膨胀土公路工程病害及处治设计对策

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1、膨胀土地区公路工程病害及其处治设计对策1、膨胀土定义膨胀土系指黏粒成分主要有亲水性矿物伊利石、蒙脱石等组成，同时具有显着的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的高塑性黏性土。2、膨胀土的分布我国是膨胀土分布面积最广的国家之一，主要分布在北京—西安—成都一线东南的广大区域内，包括北京、河北、山东、山西、陕西、河南、安徽、江苏、四川、湖北、湖南、云南、贵州、福建、广西、广东等省、市、自治区的大部或一部分。此外，在东北和西北地区也有零星分布。河南省膨胀土主要分布在南阳、平顶山、信阳大部，三门峡、洛阳、安阳、许昌、漯河、驻

2、马店等地区也有零星分布。3、膨胀土的工程地质特征3.1地层及岩性特征一般产出为老第四系及第三系地层，呈黄、褐、棕及灰绿、灰白色的硬塑至坚硬的高塑性黏性土或黏土岩。3.2地貌特征多分布在二级及二级以上的阶地和山前丘陵地区，呈垄岗和浅而宽的沟谷地形，其坡度平缓，无明显的自然陡坎。3.3结构特征结构致密坚硬，有裂隙分布，断口光滑，土内多含钙质结核，有时富集成层。3.4地表特征分布在沟谷头部、库岸和路堑边坡的膨胀土常出现土块剥落、滑塌或浅层滑坡。旱季时在地表常出现裂缝，长可达数十米至近百米，深数米，雨季闭合。3.5地

3、下水特征膨胀土地区多为上层滞水或裂隙水，无统一水位。4、膨胀土的工程特性4.1胀缩性胀缩性即膨胀土吸水膨胀失水收缩。土中蒙脱石含量越多，其胀缩潜势越大，膨胀力越大。土的初始含水量越低，膨胀量和膨胀力越大。击实土的膨胀性远比原状土为大，密实度越高，膨胀量和膨胀力越大。4.2多裂隙性膨胀土中的裂隙主要有垂直、水平和斜交三组，致使土体被分割成具有一定几何形态的块体，破坏了土体的完整性。裂隙面光滑，且多充填灰白色或灰绿色薄膜、条带或斑块，其矿物成分主要是蒙脱石，有很强的亲水性，具有软化土体强度的显著特性，胀缩性大。4

4、.3超固结性膨胀土地层多为老黏性土，超固结性明显、天然孔隙比小、干密度较大、初始结构强度较高。超固结膨胀土路基开挖后，将产生土体超固结应力释放，边坡与路基面出现卸荷膨胀，并常在坡脚形成应力集中区和较大的塑性区，导致边坡容易失稳破坏。4.4风化特性4.4.1风化程度划分膨胀土受气候因素影响，极易产生风化破坏作用。路基开挖后，土体在风化营力作用下，很快会产生碎裂、剥落和泥化现象，使土体结构破坏，强度降低。按膨胀土的风化程度，一般将膨胀土划分以下三层:①强风化层:位于地表或边坡表层，受大气营力与生物作用强烈，干湿作

5、用显著，土体碎裂多呈砂砾和细小鳞片状，结构联结完全丧失，厚度0.4-1.0米。②弱风化层:位于地表浅层，大气营力与生物作用有所减弱，但仍较强烈，干湿效应也较明显。土体割裂多呈碎石状或碎块状，结构联结大部分丧失，厚度1.0-1.5米。③微风化层:位于弱风化层之下，大气营力与生物作用明显减弱，干湿效应也不显著，土层基本保持有规则的原始结构形体，多呈棱块状和短柱状等，块体结构联结仅部分丧失，厚度1.0米左右。4.4.2大气风化作用影响深度和大气影响急剧层深度确定①大气风化作用影响深度确定大气作用影响深度，可先求出膨

6、胀土的湿度系数，同时根据当地10年以上的土的含水量变化及有关气象资料统计求出。无此资料时，可按《膨胀土地区建筑规范》﹝GBJ112-87﹞3.2.4式计算：ψw=1.152-0.726α-0.00107式中：ψw—膨胀土湿度系数，在自然气候影响下，地表下1米处土层含水量可能达到的最小值与其塑限值之比；α—当年9月至次年2月的蒸发力之和与全年蒸发力之比值；c—全年中干燥度﹝蒸发力与降水量之比值﹞大于1.00的月份的的蒸发力与降水量差值之总和。我国部分地区蒸发力及降水量值，可按《膨胀土地区建筑技术规范》﹝GBJ1

7、12—87﹞附录二采用。大气风化作用影响深度，应由各气候区土的深层变形观测或含水量观测及地温观测资料确定。无资料时，可按下表采用。大气风化作用影响深度表﹝m﹞土的湿度系数ψw大气风化作用影响深度da0.65.00.74.00.83.50.93.0②大气影响急剧层深度大气影响急剧层深度系指大气影响特别显着的深度，其确定可按上表中。大气风化作用影响深度乘以0.45采用。4.5强度衰减性膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有峰值强度极高和残余强度极低的特性。由于膨胀土的超固结性，其初期强度极高，一般现场开挖都很困难

8、。然而，由于土中伊利石和蒙脱石矿物的强亲水性以及多裂隙结构，随着土受胀缩效应和风化作用的时间增加，抗剪强度将大幅度衰减。5、膨胀土详判指标及膨胀潜势分级5.1膨胀土详判指标膨胀土详判按照《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞，采用自由膨胀率、标准吸湿含水量﹝在25℃和相对湿度65%条件下，膨胀土试样恒重后的含水量﹞及塑性指数三项指标：即自由膨胀率Fs﹝%﹞≥40、标准吸湿含水量ωf﹝%﹞≥2