膨胀土的特性研究及工程治理探讨

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1、膨胀土的特性研究及工程治理探讨摘要：本文作者阐述了膨胀土概念及其特性，提出了膨胀土的治理建议，供大家参考借鉴。关键词：膨胀土；特性；研究；工程治理；探讨中图分类号：TU984文献标识码：A文章编号：1膨胀土概念及其特性膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，是一种吸水膨胀软化、失水收缩开裂的特种粘性土，并能反复胀缩变形的高塑性粘土；同时具有超固结性和多裂隙性，其矿物成分以强亲水的蒙脱石和伊利石为主。膨胀土是颗粒高分散、成分以粘土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土。其主要特征是：①粒度组成中粘粒«2u

2、m）含量大于30%；②粘土矿物成分中，伊利石-蒙脱石等强亲水性矿物占主导地位；③土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土休干燥时，体积收缩并形成收缩裂缝；④膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生,导致土的强度衰减；⑤属液限大于40%的高塑性土；⑥属固结性粘上。膨胀土存在着胀缩性、崩解性、多裂隙性、易风化性等特征，按现行公路T程的技术规范，膨胀土不能直接用于路基填筑，若废弃必将导致大量借土及弃土用地的大幅增加，带來工程造价增加及环保方面的许多问题。为了确保高速公路的修筑质量，解决膨胀土地带路基及边坡的常见病害，必须寻找有效的办法对膨胀土

3、进行处治利用，并建立起有关设计及施工技术的标准和规范。膨胀土的胀缩特性和自身的粘土矿物成分、离子交换吸附化学作用及含水量等因素息息相关。其次，强膨胀性土含有较多的粘粒及亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，在物理化学活性方面表现为具有较强的离子交换吸附作用，其交换阳离子成分主要以Na+,此水化能力较强，具有亲水性和膨胀性。当阳离子交换量与盐基总量较高时，其亲水性和膨胀性愈强，塑性愈高而强度愈低。再次，随着含水量的增加，土体体积显著增大，表现出较强的膨胀性。反之，如果土中含水量减少，土体积也必然随Z缩小，即出现收缩现象并产生收缩应

4、力。另外，当膨胀土处于丁燥状态下，具有高的膨胀潜势，反之则低。膨胀土变形原因与机理主要取决于组成膨胀土的物质成分及其在土屮的空间结构特征。物质成分和微结构特征两者同是膨胀土产生胀缩现象的基础（内因）。外因则取决于膨胀土所处的环境和击实条件，如含水量和丁密度以及所受附加荷载等。膨胀土与水相互作用发生体积膨胀现象，实际上是在组成膨胀土的粘土矿物颗粒与水的接触面上，由于复杂的物理化学作用转变为力学作用的结果，最后由于水膜的楔入作用将颗粒推开，增大粒间距离使土的体积膨胀。即膨胀土之所以吸水膨胀，是由于膨胀粘土与水相互作用产生的物化力学效应的

5、结果。2膨胀土的治理建议目前处理膨胀土的方法主要是化学改性，掺石灰是稳定膨胀土最有效的方法。土中含水量变化是导致膨胀土性质变化的主要原因，因此，进行膨胀土性质改良的同时需对路堤全断面采取封闭、完善的防水保湿措施。具体施工中我们建议采用以下处治方案：2.1在施工前加强工程路段膨胀土的测试与试验为给高速公路合理利用中膨胀土提供科学合理的方法，保证工程质量和降低成本，对所选料场中的膨胀土及其石灰改性中膨胀土按有关规程进行一系列试验。膨胀土试验一般包括以下项目：2.1.1CBR试验。国内现行柔性和水泥混凝土路面设计规范对路面、路基的设计参数

6、是采用回弹模量指标，国外则多采用CBR指标。为便于国际学术交流和积累资料，《公路路基设计规范》(JTJ013-95)及《公路路基施工技术规范》(JTJ033-95)将CBR指标作为路基填料选择的依据。主要包括室内CBR试验和现场CBR试验。其中：室内CBR试验备样按干土法进行，石灰改性中膨胀土的石灰剂量为6%,采用重型击实标准击实成型，击实功为2677.2kJ/m3；根据已有的试验成果，试样含水量控制3种，即取最佳含水量、高于及低于最佳含水量各一个点。中膨胀土分别进行了浸水和不浸水CBR试验，石灰改性中膨胀土只进行了浸水CBR试验。

7、中膨胀土在最佳含水量土3%范围内制备的试样,干密度较大，压实度都在95%以上。不浸水条件下的CBR值较高，且其值随含水量的减小而增大，在含水量为24.1%时，不浸水CBR值为31.0%；而含水量为1&4%时，其值达到了69.3%,含水量相差5.7%,不浸水CBR值相差一倍以上。但含水量小的试样浸水后膨胀量较大，CBR值降低的幅度也较大；含水量为18.4%的试样浸水后的CBR值仅为浸水前的1.4%；含水量大的试样浸水后CBR值降低的幅度相对小一些，但也不到浸水前的6%；在最佳含水量±3%范围内的击实的试样浸水后的CBR值都小于2.0%

8、,说明中膨胀土的水稳定性很差。现场CBR试验。为将室内试验的结果和现场试用进行对比，在试验路段施工过程中对中膨胀土和石灰改性中膨胀土进行了现场CBR值的测定。在施工过程中，山于土场及天气等原因，使中膨胀土的含水量控制到最佳含水量有困难