膨胀土涨缩变形量计算
膨胀土计算
式中：W1、Wp—地表下1m处土的天然含水量和塑限含水量（以小数表示）；
ψw――土的湿度系数；
Zi――第i层土的深度（m）；
Zn――计算深度，可取大气影响深度（m）。
Ψw取0.74
从表中可以看出②1层δef=58-138%，局部地段具弱膨胀潜势，以收缩为主，膨胀力7.02KPa，计算结果表明场地膨胀土地基胀缩等级为Ⅱ级
膨胀性指标统计表
插表4
项目
层号
自由膨胀率
δef
（%）收缩系数Fra bibliotekλs膨胀率
δep
(p=50KPa)
膨胀力
(KPa)
胀缩变形量(mm)
膨胀
潜势
地基胀缩等级
1-1
58
0.28
-2.41
32.01
0.09
中等
Ⅰ
1-2
138
0.34
-1.05
66.15
0.30
3-1
80
0.53
+1.00
44.1
0.24
5-1
83
0.53
-1.74
91.96
0.27
6-1
75
0.70
+0.81
72.85
0.34
4-1
92
0.54
+0.81
98.65
0.20
说明：昆明地区大气影响深度4.8m，急剧影响深度2.16m，场地埋深5m内膨胀土以收缩为主，计算公式：
S=ψ·∑(δepi+λsi·△wi)hi
△wi＝△w1-（△w1-0.01）（Zi-1）／（Zn-1）
膨胀土的膨胀系数、收缩系数求解及应用
·线路/路基·收稿日期：20050429作者简介：漆宝瑞（1955—），男，高级工程师，1981年毕业于兰州铁道学院铁道工程专业，工学学士；2002年毕业于西南交通大学铁道工程专业，工程硕士。
膨胀土的膨胀系数、收缩系数求解及应用漆宝瑞，秦小林（铁道第二勘察设计院，成都 610031）摘 要：从研究膨胀率、收缩率与含水量的关系出发，提出了膨胀系款、收缩系数的概念并研究了其性质。
研究结果表明，膨胀系数、收缩系数是能充分表征膨胀土胀缩变形能力且不随含水量变化而变化的指标，它可用作膨胀土判别分类的指标和膨胀土地基的胀缩变形量计算。
关键词：膨胀土；膨胀率；收缩率；膨胀系数；收缩系数；地基变形量中图分类号：U213.1+4 文献标识码：B 文章编号：10042954（2005）06001103Derivation and Application on Expansion Coefficient and Con-traction Coefficient of Expansion Soil Qi Baorui ，Qin XiaolinAbstract This paper ，from the relationship of the expansion rate ，contraction rate and water content ，set forth the concept and Expan-sion Coefficient and Contraction Coefficient and researched its char-acteristics.The study results shown that the Expansion Coefficient and Contraction Coefficient are the index to indicate fully the ex-pansion-contraction and deformation capacity of the expansion soil and they will be not change with the variety of water content ，and they can be able to apply as index for the differentiate and classifi-cation of the expansion soil and as calculation for the expansion-contraction and deformation quantity of the expansion soil founda-tion.Keywords Expansion soil ；Expansion rate ；Contraction rate ；Ex-pansion coefficient ；Contraction coefficient ；Deformation quantity of ground foundationAuthor ’s address The 2nd Railway Survey and Design Institute ，Chengdu 6100311 概述膨胀土是土中黏土矿物主要由亲水矿物组成，具有吸水膨胀、软化、崩解和失水急剧收缩，并能产生往复变形的特殊黏土。
注册岩土考试膨胀土地基变形量计算
S =ψ
∙△ ∙ ℎ S = ψ
其他情况
胀缩变形量 ( + ∙△ ) ∙ ℎ
经验系数 三层及以下建筑物：ψ =0.6
三层及以下建筑物：ψ =0.8
三层及以下建筑物：ψ =0.7
计算深度
(zn)
从基础底面 算起
Max（浸水影响深度；大气影响深度）
Max(热源影响深度；大气影响深度)； 1、按场地大气影响深度；
判别条件 采用公式
膨胀土地基变形量计算 （by 华山论剑之独孤求败）
1、 天然地表 1m 处土的含水量等于或接近最 小值
2、 地面有覆盖无蒸发可能 3、 使用期间，经常有水浸湿的地基
1、 天然地表下 1m 处土的含水量大于 1.2 塑限含水量 Wp
2、 直接受高温作用
膨胀变形量
收缩变形量
S =ψ
∙ℎ
大气影响计 2、当计算深度内有稳定地下水位时，可计算
土的湿度系数ψ
大气影响深度 da
算至水位以上 3m。
至水位以上 3m。
0.6
5.0
0.7
4.0
0.8
3.5
0.9
3.0
土的湿度系数ψ ：地表下 1m 处土层含水量可
能达到的最小值与其塑限之比。
膨胀率 ：平均自重压力+准永久组合
收缩系数 = ，Δ 为收缩过程中两点含水量之差对应的竖向线缩率之差；
计算参数
平均附加压力下的膨胀率
第 层含水量变化值 Δw = Δ − (Δ − 0.01) ，相当于点（1，Δ ），（Zn，0.01） 内插，第 1 层含水量变化值 Δw = − ∙ w ，zi 为计算土层中点深度
特殊情况：地表下 4m 深度内存在不透水基岩△ 为常数：△ = − ∙ w
膨胀土地基计算和设计(精)
自地面算起的计算深度，根据大气影响深度da决定， 该深度应按当地资料计算，无资料时可由湿度系数w 查表。有浸水可能时，计算深度按浸水深度确定。
土的湿度系数ψw
大气影响深度da
0.6
5.0
0.7
4.0
0.8
3.5
0.9
3.0
12.2 膨胀土地基计算和设计措施
2.地基膨胀变形量 的计算
2.地基膨胀变形量 的计算
2.3 地基总涨缩变形量计算
――经验系数，可取0.7。
12.2 膨胀土地基计算和设计措施
3.设计措施
膨胀土地基的设计包括：场地选择、地基处理、总平面 设计பைடு நூலகம்建筑设计、结构设计、地基基础设计等方面。
（1）场地选择 建筑场地应尽量选在地形条件比较简单、土质比较均匀、胀缩 性较弱并便于排水且地面坡度小于14°的地段；应尽量避开地 裂，可能发生浅层滑坡以及地下水位变化剧烈等地段。 （2）地基处理 常用的地基处理方法有换土、土性改良、预浸水、桩基等，具 体选用应根据地基的胀缩等级、地方材料、施工条件、建筑经 验等通过综合技术经济比较后确定。
12.2 膨胀土地基计算和设计措施
4. 小结
(1)上升型
地基胀缩变 形三种形态
(2)下降型
(3)波动型
膨胀土地 基计算
地基胀缩变形 量计算
膨胀变形量 的计算
收缩变形量 计算
Se e epi hi
i
n
Ss s si wi hi
i
n
地基总涨缩 变形量计算
S ( epi si )hi
(2)下降型
② 当离地表1m处地基土的天然含水量大于1.2倍塑限含水量时， 或直接受高温作用的地基，属于下降型变形，按收缩变形量计算。
膨胀土 胀缩总率
膨胀土胀缩总率膨胀土是一种具有特殊性质的土壤，它在吸湿后会发生膨胀，而在干燥时又会发生收缩。
膨胀土的胀缩性质是由其中的粘土矿物引起的，这些矿物在水分作用下会发生体积变化，从而导致土壤的膨胀和收缩。
膨胀土的胀缩总率是指在一定条件下，膨胀土在吸湿和干燥过程中发生的最大体积变化与原始体积之比。
胀缩总率可以用来评估膨胀土的胀缩性能和变形特性，对于土壤工程和土木工程设计非常重要。
膨胀土的胀缩总率可以通过实验室试验或现场测试来确定。
下面是一种常用的实验室试验方法来测定膨胀土的胀缩总率：1. 准备试样：从野外或现场采集膨胀土样品，并将其带回实验室。
将土样进行干燥处理，去除其中的可风化物和有机物质，并破碎成适当的颗粒大小。
2. 预备试样容器：选择一个合适的容器，如试验室用容器或模具，并清洁干燥。
3. 填充试样：将干燥处理后的土样填充到试样容器中，以一定的压实度填充，并记录试样的初始质量和体积。
4. 加水：将试样容器中的土样完全浸泡在水中，保持一定的水头，并记录试样的浸入水中的时间。
5. 测量体积变化：在试样浸水一段时间后，取出试样容器，将试样从容器中取出，并轻轻地去除表面多余的水分。
然后使用体积计或其他测量设备，测量试样的体积变化，并记录下来。
6. 计算胀缩总率：根据测量得到的试样体积变化和初始体积，计算胀缩总率。
胀缩总率的计算公式如下：胀缩总率= (试样最大体积-初始体积) / 初始体积×100%通过以上步骤，可以得到膨胀土的胀缩总率。
需要注意的是，胀缩总率受到许多因素的影响，如土壤的粘土含量、粒度分布、初次压实状态、水头等。
因此，在进行胀缩总率试验时，需要控制这些影响因素，并确保实验条件的准确性和一致性。
膨胀土的胀缩总率对土壤工程和土木工程具有重要的指导意义。
在工程设计中，了解土壤的胀缩性能可以帮助工程师选择合适的基础设计方案、确定地基处理方式，并预测土壤在吸湿和干燥过程中的体积变化，从而减少工程风险和损失。
膨胀土的胀缩特性
膨胀土的胀缩特性一、膨胀变形规律徐永福和缪林昌通过室内膨胀土土样的膨胀试验，研究不同击实膨胀土土样在不同压力作用下膨胀变形与土样初始含水率、干密度的关系，总结膨胀土的膨胀变形规律。
1.试验方法膨胀变形试验在轻便固结仪上进行，控制膨胀土样不同的是初始含水率w、击实干密度ρd和土样膨胀时所受的压力p。
压力是在试验前一次加上的，加压稳定后即可浸水膨胀。
水从土样底部单向浸入，试验过程中，尽量保持水面高度不变，以防止水面高度的变化对浸水速率的影响。
在环刀与土样间抹了少许黄油，以克服因环刀与土样之间的摩擦造成土样的不均匀膨胀变形。
膨胀变形结束后，土样达完全饱和状态。
2.膨胀变形随时间变化规律图3-1（a）和图3-1（b）表示初始含水率相同而干密度不同的膨胀土在不同压力下的膨胀变形随时间变化的规律。
从中看出：①压力抑制了水的浸入，抑制了膨胀变形量；②膨胀变形的初始速率受压力的影响不明显；③干密度对膨胀变形的初始速率影响较明显，干密度越大，初始膨胀变形速率越小；反之，干密度越小，初始膨胀变形速率就越大。
图3-1（c）和图3-1（d）表示两种不同干密度的膨胀土在压力为10kPa不同初始含水率情况下膨胀变形随时间的变化规律。
图中可见，初始含水率影响了膨胀变形的初始速率。
初始含水率越大，膨胀变形的初始速率越大；干密度越小，这种变化规律越明显。
图3-1 膨胀变形随时间变化规律（a）w0＝17.3%；ρd＝1.61g/cm3；（b）w＝17.3%；ρd＝1.51g/cm3；（c）p＝10kPa，ρd＝1.61g/cm3；（d）p＝10kPa，ρd＝1.51g/cm33.膨胀变形的相关性图3-2（a）为干密度1.7g/cm3在不同垂向压力下膨胀率与初始含水率的关系曲线，图3-2（b）为不同干密度土样在垂向压力50kPa下膨胀率与初始含水率的关系曲线，图3-3为不同初始含水率膨胀土样在50kPa压力下膨胀率与干密度的关系曲线。
压实膨胀土的膨胀变形规律与计算模式
重要的实用价值。Biblioteka 2膨胀土的膨胀变形试验
试样取自陕西安康刘家梁，为中膨胀性棕黄色
黏土。试验总取得 3 组试样，同一组均取得 5～10 个样品。取样深度为 1.0～2.0 m。土化学分析(包括： 易溶、中溶和难溶盐测定，pH 值和有机质测定)表 明：3 组试样的易溶盐含量均在 0.053%以下，其中 溶盐和难溶盐的含量极其微小，有机质含量为 1.35%，pH 值为 6.9～7.3。这说明南方地区膨胀土 由于气候温和湿润， 上部土体受到雨水的长期淋滤， 盐分含量较少，与北方膨胀土有一定差别。黏土矿 物成分分析(包括：差热分析、X 衍射分析、硅鋁 率、半倍氧化物比值和阳离子交换总量分析等 )表 明：3 组土的差热曲线基本相似，深吸热谷为 130～ 150 ℃， X 衍射晶面间 距的最大峰 值在 3.36 ～ 3.37Å，硅鋁率为 3.96～4.70，硅和倍半氧化物的比 值为 2.81～3.33。这些结果证明，土样黏土矿物质 以伊利石为主，并含有少许的高岭石、蒙脱石和石 英。用半定量的方法得到 3 组土样的矿物组成如表 1 所示。从黏土矿物组成可以看出 3 种土样均是以 伊利石和伊利石–蒙脱石混层为主的膨胀土。土样 的物理试验结果见表 2 所示。试验表明土样自由膨 胀量均超过 40%，根据威廉姆斯(Williams，1958) 分类图以及自由膨胀量的数据可以判定该土为中膨 胀性黏土。 总共进行了 38 组不同初始含水率、 不同初始干
收稿日期：2004–07–27；修回日期：2004–10–19 作者简介：张爱军(1964–)，男，1985 年毕业于武汉水利电力学院农田水利系，现为博士研究生，高级工程师，主要从事水利工程岩土力学方面的研 究工作。E-mail：zaj@。
第 24 卷
土壤膨胀指数计算公式
土壤膨胀指数计算公式土壤膨胀指数是指土壤在吸湿后膨胀程度的衡量指标。
它是土壤力学性质中重要的参数之一，对于土壤的工程应用具有重要意义。
土壤膨胀指数的计算公式如下：土壤膨胀指数 = (塑限含水率 - 干燥密度) / 干燥密度其中，塑限含水率是指土壤在塑性状态下的含水率，干燥密度是指土壤在干燥状态下的密度。
通过计算土壤膨胀指数，可以评估土壤的膨胀性质，为土木工程的设计和施工提供重要依据。
土壤的膨胀性是指土壤在吸湿后容易膨胀变形的性质。
土壤膨胀性与土壤中的粘土含量密切相关，粘土含量越高，土壤的膨胀性越大。
膨胀性土壤在遇水后容易发生体积膨胀，造成地基沉降、建筑物倾斜等问题，严重影响工程的安全性和稳定性。
土壤膨胀指数的计算公式中的塑限含水率是指土壤在塑性状态下的含水率。
塑性状态是指土壤可以塑性变形的状态，一般为土壤含水率的一种特定范围。
在这个范围内，土壤可以通过加水或排水来实现塑性变形，而不发生破坏。
塑性状态下的土壤具有较大的膨胀性，容易发生体积膨胀。
干燥密度是指土壤在干燥状态下的密度，通常用单位体积土壤的质量表示。
干燥密度是衡量土壤颗粒排列紧密程度的指标，密度越大，颗粒排列越紧密。
干燥密度的大小对土壤的力学性质和工程应用具有重要影响。
土壤膨胀指数可以通过实验室试验得到，也可以通过现场勘察和测试获得。
实验室试验需要采集土壤样本，进行干燥密度和塑限含水率的测试，然后根据计算公式计算膨胀指数。
现场测试可以采用压汞法、土壤水分探测仪等设备，直接测量土壤的塑限含水率和干燥密度，再进行计算。
土壤膨胀指数的大小对土壤的工程应用有重要影响。
膨胀指数越大，表明土壤的膨胀性越强，对工程造成的影响也越大。
在土壤膨胀性较大的区域，需要采取相应的工程措施来防止土壤膨胀引起的问题。
常见的措施包括改良土壤、加固地基、采用适当的排水系统等。
土壤膨胀指数是评估土壤膨胀性质的重要指标，计算公式可以通过测定土壤的塑限含水率和干燥密度来获得。