膨胀土路基处治技术.ppt

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1、2讲授内容一、膨胀土及其工程问题二、膨胀土路堤修筑技术三、膨胀土路堑边坡处治技术重点：膨胀土路基处治技术原理及常用方法难点：膨胀土的胀缩机理SSSSSSS3一、膨胀土及其工程问题1．什么是膨胀土(expansivesoils)？膨胀土是一种富含膨胀性粘土矿物且在环境干湿交替作用下发生体积明显胀缩和强度强烈衰减而常常导致工程变形破坏的非饱和粘性土。铝氧八面体硅氧四面体蒙脱石构型钾离子伊利石构型微观特征：（1）以蒙脱石和伊利石及其混成粘土矿物为主，易吸水膨胀，失水收缩；（2）比表面积大；（3）阳离子交换量大；（4）微裂隙发育。高岭石构型GSn

2、H2OGSGSGS铝氧八面体硅氧四面体GSGS标准吸湿含水率（%）标准吸湿含水率（%）标准吸湿含水率（%）R=0.9461R=0.9823R=0.9211y=0.0264x+0.69012015129630400500100200300比表面积（m2/g）y=0.2649x+0.726620151296304050102030蒙脱石含量（%）y=0.0281x-0.455920151296306004200400阳离子交换量（me/kg）`一、膨胀土及其工程问题2．膨胀土的判别与分类（1）国内外现有膨胀土判别分类指标可分为两大类：宏观（间

3、接）指标——通过工程实验评价其膨胀潜势；微观（直接）指标——反映胀缩机理的本质参数，如蒙脱石含量、比表面积、阳离子交换量。（2）公路部门：自由膨胀率、塑性指数；铁路部门：微观指标。（3）最新研究成果：测试简便、能反映膨胀土的胀缩本质的宏观指标——标准吸湿含水率。非膨胀土弱中强标准吸湿含水率Wf(%)塑性指数IP(%)自由膨胀率（%）＜2.5＜15＜402.5～4.815～3040～604.8～6.830～4560～90≥6.8≥45≥90注：标准吸湿含水率为在标准条件下（温度为25±2℃，相对湿度为60±3%）膨胀土试样从天然含水量脱湿至

4、平衡后的含水量。5标准吸湿含水率的试验装置一、膨胀土及其工程问题2．膨胀土的判别与分类公路部门膨胀土的判别分类标准6年因其造成的损失达80亿美元。3．膨胀土的分布及特点膨胀土分布广，遍布六大洲、46个国家。美国50个州中40个州有膨胀土分布，每7膨胀土分布区分布广类型多性质复杂一、膨胀土及其工程问题中国膨胀土特点中国26个省区有膨胀土分布，中国加拿大合作研究表明：我国每年因膨胀土造成的经济损失达150亿美元！81我国西部地区拟建的21000km高速公路中有3300km穿越膨胀土地区94．膨胀土的工程特性：（1）超固结性地壳演变过程中

5、沉积固结作用形成的膨胀土均具有显著的超固结性——强度高、容易产生卸荷松弛变形。（2）裂隙性原生裂隙较为发育，在风化、干湿循环和卸荷作用下易产生次生裂隙甚至大的裂缝。（3）膨胀性与强度衰减性膨胀土遇水发生显著膨胀，同时强度剧烈衰减。一、膨胀土及其工程问题５．膨胀土公路路基的常见病害（1）滑坡路堤路堑均有发生，是膨胀土路基最严重的病害。路堤滑坡往往发生在填土或基底为膨胀（岩）土层的情况，滑体一般宽20～50米，厚2～5米；路堑滑坡多发生在膨胀（岩）土分界面，裂隙面或软弱层处，宽数10米，厚一般3～4米，较少超过6米，具有成群分布、浅层性、牵引

6、性、结构和构造性以及多次滑动性等特点。10一、膨胀土及其工程问题内蒙古呼集路大滑坡11（2）坍滑路基施工中到处可见，路堤坍塌多发生在路肩，坍壁一般不超过1米，宽几米或十几米不等；路堑坍塌较严重，多发生在堑顶，坍壁一般高2～3米，宽为几十甚至达到百米。一、膨胀土及其工程问题12（3）溜坍路堤一般在坡腰和坡脚发生，厚度多小于1米，路堑多在已剥落、冲蚀或臌胀的坡面上产生，高度和长度均在数米内，厚多在0.2～0.6米，在长路堑边坡中也可见多个溜坍体连成的溜坍裙。一、膨胀土及其工程问题13（4）结构物破坏由于膨胀土胀缩变形和膨胀力作用，挡墙推移，墙

7、身被剪断，涵洞基础下沉开裂，洞身断裂或涵底隆起，桥台开裂，桥梁锥坡和挡墙开裂外移。一、膨胀土及其工程问题14水泥路面纵向开裂一、膨胀土及其工程问题（5）路面变形、开裂和断板沥青路面变形15（6）水土流失等生态环境破坏路基施工中的借弃土方占用了大量宝贵的土地，破坏了地表植被，引起较严重的水土流失问题。一、膨胀土及其工程问题16二、膨胀土路堤修筑技术1．膨胀土路堤存在的主要技术问题（1）膨胀土一般浸水CBR均小于3，不满足路堤填料最小强度要求；（2）膨胀土的天然含水率高，难以达到干法重型击实试验确定的压实控制标准。（3）即使达到压实标准，干湿

8、循环作用下也易产生变形和破坏。172．国内外对膨胀土路堤采取的主要工程措施换填法化学改良借弃方量大、造价高、生态环境破坏严重。二、膨胀土路堤修筑技术施工困难、造价高、工期长。浸水深度/cm