南邓高速公路膨胀土路基处治技术分析

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1、第一章概述此，其称谓也是多种多样的，但“膨胀土"一词已为国际所公认。1969年，第二次国际膨胀土会议正式将膨胀土定义为：所谓膨胀土就是一种粘土，其所含的矿物成分对于所处的环境变化，特别是对于湿度状态变化非常敏感，其结果是随着湿度的增加或减少而发生膨胀或收缩，并产生膨胀压力，或收缩裂缝。影响膨胀土胀缩性的主要成分，是其所含的蒙脱石粘土矿物【31。显然，这个定义未考虑以伊利石为主的膨胀土，而粘土矿物伊利石在许多情况下同样具有膨胀性。1987年我国《膨胀土地区建筑技术规范(GBJll2-87)》强调了膨胀土应是土中粘粒成分主要是由亲水性矿物组成，同时具有显著

2、的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性，并给出了相应的内涵【11。吸水膨胀，失水收缩是粘土的共性。李生林强调土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土体干燥失水时，体积收缩并形成收缩裂缝【3】【9】。廖世文考虑了矿物的结构类型，指出结构与胀缩作用引起土的强度变化的重要性，强调膨胀土是一种富含亲水性粘土矿物，具有显微裂隙和胀缩裂隙与非水稳性结构，吸水膨胀软化，失水收缩硬裂的高塑性粘土【4】。孙长龙从矿物成分、膨胀结构、吸水强度和工程性质方面给出了膨胀土的完整定义：膨胀土应是土中粘粒成份主要由亲水矿物蒙脱石和伊利石组成(矿物成份)；对环境的湿热变化非常敏感，有显

3、著的吸水体积膨胀，并产生膨胀力，强度软化，失水收缩变形，形成裂隙(膨胀结构、吸水强度软化)；裂隙发育，在天然状态下呈坚硬或硬塑状态(工程地质性质)的高塑性粘土，它的主要特征是：1)强度衰减性、超固结性，颜色以灰白、棕、红、黄、褐及黑色为主；2)自由膨胀率大于或等于40％，裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土，多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，常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑(槽)壁易发生坍塌等，建筑物裂隙随气候变化而张开和闭合；3)粒度组成中粘粒(<2um)含量大于30％，液限大于40％。rio]1．2．2膨胀土的分

4、类标准毋≥膨胀土的判别和分类一直是工程界关心的问题，长期以来，许多专家和学者在这方面作了不懈的努力，提出了许多判别与分类方法，如柯尊敬等的最大胀缩性<2Ilm粘粒含量fc／％指标分类法，谭罗荣等的风干含水量分类图卜1WilliamsDonadson法粘土膨胀势判别图2长安大学硕士学位论文法，李生林等的塑性图分类法汇，梁俊勋的灰色聚类法，陈新民等的灰色关联分析法，金波等的模糊数学方法等等。目前国内外提出作为判别膨胀土的方法和指标颇多，而且至今仍有意见分歧，尚未完全统一f7】一【101。各种方法所采用的判别指标大致可归纳为两大类：一类反映土的天然结构与状态

5、，另一类反映土的物质组成成分与水的相互作用。前一类指标要求采用原状土样测定，故测定方法往往较多地受条件限制，后一类指标反映土粒的基本特性，采用扰动样品即可测得，测定条件较简便易行，故采用较多。全国第二次膨胀土专题会议制定了膨胀土专门的判别方法，提出自由膨胀率Fs≥40％为膨胀土的主要判别指标，以液限W。>-40，液性指数I。≤O．25为参考判别指标。但在这三个指标中，影响自由膨胀率的因素较多，特别是受介质pH值和介质的浓度影响甚大，试验操作方法对自由膨胀率的测定也有一定的影响。【3】【5】1964年南非土木工程研究所VanderMerwe利用塑性指数、

6、≤2um粘粒含量、粘土活性三个因素，建立粘土膨胀势判别图，很快得到了同行的认可。该方法1980年经Williams和Donadson(图卜1)修正后，在国际上得到了广泛的应用汹m7瑚1。在理论上，塑性指数是粘性土物质成分(粘土矿物、粘粒含量)和物理化学活性的综合影响的结果。同时该方法又突出了粘粒含量(≤2lam)和活性(I。与42pm粘粒含量之比)的控制作用。根据粘土膨胀势判别图把粘土膨胀势划分为低、中等、高、很高四级：1987年我国《膨胀土地区建筑技术规范(GBJl12-87)》根据自由膨胀率按其指标将粘土膨胀势划分为三级，即40％<6。≤65％为弱

7、膨胀土、65％<6。≤90％为中等膨胀土、90％<6。为强膨胀【l】；该法因考虑因素单一，与国际通用方法相比，判别结果常不一致；在交通部部颁现行《公路路基设计规范》(JTGD30—2004))中采用粘粒含量小于2pm的百分比和自由膨胀率及膨胀总率三个指标．把膨胀土分为强膨胀土、中膨胀土和弱膨胀土三个级别【2】。1．2．3膨胀土研究现状1．研究现状综述国际膨胀土工程问题的研究，始于二十世纪二十年到三十年代，工程界为解决地基土膨胀的潜在危害问题，相继开展了膨胀土科学研究工作：一方面着重对建造在膨胀土上建筑物的稳定性分析，探讨各种变形破坏的性质与原因，研究建

8、筑物稳定措施，并提出相应的设计标准和现场施工方法；另一方面重点研究组成膨胀土的物质成份及其工程