成，具有显著的吸水膨胀和急剧的失水收缩开裂，并能产生多次循环胀缩变形，受气候影响强度急剧衰减的粘性土，应判定为膨胀土。

2、膨胀土判别应根据现场定性和室内定量两者相结合。按下列方法进行初判和详判：1）可根据下列膨胀土的工程地质特征表现进行初判：

①土的颜色为灰白、灰绿色，棕、红、灰色、黄褐色等等。

②网状裂隙极发育，有蜡面，易风化呈细粒状，鳞片状隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。

③粘土细腻，滑感特强以为主，粘土中含有少量粉砂，滑感较强，含较多钙质或铁锰结核，以钙质结核为主，在旱季呈坚硬或硬塑状态，在雨季粘滑。

④出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎。

⑤坡面常见浅层溜坍，滑坡，地面裂隙。当坡面有数层土时，其中膨胀土层往往形成凹形坡。新开挖（槽）壁易发生坍塌等。

⑥浅层基础的单层或多层建筑物出现裂缝，且建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。2）膨胀土详判应采用自由膨胀率、标准吸湿含水率、塑性指数三项指标。

表1. 膨胀土的详判指标

注：分类以标准吸湿含水率为控制指标，只有当未进行标准吸湿含水率指标试验时，可参考用自由膨胀率和塑性指数指标对膨胀土进行分类。

3、膨胀土的膨胀潜势，应按表2 分为强、中、弱三级。

标准吸湿含水率能很好地反映膨胀土的矿物组成特性,塑性指数能很好地反映粒度组成、分散特性和阳离子与粘土矿物的相互作用，考虑到对以前分类成果的继承性，选用标准吸湿含水率、塑性指数和自由膨胀率三个参数对膨胀土进行分类。考虑文献中膨胀土分类界限值，提出如表2分类标准。

表2. 膨胀潜势的分级

注：表中“非膨胀土”并不是说该土没有膨胀性，只是其胀缩特性尚达不到定义为“膨胀土”的程度。

表2为膨胀土的分类标准，分类以标准吸湿含水率为控制指标，只有当未进行标准吸湿含水率指标试验时，可参考用自由膨胀率和塑性指数指标对膨胀土进行分类。