膨胀土刘浪涛讲课教案.ppt

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1、膨胀土刘浪涛一、膨胀土的成因和分布膨胀土是指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，液限大于40%，且涨缩性能较大的粘性土。膨胀土在自然条件多呈硬塑或坚硬状态，颜色为黄、红、灰白色，裂隙发育，常见光滑面和擦痕。膨胀土在我国分布范围很广，广西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山东等20多个省、自治区、市均有膨胀土。国外也一样，如美国，50个州中有膨胀土的占40个州，此外在印度、澳大利亚、南美洲、非洲和中东广大地区，也都有不同程度的分布。房屋开裂、倾斜膨胀土边坡滑塌二、膨胀土的性质及膨胀原理膨胀土属于粘性土，具

2、有一般粘性土所共有的物理力学性质外，最重要的特性是强亲水性、多裂隙性、强膨胀性、强收缩性等。当含水量增加，表现出体积增大的能力，即具有强烈的膨胀性；若收到约束，产生的内力为膨胀力。相反则产生收缩力。具有胀缩特性，而且胀缩变形可随环境温度和湿度的变化往复发生。膨胀土的主要物理力学特征：粒度组成中，通常黏粒含量大于30%；粘土矿物成分中，伊利石和蒙脱石等强亲水性矿物占主导地位；具有多裂隙性；膨胀，收缩变形可随环境变化往复发生，导致土的强度衰减；多数属于液限大于50%的高液限土；表现出较强的超固结特性。

3、（一）土的膨胀性指标（1）膨胀含水率式中——试样的干土质量；——膨胀稳定后土中水分的质量；（2）自由膨胀量（3）膨胀压力式中——试样的初始体积；——膨胀稳定后土的体积；（4-3）（4-4）式中——施加的总平衡力；——试样面积；二、膨胀土地基的处理（一）工程建设中的膨胀土问题1）在天然状态下，膨胀土通常强度高，压缩性较低，在地面以下一定深度取样时难以发现宏观裂纹。但一旦在大气中暴露，含水率发生变化时，很快出现裂纹，土体结构迅速崩解，透水性不断增加，强度迅速减小直至为零。2）作为堤坝回填土时，因其干密

4、度与含水率关系非常密切，很难压实，压实质量难以控制。3）当建筑物基础直接与膨胀土层接触时，即使基础建基面位于地下水位以下，由于建筑物荷载变化，土体体积和强度仍然会不断发生变化，给工程带来负面影响。（二）高速公路建设中的膨胀土问题由于膨胀土分布的广泛性，在膨胀土地区修筑高速公路这样巨型带状工程时，不可避免地会穿越膨胀土地区，尤其在南方降雨充沛的地区，存在明显的干湿循环，因此在路面结构层中通常会出现裂缝，这些裂缝又随之反映到路面上。反复的干湿循环效应还使得土体发生崩解，加之路基内部的含水率分布不均，使

5、得路基内部产生不均匀的胀缩变形，在路面表现出来的就是波浪式的变形特征，影响公路的安全使用。确定膨胀土的胀缩等级，确定合理的灰剂量，对合理灰剂量的改良土的一系列性质进行室内试验验证。1.改良膨胀土三、膨胀土的地基处理（1）防水措施（2）换土与改土（3）支挡措施改良的几种思路：1）通过物理、化学过程降低土粒分散程度，让土粒互相聚集形成结构较为牢固的团粒结构，增加土团间的连接力，提高土体水稳定性。2）通过反离子层的阳离子置换，用高价阳离子替代原来的低价阳离子，从而使反离子层厚度即结合水膜厚度降低，减少其

6、吸湿能力和膨胀能力。3）通过化学反应，用键能较大的离子替代键能较小的离子，在土体中形成连接力较大的网状空间结构化学生成物，使土体的结构强度和水稳定性得到显著的提高。膨胀土的化学改良法机理其主要矿物成分为蒙脱石和伊利石，土壤矿物表面带有大量负电荷，当土壤改良剂和它相遇后，改良剂带正电荷的亲水基和膨胀土就会紧密结合，疏水基一致向外，置换出膨胀土颗粒表面的亲水金属阳离子，降低了膨胀土颗粒表面的吸附水膜厚度，使土壤颗粒进一步靠近，封闭各土团之间的孔隙，减少了吸水性和胀缩性，使膨胀土的水稳定性得到提高。膨胀

7、土化学改良剂有：（一）无机类改良剂1）石灰类改良剂2）水泥类改良剂3）工业废渣类改良剂4）水玻璃类改良剂（二）有机类改良剂1）丙烯酸盐系列2）聚液态丁二烯和铵类2、膨胀土改良的试验研究扰动土改良——掺石灰、水泥等进行化学改良膨胀土改良原状土改良——掺中性无毒液性有机化学改良剂石灰改良膨胀土机理分析：1）离子交换2）凝硬反应3）碳化作用4）胶结作用2.1石灰改良膨胀土合理掺灰量研究改良土的强度性状改良土的变形性状改良土的水理特性改良土的渗透性2.1石灰改良膨胀土2.1.1合理掺灰量研究图2-1-1不

8、同灰剂量改良土的击实曲线1）击实曲线图2-1-2掺生石灰与消石灰的改良土界限含水率与灰剂量的关系曲线2）界限含水率图2-1-3掺生石灰与消石灰的改良土自由膨胀率与灰剂量的关系曲线3）自由膨胀率图2-1-4素土的线膨胀率与时间的关系（初始含水率为22.6%）图2-1-5改良土的膨胀率与时间的关系（初始含水率为23%）表3-1素土与不同灰剂量改良土的膨胀性2.1.2石灰改良膨胀土施工工艺在实际施工中必须保证掺灰均匀和有效压实，需根据膨胀土特点结合现场施工条件选择合适的石灰掺入方法﹑掺入