膨胀土胀缩机理及其改良措施.pdf

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1、２０１５年第３期（总第１５６期）江西建材交通工程膨胀土胀缩机理及其改良措施■王江琛■中铁武汉勘察设计研究院有限公司，湖北武汉　４３００００摘要：结合宜昌紫云地方铁路膨胀土地段，从膨胀土矿物成分和结构分析其胀ＤＫ２＋４７５～ＤＫ４＋３３０段，取土样试验结果如下表：缩机理，选择利用生石灰改良膨胀土路基基床的措施。表２　物理力学性质指标关键词：膨胀土胀缩机理基床改良措施容重自由阳离子天然孔隙液限塑限塑性液性内摩黏聚力蒙脱石γ比重膨胀率交换量含水率（ＫＮ比ＷＬＷＰ指数指数擦角ＣＦ含量＋１　概况Ｗ（％）ＧｅＩＩφ（ＫＰａ）Ｓ（％）ＣＥＣ（ＮＨ４）３（

2、％）（％）ＰＬ／ｍ）（％）ｍｍｏｌ／ｋｇ宜昌紫云地方铁路枝江至云池段铁路线位于枝江紫荆岭和宜昌?３０５１８２２７４０９６４４９１９８２５１０４３１７１８５６１５６２３６２亭区之间，为江汉平原西缘，丘陵与平原的过渡地带，由低丘或坡度较缓、连绵不断的长江高阶地经长期风化、剥蚀和切割而成，为低丘垄岗根据《铁路工程岩土分类标准》（ＴＢ１００７７－２００１　Ｊ１２３－２００１）中和长江Ⅰ级阶地地貌。低丘垄岗地段广泛分布有第四系中、上更新冲对膨胀土按自由膨胀率Ｆ、蒙脱石含量Ｍ、阳离子交换量ＣＥＣ（ＮＨ＋）Ｓ４洪积黏性土，具弱－中等膨

3、胀性，遇水膨胀，失水收缩。全线膨胀土地等膨胀潜势指标分级，判定紫云铁路分布的老黏土属弱膨胀土。段总长约１０４１ｋｍ，占线路总长４４７％。２．３　水文及气象特征表１　沿线膨胀土分布范围一览表沿线湖塘散布、水系发育。上部地层中的地下水主要是孔隙潜水，起始里程长度（ｍ）工点类别水位和水量受大气降水影响。ＤＫ０＋０００～ＤＫ２＋１００２１０路基、桥梁沿线属亚热带季风区，处在北温带和亚热带过渡地带，夏季炎热多雨，冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，春秋较长，年平均降ＤＫ２＋４７５～ＤＫ４＋３３０１８５５路基雨量１２１３ｍｍ。大气急剧影响深度

4、为１２～１５ｍ。ＤＫ４＋３３０～ＤＫ４＋７００３７０路基３　膨胀土的胀缩机理及其影响因素ＤＫ４＋７００～ＤＫ７＋２６０２５６０路基、桥梁３．１　膨胀土的胀缩机理分析ＳＤＫ０＋０００～ＳＤＫ２＋１６０２１６０路基、桥梁黏性土中细微颗粒间并不直接接触，而是通过各自的水化膜彼此连ＳＤＫ２＋７２０～ＳＤＫ３＋２８７５６７路基、桥梁接。膨胀土中的黏粒主要是蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物，当水渗入土体后，极性水分子被吸附在黏土矿物颗粒的周围，形成表面结合水（水膨胀土对线路路基影响较大，因此，当膨胀土作为路基填料时，需化膜），由于水膜扩散层加厚，使固体

5、颗粒之间的距离增大，从而导致土进行改良整治，避免路基病害的发生。体积产生膨胀。当介质条件发生改变，使土体中的结合水膜变薄或消失２　工程地质特征时，粒间距离缩小，从而导致土体积缩小。土颗粒与水溶液发生离子交２．１　地形地貌换作用，容易引起土体颗粒之间的联系被破坏，造成土体强度降低。［１］该膨胀性黏土分布地段为紫云地方铁路长江的二、三级阶地及高综上所述，膨胀土体湿度的变化，引起土颗粒间水化膜厚度变化，级阶地与幕阜山北麓之间的丘陵。高级阶地经剥蚀呈垄岗地形，残丘导致土体积的胀缩。此即为膨胀土胀缩机理的实质和核心。土岗和宽阔的坳沟相间排列，自然坡度

6、平缓，具有典型的膨胀土地区地３．２　膨胀土胀缩性的影响因素貌特征。由以上分析可知，膨胀土的胀缩性与矿物成分、胶粒含量以及吸附２．２　岩土物理力学性质的阳离子种类等因素有着直接的关系。土体的矿物成分和大气降雨和沿线分布的膨胀性黏土为第四系中、上更新统（Ｑ２～３）地层，以冲蒸发等是膨胀土胀缩性影响的最主要因素。积、洪积为主，主要为黄色、棕红色间灰白色网纹状黏土，含较多黑色铁（１）土体的矿物组成、化学成分及内部结构，均对其胀缩性产生影锰结核及锈斑，层厚１０～３０米。自由膨胀率４２～５７％，蒙脱石含量响。蒙脱石的离子交换量、比表面积均较大，这样极性

7、水分子最容易进＋７２４～１６３％，阳离子交换量ＣＥＣ（ＮＨ４）１８３～２５６ｍｍｏｌ／ｋｇ。其中在入其单位晶层间，形成水膜夹层，产生晶格扩张。由此可知，蒙脱石含檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪序号破坏种类应对措施个高速铁路成功下穿既有运营高速公路的一个样板试验工点，为今后类似工程施工提供了较好借鉴。贵阳方向的车道全部２封闭参考文献路面贵阳方向和重庆方向拆除中间隔离带栅栏，封闭损坏的车３塌陷的超车道均被破坏道，改路，待隧道稳定后再恢复路面。［１］Ｄ２Ｋ６４＋０９０万家庙隧道设计

8、图及相应的参考图册．［２］渝黔铁路ＹＱＺＱ－４标段施工组织设计．重庆方向的车道全部４封闭［３］《铁路隧道工程施工安全技术规程》ＴＢ１０３０４－２００９／Ｊ９４７－２００９．路堤［