南阳盆地弱、中、强膨胀土特征对比分析.pdf

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1、第45卷第6期人民长江Vo1．45．No．62014年3月YangtzeRiverMar．，2014文章编号：1001—4179(2014)06—0060—03南阳盆地弱、中、强膨胀土特征对比分析阳云华(长江岩土工程总公司(武汉)，湖北武汉430010)摘要：南水北调中线工程通过的南阳盆地广泛分布有膨胀土，而膨胀土是影响渠道边坡稳定的主要工程地质问题之一。以大量试验成果为基础，对弱、中、强膨胀土的矿化成分、颗粒组成、物理力学特性、膨胀性等进行了统计和分析；系统阐述了膨胀土的微观结构、裂隙发育状况和工程特性。针对弱、中、强膨胀土(岩)的关联性及差异

2、性，提出了大型渠道i程弱、中、强膨胀土处理的工程措施建议。对类似输水工程的膨胀土判断及施工控制有参考作用。关键词：膨胀土；物理力学特性；矿化成分；工程特性；南水北调中线工程中图法分类号：P642文献标志码：A南水北调中线工程在南阳盆地内长约156km，其抗剪强度上。一般地，膨胀性越强，土岩体凝聚力越中通过膨胀土的渠段长约140km(包括填方渠段)，膨大，内摩擦角越小。胀土的工程处理难度大。膨胀土根据潜势不同可2矿化成分对比分为强、中、弱3类，南阳盆地的渠道开挖揭露了不同膨胀性的膨胀土岩，土岩膨胀性的不同，不仅表现在膨2．1矿物成分胀土的颜色、结构

3、、裂隙发育程度的不同，而且其物理(1)弱膨胀土矿物成分。碎屑矿物以石英为主，力学性质、矿化成分及工程特性也不一样。本文通过占53％～62％；其次是碱性长石和斜长石，占14％～近年来对南水北调中线工程膨胀土岩试验成果的分析21％。对比，揭示南阳盆地不同膨胀等级的膨胀土在物理、力黏土矿物含量占总矿物成分的24％～26％，主要学、矿化成分、膨胀性、裂隙、结构及工程特性上的差由蒙脱石和伊利石组成，所占比例相差不大，含有少量异。的高岭石。从NY一03～NY一04提纯样的分析结果1物理力学指标对比来看，黏土矿物由蒙脱石和伊利石组成，蒙脱石含量稍多。经统计研究

4、发现，土体的膨胀性与膨胀等级、土体所处的时代及岩性密切相关，在颗粒组成基本相同的(2)中膨胀土矿物成分。碎屑矿物以石英为主，情况下，地层时代越老，膨胀性越强。一般地，膨胀性占58％～73％；其次是碱性长石和斜长石，占5％～表现为：N>Q1>Q2>Q3>Q4；对于土体，膨胀性规律13％。为：黏土>粉质黏土>粉质壤土>壤土。黏土矿物含量占总矿物成分的17％～29％，主要不同膨胀等级的膨胀土，其物理性差异主要表现由蒙脱石和伊利石组成，所占比例相差不大，含有少量在岩性及塑性指数上。黏粒含量越高，塑性指数越高，的高岭石。从NY一06～NY一08提纯样的分析

5、结果其膨胀性越大。来看，黏土矿物由蒙脱石和伊利石组成，蒙脱石含量稍不同膨胀等级膨胀土的力学特性差异主要表现在多。收稿日期：2014一O1—17基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目“施工期膨胀土边坡稳定性预测技术”(2011BAB10B01)作者简介：阳云华，男，高级工程师，主要从事水文地质、工程地质勘察工作。E—mail：3y1962@163．eom第6期阳云华：南阳盆地弱、中、强膨胀土特征对比分析61(3)强膨胀土矿物成分。强膨胀土碎屑矿物以石em，大裂隙的延伸长度为0．5—2．0m，长大裂隙的延英为主，占34％～46％；其次是斜长石和碱性

6、长石，其伸长度一般大于2．0m，最长近百米。含量差异较大，斜长石为6％～28％，碱性长石为3％(1)弱膨胀土区土体长大裂隙、大裂隙及小裂隙～6％。的发育密度分别为0．0031—0．035条／m、0．45～强膨胀土黏土矿物含量占矿物成分的38％～0．78条／m和27条／m。充填物以灰白色黏土为主，47％，绝大部分为蒙脱石，个别含有极少量的高岭石或次为铁锰质薄膜和无充填，局部充填钙质。绿泥石。从HD一05提纯样的结果来看，黏土矿物成(2)中膨胀土土体长大裂隙、大裂隙及小裂隙的分绝大部分为蒙脱石，含有少量绿泥石，提纯后蒙脱石发育密度分别为0．031～0

7、．075条／m、0．99～2．60含量高达84％。条／m和31～49条／m。充填物以灰白色黏土为主，2．2化学成分次为充填钙质、铁锰质薄膜和无充填。(3)强膨胀土岩裂隙一般充填灰白色黏土，可见不同等级膨胀土的pH值为7．4～7．8，基本属中裂隙密度一般大于30条／m，微裂隙极发育。裂隙呈性，略带碱性。易溶盐含量很低，一般不大于0．2％。网状分布，且灰白色黏土充填厚度较大(1～15em)，中溶盐含量也很低，一般不大于0．1％。土岩体裂隙以中陡倾角为主，感观上其灰白色占土岩(1)弱膨胀土的化学成分。主要为SiO、Fe：O，体的一半以上。裂隙面一般呈腊

8、状光泽，灰白色黏土和A1：O，，占85％左右，其SiO。／(Fe、A1及其他元素含量)的值约为3．5，数值明显受到石英含量的干扰；每性极