膨胀土知识
膨胀土分类
膨胀土分类膨胀土是一种特殊的土壤类型，其在水分作用下会发生体积变化。
膨胀土的分类主要依据其成因、组成、性质等方面进行。
一、成因分类1. 沉积膨胀土沉积膨胀土是由于河流、湖泊、海洋等水体中携带的泥沙在长时间的沉积过程中，由于吸附水分而导致体积变化而形成的。
这种膨胀土通常含有较高量的粘粒和有机质，具有较好的保水性和肥力。
2. 火山灰膨胀土火山灰膨胀土是由于火山喷发产生的火山灰在经过长时间风化作用后形成的。
这种膨胀土通常含有较高量的氧化铝和二氧化硅，具有良好的抗压强度和耐久性。
3. 粘板岩膨胀土粘板岩膨胀土是由于地壳运动或构造变化导致粘板岩受到强烈压力而形成的。
这种膨胀土通常含有较高量的石英、长石和云母等矿物质，具有良好的抗压性和稳定性。
二、组成分类1. 粘粒膨胀土粘粒膨胀土是由于含有较高量的黏土颗粒而形成的。
这种膨胀土通常具有较好的保水性和肥力，但其易于发生塌陷现象。
2. 砂质膨胀土砂质膨胀土是由于含有较高量的石英颗粒而形成的。
这种膨胀土通常具有良好的排水性和透气性，但其易于发生漏水现象。
3. 混合型膨胀土混合型膨胀土是由于含有不同比例的黏土、石英和长石等颗粒而形成的。
这种膨胀土通常具有综合性能较好，但其也存在着一些缺点。
三、性质分类1. 高度膨胀土高度膨胀土是指在吸水后体积变化率大于20%的膨胀土。
这种膨胀土通常具有较强的吸水能力和体积变化能力，但其也存在着较大的变形和开裂风险。
2. 中度膨胀土中度膨胀土是指在吸水后体积变化率在10%~20%之间的膨胀土。
这种膨胀土通常具有较好的透气性和排水性，但其也存在着一定程度的开裂风险。
3. 低度膨胀土低度膨胀土是指在吸水后体积变化率小于10%的膨胀土。
这种膨胀土通常具有较好的稳定性和抗压强度，但其也存在着吸水能力不足的问题。
总结：综上所述，根据成因、组成、性质等方面对膨胀土进行分类可以更好地了解其特点和应用范围。
在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的膨胀土类型，并采取相应措施加以利用或处理。
膨胀土知识
膨胀土知识简介1膨胀土的研究意义膨胀土是粘粒成分主要由亲水矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)组成，液限大于40%，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。
在自然条件下，一般多呈硬塑或坚硬状态，具黄、红、灰白等色，裂隙较发育，常见光滑面和擦痕。
膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。
自1938年美国开垦局在俄勒冈州的一例基础工程中首次认识了膨胀土问题，膨胀土开始引起人们的关注。
由于它具有显著的胀缩性，存在较多裂隙软弱面，常常给膨胀土地区的工程建设造成严重的破坏，给人民的财产造成巨大的损失。
膨胀土给工程建筑带来的危害，既表现在地表建筑物上，也反映在地下工程中。
它不仅包括铁路、公路、渠道的所有边坡、路面和基床也包括房屋地基；甚至还包括这些工程中所采取的稳定性措施如护坡、挡土墙和桩等。
以至从某种意义上讲，膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的[1]。
这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的，有时是难以处理的，美国工程界称之为“隐藏的灾害”。
据统计，美国由于膨胀土造成的损失平均每年高达20亿美元以上，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成的损失的总和，全世界每年造成的损失达50亿美元以上。
我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，先后己有20多个省市发现有膨胀土，其中主要分布在河南、湖北、广西、云南等省（见图1－1），在内蒙、东北等地也有发现。
早在五六十年代，就因其工程问题引起人们对它的重视。
我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右，铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。
南水北调中线工程将穿过三百余公里的膨胀土地区，膨胀土渠坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要。
研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。
我国膨胀土主要分布中西部地区，见表1－1。
长江流域的长江、干支流水系等地区是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一（见图1－1）。
从第三纪(N2)至第四纪下更新统(Q1 )、中更新统(Q2)和上更新统(Q3)都沉积了厚度不等的各种成因类型的膨胀土。
膨胀土
1.1 膨胀土的概念膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩开裂的特种黏性土。
其矿物成分以强亲水性矿物蒙脱石和伊利石为主。
在自然条件下，多呈硬塑或坚硬状态，裂隙较发育，常见光滑和擦痕，裂缝随气候变化张开和闭合，并具有反复胀缩的特性；多出露于二级及二级以上的阶地，山前丘陵和盆地边缘，地形坡度平缓，无明显自然陡坎。
1.2 膨胀土的分布膨胀土在我国分布范围较广，分布于我国广西、云南、四川、陕西、贵州、广东、江苏、黑龙江和湖南等20多个省(区)的180多个市、县，总面积在10万km2以上。
从地理位置来看，我国膨胀土主要集中分布在珠江、长江中下游、黄河中下游以及淮河、海河流域的广大平原、盆地、河谷阶段、河间地块以及平缓丘陵地带。
常呈地毯式大面积覆盖于地表或地表下浅层，与路基建设关系极为密切。
1.3 问题的提出膨胀土一直是困扰公路建设的重大工程问题。
膨胀土遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性在膨胀土地区的公路建设中起到极大的破坏作用，并且构成的破坏是不易修复的。
近年来，我国岩土工程界在膨胀土微观结构特征及其工程性质的研究中取得了丰硕的成果，对膨胀土产生工程病害的原因给予科学的解释，并提出许多切实可行的处理办法。
随着我国高速公路建设的发展，许多公路路线不可避免会通过膨胀土地区。
因此，解决膨胀土地区路基失稳破坏等现象成为了一个刻不容缓的问题。
1.4 膨胀土国内外研究现状国外对膨胀土的研究开始于上世纪三十年代，研究开展的时间较长。
上世纪四五十年代，随着一些新兴国家的发展，工程建筑事业的突飞猛进，随之而来的膨胀土对结构物的损坏现象普遍增多，于是人们开始对膨胀土所造成的工程破坏现象进行初步分析，然后加以处理。
之后人们开始对膨胀土的特性规律，病害原因、工程措施等作系统的理论与实践研究。
六十年代以来，膨胀土研究受到生产实践的广泛重视而迅速发展，而且从一个国家或地区的研究逐渐发展成为世界性的共同课题。
目前已召开过七次国际膨胀土研究和工程会议(第一届，1965年美国得克萨斯；第二届，1969年美国得克萨斯；第三届，1973年以色列海法；第四届，1980年美国科罗拉多；第五届，1984年澳大利亚；第六届，1987年印度新德里；第七届，1992年美国得克萨斯)，许多国家都制定了膨胀土地区建筑的规范和文件，使工程界对膨胀土有了深刻的认识，对膨胀土的概念和分析方法，膨胀土野外现场研究和环境影响，膨胀土地基处理以及膨胀土上基础的专门设计和施工方法等问题，进行了深入地研究。
膨润土和膨胀土
膨润土和膨胀土膨润土和膨胀土是土壤工程领域中常用的两种土壤材料。
本文将分别对膨润土和膨胀土进行介绍和分析。
一、膨润土膨润土是一种具有特殊物理和化学性质的土壤材料。
它的主要成分是硅酸盐矿物，具有较强的吸湿性和膨胀性。
膨润土分布广泛，常见的有膨润土矿、淤泥和膨润土矿石。
1. 物理性质膨润土具有较大的比表面积和极强的吸附能力。
当接触到水分时，膨润土颗粒会吸收水分并膨胀，使土壤体积增大。
这种膨胀性使膨润土在土壤工程中具有重要的应用价值。
2. 工程应用膨润土在土壤工程中广泛应用于土壤改良、防水、填充和加固等方面。
由于其吸湿膨胀的特性，膨润土被广泛用于制作防水层、防渗墙和防渗带等工程结构。
此外，膨润土还可以用作土壤改良剂，增加土壤的稳定性和抗冻性。
二、膨胀土膨胀土是一种在吸湿膨胀和干燥收缩过程中发生体积变化的土壤材料。
膨胀土主要由粘土矿物组成，具有较强的持水性和膨胀性。
膨胀土广泛分布于干旱地区和高寒地区。
1. 物理性质膨胀土具有较高的含水量，并且在吸湿膨胀和干燥收缩过程中会发生体积变化。
这种膨胀性使膨胀土容易受到水分的影响，对土壤工程具有一定的风险。
2. 工程应用膨胀土在土壤工程中具有一定的局限性。
由于其容易受到水分的影响，膨胀土在道路、堤坝和地基工程中常会引起土体的变形和破坏。
因此，在工程设计中需要对膨胀土进行充分的分析和评估，采取相应的防治措施。
膨润土和膨胀土是土壤工程中常见的两种土壤材料。
膨润土具有吸湿膨胀的特性，广泛应用于土壤改良和防水工程中；而膨胀土具有容易受到水分影响的特点，需要在工程设计中进行充分的分析和评估。
对于土壤工程施工和工程设计人员来说，了解和掌握膨润土和膨胀土的特性和应用是非常重要的。
只有在实际工程中合理利用和处理这两种土壤材料，才能确保工程的安全和可靠性。
膨胀土
(2)施工措施 ① 基坑开挖应快速作业，避免基坑基岩土体受到暴晒或浸泡 ② 雨季施工应有良好的防水措施 ③ 宜预留150－300mm厚土层，在进行下一工序时挖除 ④ 基坑及时回填夯实
⑤ 快速施工
膨胀土标准吸湿含水率试验－－新
在特定恒湿恒温条件下进行吸湿含水率试验。
1、膨胀土标准吸湿含水率的定义
第四节
膨胀土地基
一、膨胀土概念及分布 膨胀土是由亲水性强的粘土矿物成分组成的,具有吸水 膨胀，失水收缩的性能,主要分布在我国中南、西南地区。
日本“难对付的土”“问题多的土”
第四节
膨胀土地基
二、膨胀土的特征 膨胀土的矿物成分主要为蒙脱土、伊利石、高岭石等。液限 ＞40%，塑限均为17%～33%。 呈硬塑或坚硬状态，颜色多呈黄、红、灰、白色及斑状。
膨胀土标准吸湿含水率试验
膨胀土标准吸湿含水率试验
膨胀土标准吸湿含水率试验
膨胀土标准吸湿含水率试验－－新
对于蒙脱石来说具有很大的阳离子交换容量
三、影响膨胀土胀缩变形的主要因素
2、影响膨胀土胀缩变形的外在因素
(1)气候条件 (2)地形地貌 (3)日照环境
四、膨胀土的胀缩性指标及评价
1、膨胀土的胀缩性指标
（1）自由膨胀率 ef Vw Vo ef 100% Vo （2）膨胀率
ep （3）膨胀力Pe
三、影响膨胀土胀缩变形的主要因素
1、影响膨胀土胀Байду номын сангаас变形的内在因素
（1）矿物及化学成分：蒙脱土、伊利石、高岭石等 （2）微观结构 （3）黏粒的含量 （4）土的密度 （5）含水量 （6）土的结构强度
蒙脱石发生晶层膨胀是造成膨胀土具有膨胀特性的原因 之一。 当外来水浸入时,原有的 维持晶层间静电平衡的吸附阳 离子(如Na + ,Ca2 + 等) 会和水分子发生水反应。水合离子吸 附 力较弱易被流水带走,此时,仅靠晶层间的微弱分子力(范德 华力) 已不足以克服由于正电荷的 损失而产生的负静电斥力, 致使晶层间距增大形成膨胀。
膨胀土定义
膨胀土定义
膨胀土是一种具有特殊性能的土壤材料，可以在吸水后膨胀成一种可塑性较强的物质。
它具有良好的稳定性和可塑性，被广泛应用于土壤工程、建筑工程和环境工程等领域。
膨胀土的主要成分是粘性土和矿物质，其膨胀性质是由于其中的粘土矿物颗粒吸水膨胀造成的。
当膨胀土吸水后，水分分子进入粘土矿物颗粒之间的微孔中，使其膨胀体积增大。
这种吸水膨胀的特性使得膨胀土具有一定的可塑性和可变形性，能够适应不同工程环境的需求。
在土壤工程中，膨胀土常常用于填土和地基处理。
由于膨胀土的可塑性和稳定性，它可以有效地填补地基沉降，提高地基的承载力和稳定性。
同时，膨胀土还可以用于防渗、抗滑等地基处理工程中，起到了重要的作用。
在建筑工程中，膨胀土通常用于制造膨胀土砖。
膨胀土砖具有轻质、保温、隔热、隔音等优点，被广泛应用于建筑墙体和隔墙材料中。
膨胀土砖的制造过程中，膨胀土经过一系列的处理和加工，使其达到一定的稳定性和强度，确保了建筑结构的安全和稳定。
在环境工程中，膨胀土常用于污水处理和土壤改良。
膨胀土具有很强的吸附性能，可以有效地吸附和去除污水中的有害物质和重金属离子，净化水质。
同时，膨胀土还可以用于土壤改良，改善土壤结
构和肥力，提高植物的生长环境。
总的来说，膨胀土是一种具有特殊性能的土壤材料，广泛应用于土壤工程、建筑工程和环境工程等领域。
它的特点是具有良好的稳定性和可塑性，能够适应不同工程环境的需求。
膨胀土的应用能够有效地改善土壤结构、提高工程的稳定性和安全性，对社会经济发展起到了积极的推动作用。
工程岩土与测试：膨胀土
（1）膨胀土地区的路基 主要的病害：边坡变形和基床变形 抗剪强度的衰减及承载力的降低
边坡溜坍、滑坡 等失稳现象
路基长期均匀下沉、 翻浆冒泥等病害
严重影响行车安全
特殊土-膨胀土
湖南某高架灌渠支墩因膨胀土地基而倾斜
特殊土-膨胀土
（2）膨胀土地区的地基 地基的问题：承载力的问题和建筑物变形的问题 特殊性：本身地基承载力较低还要考虑强度衰减，
特殊土-膨胀土
特殊土-膨胀土
特殊土-膨胀土
② 建筑物布置和基础设计措施 ➢选择地形平坦地段，避免引起湿度变化； ➢增加基础附加荷载克服土的膨胀； ➢加大基础的埋深； ➢ 加强结构刚度及增设沉降缝等。
特殊土-膨胀土
③地基土改良措施—消除或减少土的胀缩性能
➢换土法，挖出膨胀土，换填砂、砾石等非膨胀土
➢压入石灰水法，石灰与水相互作用产生氢氧化钙，吸收周围 水分，氢氧化钙与二氧化碳形成碳酸钙，起胶结土粒的作用。
➢ 钙离子与土粒表面的阳离子进行离子交换，使水膜变薄脱 水，使土的强度和抗水性提高。
特殊土-膨胀土
总结：
概念 分布 特征 工程性质（重点） 判别方法（重点） 工程地质问题及防治措施（重点）
特殊土-膨胀土
1.概念
• 在工程建设中，经常会遇到一种具有特殊变形性质的粘性土， 它的体积随含水量的增加而膨胀，随含水量减少而收缩，并且 这种作用循环可逆，具有这种膨胀和收缩性的土，即称为膨胀 土。
特殊土-膨胀土
2.膨胀土的分布
➢膨胀土在我国的分布范围很广，如广西、云南、河南、湖北、 四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。
不仅有土的压缩变形还有湿胀干缩变形。
特殊土-膨胀土
膨胀土地基上的房屋开裂
膨胀土
0
（二）膨胀土地基上桥涵基础工程设计与施工应采取的措施
1．换土垫层 2．合理选择基础埋置深度 3．石灰灌浆加固 4．合理选用基础类型 5．合理选择施工方法
感 谢 聆 听
房屋开裂、倾斜
膨胀土边坡滑塌
一、膨胀土的判别和膨胀土地基的胀缩等级
（一）影响膨胀土胀缩特性的主要因素 影响膨胀土胀缩性质的内在机制： 影响膨胀土胀缩性质的内在机制 主要是指矿物成分及微观结构两方面。 主要是指矿物成分及微观结构两方面 矿物成分：膨胀土含大量的活性粘土矿物， 矿物成分：膨胀土含大量的活性粘土矿物，如蒙脱石和伊 利石，尤其是蒙脱石，比表面积大， 利石，尤其是蒙脱石，比表面积大，在低含水量时对水有巨大 的吸力， 的吸力，土中蒙脱石含量的多寡直接决定着土的胀缩性质的大 小。 微观结构： 微观结构：这些矿物成分在空间上的联结状态也影响其胀 缩性质。经对大量不同地点的膨胀土扫描电镜分析得知， 缩性质。经对大量不同地点的膨胀土扫描电镜分析得知，面— —面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式，这种结构 面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式， 面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式 比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力。 比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力。
∆δ sr λs = ∆w
（7-8）
（三）膨胀土的判别 《膨胀土规范》中规定，凡具有下列工程地质特征的场 膨胀土规范》中规定， 的土应判定为膨胀土。 地，且自由膨胀率δef≥40%的土应判定为膨胀土。 的土应判定为膨胀土 1．裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、 裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、 裂隙发育 灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态； 灰绿色粘土。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态 2．多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地 多出露于二级或二级以上阶地、 多出露于二级或二级以上阶地 地形平缓，无明显自然陡坎； 带，地形平缓，无明显自然陡坎； 3．常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍 常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（ 常见浅层塑性滑坡 塌等； 塌等； 4．建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。 建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。 建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
膨胀土知识简介1膨胀土的研究意义膨胀土是粘粒成分主要由亲水矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)组成，液限大于40%，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。
在自然条件下，一般多呈硬塑或坚硬状态，具黄、红、灰白等色，裂隙较发育，常见光滑面和擦痕。
膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。
自1938年美国开垦局在俄勒冈州的一例基础工程中首次认识了膨胀土问题，膨胀土开始引起人们的关注。
由于它具有显著的胀缩性，存在较多裂隙软弱面，常常给膨胀土地区的工程建设造成严重的破坏，给人民的财产造成巨大的损失。
膨胀土给工程建筑带来的危害，既表现在地表建筑物上，也反映在地下工程中。
它不仅包括铁路、公路、渠道的所有边坡、路面和基床也包括房屋地基；甚至还包括这些工程中所采取的稳定性措施如护坡、挡土墙和桩等。
以至从某种意义上讲，膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的[1]。
这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的，有时是难以处理的，美国工程界称之为“隐藏的灾害”。
据统计，美国由于膨胀土造成的损失平均每年高达20亿美元以上，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成的损失的总和，全世界每年造成的损失达50亿美元以上。
我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，先后己有20多个省市发现有膨胀土，其中主要分布在河南、湖北、广西、云南等省（见图1－1），在内蒙、东北等地也有发现。
早在五六十年代，就因其工程问题引起人们对它的重视。
我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右，铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。
南水北调中线工程将穿过三百余公里的膨胀土地区，膨胀土渠坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要。
研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。
我国膨胀土主要分布中西部地区，见表1－1。
长江流域的长江、干支流水系等地区是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一（见图1－1）。
从第三纪(N2)至第四纪下更新统(Q1 )、中更新统(Q2)和上更新统(Q3)都沉积了厚度不等的各种成因类型的膨胀土。
其主要分布特征如下：①膨胀土分布地域与区域地质背景相关，特别是地层的空间分布上表现明显。
例如，岷江、嘉陵江、汉水流域的粘土岩与泥灰岩分布的地区广泛发育膨胀土，而且垂直厚度大，最大可达600m；而乌江流域石灰岩地区，膨胀土多数呈零星分布，厚度也较薄。
②膨胀土分布与地貌密切相关，绝大多数膨胀土集中分布在Ⅱ级阶地以上、盆地及平原内部，例如成都平原、南(阳)襄(樊)盆地、汉中盆地等地区，仅少数残坡积膨胀土分布在低山丘陵剥蚀的地貌单元上。
③从成因看，主要为湖积和冲洪积，其次为残坡积。
膨胀土分布与气候有关，膨胀土主要集中在长江以北半干旱温热带气候地区，该地域广泛发育棕黄、灰白、灰绿色膨胀土。
④膨胀土结构特征随成因类型与母岩性质而变化，例如冲积形成的棕黄或灰白色膨胀土，裂隙较发育，粒团定向度相对较高，粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主。
图1－1 我国膨胀土的分布图膨胀土的胀缩性、多裂隙性、超固结性是土体内部吸力和内应力变化的三种外在表现形式。
膨胀土的胀缩性主要取决于蒙脱石(尤其是钠蒙脱石)的含量，因为蒙脱石具有最强的胀缩性，可以说蒙脱石是膨胀土具有特殊性质的主要物质基础。
膨胀性可以表现为膨胀量，但在有一定荷重(约束)作用时部分膨胀量转化为膨胀力，二者都会导致房屋开裂和边坡事故等。
裂隙多数为灰白色粘土充填，宽度一般为1～3 mm，裂面具腊状光泽，常见擦痕。
多裂隙性使土体渗透性增大、抗剪强度降低，并且使抗剪强度参数的离散性增大。
裂隙破坏了膨胀土的完整性，导致其工程性质恶化。
如成昆线、焦枝线、成渝线、南昆线和阳安线等10多条铁路通过较长的膨胀土地区，经常发生路基病害和大滑坡，虽花费数亿元之巨，仍屡治不止。
超固结性使土体具有较大卸荷回弹膨胀以及渐进破坏特性。
膨胀土的胀缩性、多裂隙性、超固结性三者相互作用，共同决定着土体的变形和抗剪强度。
影响膨胀土强度的因素有矿物成分、微结构、湿度、钙质结核、裂隙发育程度等，其中裂隙的分布范围、间距、倾斜度、充填物性质、形状与起伏度等方面是重要的，是边坡稳定研究的关键。
按破坏主控因素的不同，将膨胀土路堑边坡划分为潜伏断面滑坡型、弧面渐进破坏型、浅表层崩塌型三种类型，膨胀土路堑边坡多发生浅层的滑坡。
表1-1我国主要膨胀土省份的分布情况注：湖南、安徽、江西、江苏、山东、山西、广东和湖北等也有膨胀土分布，北京、甘肃、宁夏、内蒙和东北地区也发现膨胀土，参见图1－1。
膨胀土天然情况下常处于非饱和状态，是一种特殊的非饱和土。
习惯上把孔隙水压力为正的土称为饱和土，孔隙水压力为负的土称为非饱和土。
非饱和土是由固相、液相和气相组成的三相复合介质，气相的存在导致非饱和土的物理性态、有效应力原理、渗透性、应力应变关系、变形与固结、抗剪强度、孔隙压力及其它有关方面都较饱和土要复杂得多。
土骨架的变形和孔隙流体的运动及其饱和度的变化的相互影响，又使土在变形、强度和多种行为方面表现出与其组成物质完全不同的特点。
人类对土的认识、研究和利用也遇到了许多困难。
土力学仍处在半经验半理论状态，缺乏坚实的理论基础，基本未形成严谨的理论体系。
这种状况不能满足日益提高的工程建设技术水平需要。
将非饱和土理论引入到膨胀土的研究中，这样不仅丰富了膨胀土研究的内容，而且鉴于非饱和土力学的理论框架已有一定进展，也使今后膨胀土研究有了比较坚实的理论基础，从而使研究向着更加理性化的方向发展。
因此，对非饱和膨胀土的本构模型等理论研究不仅具有理论价值，且具有重要的工程意义。
目前岩土工程界在具体的岩土工程的设计与施工中仍然采用基于饱和土力学理论建立起来的边坡稳定性评价分析方法、规范。
主要是非饱和土力学的理论不够完善，其工程应用有待于深入。
对非饱和膨胀土边坡稳定性的研究应同样具有重大的理论意义和实践意义。
2 国内外研究现状膨胀土在自然界广泛地存在，作为典型的非饱和土，与饱和土不同，非饱和土中气相的存在使土的性质大为复杂化，它的基本特性与饱和土有所不同，这些特性给非饱和土工程性状的研究带来了许多困难，以致目前对非饱和土基本性质的研究仍不很成熟，而非饱和土的理论原理和计算方法以及它们介入工程的程度则还处于初步阶段。
非饱和土因气相的存在导致其性质复杂化的问题，不仅在于气体本身会使土中流体具有可压缩性，或者气与水之间会在一定条件下发生溶入或逸出等现象，更主要的是固、液、气三相之间界面上形成的界面现象(如表面张力现象)。
这种界面现象的存在使土中两种流体承受不同的压力(孔隙水压力和孔隙气压力出现显著的差别)。
而且在许多情况下，孔隙水由于受表面张力作用而在土中出现了负孔隙压力，这是使非饱和土具有与一般饱和土不同特性的重要原因之一。
2.1 非饱和膨胀土的本构模型理论研究现状土是多种物质组成的复杂介质。
由土颗粒形成的土骨架、液体或水溶液和土骨架孔隙中的气体构成，土也往往含有微生物和其它杂质。
构成土的各种物质之间存在复杂的物理、化学和生物作用，加之土所处环境易受多种因素干扰，使土表现出复杂多变的性质和特点。
土骨架的变形和孔隙流体的运动及其饱和度的变化的相互影响，又使土在变形、强度和多种行为方面表现出与其组成物质完全不同的特点。
人类对土的认识、研究和利用也遇到了许多困难。
土力学仍处在半经验半理论状态，缺乏坚实的理论基础，基本未形成严谨的理论体系。
土的强度和本构理论是土力学的核心问题。
土体的本构模型已出现了上百个，其中应用广泛的有双曲线模型、修正剑桥模型。
岩土本构模型的建立，通常是通过测试少量应力-应变曲线，然后借助岩土塑性理论以及某些必要的补充假设，把这些试验结果推广到复杂应力状态组合上去，以求取应力-应变的普遍关系。
不过，建立一个合适的本构模型是十分困难的。
首先，人们对岩土塑性理论的认识还不够全面；其次，应力历史、应力路径等对试验结果都有影响。
此外，吸力和饱和度对其力学行为也有较大影响。
非饱和土的本构模型研究吸引众多学者。
杨代泉认为土体变形由净应力、广义切应力、吸力变化引起体变和剪切变形组成。
吸力变化（增量）引起的剪切应变用Plandtl-Reuess流动法则计算各分量，因此这个模型并非单纯的非线性弹性本构关系。
该模型考虑因素比较全面，具有较强的适应能力；该模型中的参数测试起来比较困难，难以推广，因而仅具有理论意义。
Alonso根据试验结果提出了非饱和土的弹塑性本构关系。
以Alonso为代表提出的弹塑性模型并不能反映水力滞后、剪缩软化特性等的变形特征。
非饱和土的本构模型还有损伤力学和广义吸力模型等。
损伤力学模型较好描述了高孔隙比的结构性粘土和黄土的剪切软化现象，该本构模型假定原状土是线弹性体，它是从某种猜想出发提出的，是否符合非饱和膨胀土仍有待于验证。
陈正汉基于重塑非饱和黄土试验对邓肯－张模型加以推广出非饱和土的非线性模型。
模型中与基质吸力相关的土的体积模量不易求出。
而后卢再华等提出非饱和土的弹塑性本构模型，较好描述了原状膨胀土的损伤裂隙，然而参数较多，需要CT技术，给工程的应用和推广带来麻烦。
在这些非饱和土的本构模型中吸力均作为一个重要的变量。
Karube等和Wheeler，Karubr认为吸力以两种不同的方式影响非饱和土的力学行为：①孔隙中平均水压力的变化修正土骨架应力；②在颗粒接触处提供额外的粘结力，通称把它归功于毛细作用。
他们认识到饱和程度（即饱和度）影响吸力的作用，于是Gallipoli认为仅采用吸力变量的模型是可能不完美的。
水力滞后是非饱和土一个重要特征。
Buisson等，Wheeler等认为干湿循环过程中的脱水阶段表现出的不可逆体积应变归结于水力滞后，为了模拟这个效果，他们引入了由不可逆的水变化演化成新的屈服面。
Tamaginin提出了一个替换模型，通过修正的剑桥模型的扩展和滞后水力保持曲线(WRC——Water retention curve)提议的本构关系结合发展起来。
鉴于非饱和土中重力水的孔隙气压力及其弯液面的孔隙水压力的存在，Wheeler等认为除吸力之外，饱和度对土的应力－应变行为产生重大的影响，在建议的本构模型中饱和度的塑性变化影响应力－应变行为，塑性体应变影响水力保持行为。
在这个模型中，Wheeler提出了新的有效应力和吸力，新的应力变量比传统的变量复杂，但能简化非饱和土本构模型的屈服面或屈服线，使三维屈服面或屈服线变成二维的屈服面或屈服线。
该模型还考虑了水力滞后和塑性体积应变对饱和度的变化的影响。
2.2 非饱和膨胀土的土水特征曲线的研究现状吸力是研究非饱和土的一个重要的参数。
其现场量测是非饱和土力学理论在工程中应用的关键。
正确量测和掌握边坡非饱和带中基质吸力随外界条件的变化，对于研究降雨型滑坡，具有重要意义。
膨胀土地区的基质吸力的野外测量工作早已开展，在襄樊和南阳典型膨胀土地区埋设张力计、热传导探头和滤纸现场量测边坡的基质吸力，揭示了膨胀土边坡的吸力变化特点及其降雨对边坡吸力的影响。