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1、第21卷第2期水利水电科技进展2001年4月论膨胀土的工程特性及工程措施缪林昌,刘松玉(东南大学交通学院,江苏南京210096)摘要:回顾膨胀土的工程特性的研究现状,重点介绍膨胀土的结构特性、渗透性、变形、强度及边坡稳定性的研究方法和研究成果,分析了现有研究中存在的问题.对膨胀土从膨胀土的微观结构着手,深入研究微结构与有关力学参数的内在联系.微观模型与宏观模型相结合,从而揭示膨胀土的工程特性,达到防治的目的.关键词:膨胀土;结构特性;变形;强度;边坡稳定中图分类号:TU443文献标识码:A文章编号:1006O7647(2001)0
2、2O0037O04膨胀土是一种特殊土,具有吸水膨胀软化和失胀土的胀缩性、强度特性以及变形性质,则在很大程水收缩干裂的特性,同时具有超固结性和多裂隙性,度上取决于膨胀土的结构特征.现有的研究结果表其矿物成分以强亲水的蒙脱石和伊利石为主.它所明:¹组成膨胀土微结构主要是细小的蒙脱石、伊利处的地理位置都是干旱和半干旱地区.我国是膨胀石和高岭石粘土矿物颗粒;º膨胀土粘土颗粒的形土分布最广的国家之一,先后已在20多个省发现有状,大多为片状或扁平状,并形成以微集聚体;»膨膨胀土,由于它具有显著胀缩特性,使膨胀土地区的胀土中颗粒相互之间排列的形
3、式,有的呈微集聚体房屋建筑、铁路、公路、机场、水利工程等经常遭受严中片状颗粒成平行排列,微集聚体与微集聚体彼此重的破坏,对人民的财产造成巨大的损失,同时这种呈平行排列,具有高度的定向性,呈平行层状排列结危害随着工程建设事业的迅速发展而更加严重,引构;¼微集聚体与微集聚体之间,呈现出有面面接起了岩土工程界科技人员的极大关注.自60年代以触、面边接触和面边角接触多种形式的组合,形来,膨胀土研究受到生产实践的广泛重视而迅速发成各种结构类型;½普遍发育有微孔隙和微裂隙的展,而且从一个国家或地区的研究,逐渐发展成为世多孔隙裂隙粘性土,孔隙裂
4、隙的大小、形状各异,膨界性的共同课题.到目前为止已先后召开过七届国胀土的微裂隙是构成膨胀土特有的微结构特征的重际膨胀土研究与工程会议,其间有关科研人员在膨要组成部分,不仅决定了膨胀土裂隙介质不连续的胀土的结构特征、力学特性、变形特点等方面取得了特点,而且直接影响着膨胀土的重要工程特性.很有价值的研究成果.膨胀土的微结构实际上是其粘土颗粒组合排列而形成的结构特征.膨胀土的粘土颗粒组合排列方1膨胀土的结构特性式或构成凝聚状结构,或构成叠聚状结构,或呈花瓣1.1膨胀土的微结构状等,这都与膨胀土的含水量大小、组成的矿物成分膨胀土的微结构是
5、指膨胀土在一定的地质环境及所处的地理环境有关,其中影响最大的是膨胀土和条件下,由土粒孔隙和胶结构等所组成的整体结的含水量,含水量变化不仅会引起膨胀土体中的矿构.过去建立的微观结构概念,主要是以光学显微镜物发生物理化学作用,使矿物元素之间的结合力发研究为标准的.随着x射线衍射扫描电子显微镜等生变化,从而引起土体结构的变化,同时由于含水量测试技术的发展,以及数字化图像处理技术的应用,的变化导致土体的结构产生变化.使得土的微观结构的概念将有新的内涵.1.2膨胀土的裂隙性[1][2][3][4]廖世文、李生林、施斌、高国瑞等对膨膨胀土的多
6、裂隙性是其又一重要特性.膨胀土胀土微观结构研究发现,膨胀土的物理化学性质与中普遍发育的各种形态裂隙,按其成因可分为两类,水理性质主要受组成膨胀土的物理组成控制,而膨即原生裂隙和次生裂隙,而次生裂隙可分为:风化裂作者简介:缪林昌(1961)),男,江苏靖江人,博士,副教授,从事软土处理和非饱和土力学教学与研究.#37#隙、减荷裂隙、斜坡裂隙和滑坡裂隙等.原生裂隙具va=kaia(1)有隐蔽特征,多为闭合状的显微裂隙,需要借助光学vw=kwiw(2)显微镜或电子显微镜观察.次生裂隙则具有张开状式中:ka为孔隙气体渗透系数;ia为气压梯
7、度;kw特征,多为宏观裂隙,肉眼下即可辨认.次生裂隙一为孔隙水渗透系数;iw为水头梯度.ka和kw还是土般又多由原生裂隙发育发展而成,所以次生裂隙常的孔隙率n、结构性因素和饱和度的函数.具有继承性质.对膨胀土的渗透性,必须从气相、液相的流动特笔者认为产生裂隙的原因主要是由于膨胀土的性相互影响,加之有效的测量装置等几方面深入进胀缩特性,即吸水膨胀失水干缩,往复周期变化,导行研究,达到较精确地测量其渗透系数.致膨胀土土体结构松散,形成许多不规则的裂隙.裂3膨胀土的变形特性隙的发育又为膨胀土表层的进一步风化创造条件,膨胀土的变形特征与一
8、般粘土的变形有其本质同时裂隙又成为雨水进入土体的通道,含水量的波区别,由于膨胀土是由一些强亲水矿物(如蒙脱石、动变化反复胀缩,从而又导致裂隙的扩展.另外,卸伊利石等)组成,它表现为吸水膨胀软化,失水干缩,荷(或开挖)土体中的应力状态发生变化也产生裂
