膨胀土性质及分类方法综述

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1、2017年3月建材与装饰交通建设膨胀土性质及分类方法综述郑万里张程(中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州510230)摘要:通过对膨胀土力学性质和工程性质的分析,指出了膨胀土地区公路遭受的主要病害形式,并对膨胀土按照传统的评判指标进行了详细的分类。简要介绍了膨胀土路基传统的防治措施,并在此基础上介绍了交通部西部建设项目中对于膨胀土新型分类指标体系与标准,以及将膨胀土直接作为路基填料的新型处治方法。关键词:膨胀土;性质;病害;指标;分类;防治措施;新型中图分类号:U412.22+1文献标识码:A文章编号:1673-0038(2017)10-0271-0

2、3引言(4)超固结性。膨胀土大多具有超固结性,天然空隙比较小,在我国高速公路尤其在我国西部高速公路建设中,经常遇到干密度较大,初始结构强度较高。超固结膨胀土路基开挖后,将要穿越膨胀土地区的情况。膨胀土是在自然地质过程中形成的产生土体超固结应力释放,边坡与路基面出现卸荷膨胀,并常在一种多裂缝并具有显著膨胀特性的土体,它的成分主要由强亲坡脚形成应力集中区和塑性区,使边坡容易破坏。水性矿物(蒙脱石和伊利石)组成。膨胀土吸水膨胀、失水收缩,2膨胀土的分类并有反复变形的性质以及土体中杂乱分布的裂缝,对工程结构2.1柯尊敬标准物具有严重的破坏作用。特别是对高等级公路路

3、基工程和大型将膨胀土胀缩等级分为四级,评判指标为最大线缩率、最大结构物所产生的变形破坏作用,往往具有长期、潜在的危险。体缩率和最大膨胀率(见表1)。1膨胀土的性质表1柯尊敬膨胀土胀缩等级标准指标1.1膨胀土的土力学性质指标指标线缩率(%)指标线缩率(%)指标线缩率(%)1.1.1微观结构指标>11>30>10土的微观结构的研究主要是运用X线折射法、差热分析法、指8~1123~307~10染料吸附法、化学分析法、电子显微镜法等方法来研究土微观结指5~816~234~7构。研究发现泥岩残积膨胀土地层面裂隙较为发育,它是土体吸指2~58~162~4水、失水的良好

4、通道,是使膨胀土具有强烈的胀缩性能的重要原2.2美国垦务局标准因。将膨胀土胀缩等级分为四级,评判指标为塑性指数、缩限、膨1.1.2渗透性胀体变和小于0.001mm胶粒的含量(见表2)。研究表明,土的饱和度增大,孔隙水的渗透系数增大,孔隙气表2美国膨胀土胀缩等级标准的渗透系数减小,且在含水量小于最佳含水量,孔隙气的渗透系指标指标指标IP%)指标W(S%)指标体变δ(P%)指标体变(<0.001mm)(%)数减小的很缓慢。在接近最佳含水量时,含水量的微小增加将引指标>35<11>30>28起孔隙气的渗透系数的迅速减小。当含水量等于和超过最佳含指25~417~1

5、220~3020~31水量时,孔隙气的渗透系数基本为零,只有渗水。指15~2810~1610~2013~231.2膨胀土的工程性质及病害指<18>15<10>15(1)胀缩性。膨胀土吸水后体积膨胀,使其上面的建筑物或路2.3膨胀潜势标准面隆起,如膨胀受阻即产生膨胀力;失去水分后体积收缩,造成膨胀土胀缩潜势分为三级,评判指标为液限和塑性指数(见土体开裂,并使其上面的建筑物下沉。因为膨胀土不同于其他粘表3)。土的胀缩性,反复的干缩湿胀导致土体的有效凝聚力下降,使得表3膨胀土膨胀潜势标准土体的强度降低。指标指标潜势(2)崩解性。膨胀土浸水后体积膨胀,在无侧限的条

6、件下则发指标W(t%)指标I(P%)指>60>35生吸水湿化。不同类型的膨胀土其崩解性不一样,强膨胀土浸入指50~6025~35水后,几分钟很快就完全崩解;弱膨胀土浸水后,则需要经过较指<50<25长的时间才能逐步崩解,且不完全崩解。2.4体积变化标准(3)裂隙性。膨胀土中的裂隙,主要可分为垂直裂隙、水平裂将膨胀土体积变化分为三级,评判指标为缩限和线收缩率隙与斜交裂隙三种类型。这些裂隙将土体层分割成具有一定几(见表4)。何形状的块体,如菱块状、短柱状等,破坏了土体的完整性。膨胀土路基边坡的破坏,大多与土中裂隙有关,且滑动面的形成主要3膨胀土的路基传统防治措

7、施受裂隙软弱结构面控制。3.1放缓边坡·271·交通建设建材与装饰2017年3月表4膨胀土体积变化标准指标指标变化指标W(S%)指标变(%)指指>10>8指指10~125~8指标变<12<5图1标准吸湿含水率与蒙脱石含量的关系图2标准吸湿含水率与阳离子交换量的关系由于膨胀土的工程特征,膨胀土路基边坡不能很陡,根据膨胀土类型及边坡高度,边坡率一般可采用1∶1.5、1∶1.75、1∶2.0三种较缓边坡。填挖较高时,每间隔一定高度应设置中间平台,以加强路基边坡的稳定。图3标准吸湿含水率与比表面积之间的关系3.2加强防护吸湿含水率的试验装置,该试验方法已纳入《公路

8、土工试验规对膨胀土路基坡面采取全防护处理,常采用的有浆砌片石实程》

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