膨胀土讲义地基处理
第二节膨胀土地基
（3）线缩率和收缩系数 线缩率：是指原状土样的垂直变形与土样 原始高度之比，用百分数表示。 h0 − h δ s = × 100 % h0 收缩系数：是指不挠动土样在直线收缩阶 段，含水量减少1％时的竖向线缩率，用 下式表示：
λ
s
∆δ s = ∆w
含水量与线缩率关系
二、膨胀土的工程判别 工程地质的特征： 1、裂隙发育，常有光滑面和擦痕，在
− V V0
0
自由膨胀率
δδ ef
40%≤ δ ef ＜65% 弱
65%≤
60％<δ ef ＜90% 中等
δ ef
≥90%
ef
膨胀潜势
强
（2）膨胀率：在一定压力下，处于侧限条件 下的原状土样浸水膨胀稳定后，试样增加 的高度与原状高度之比，称为膨胀率。
δ
ep
hw − h0 = h0
膨胀率膨胀率-压力曲线图
计算深度可根据大气影响深度确定，在计 算深度内有稳定地下水位时，可计算至 水位以上。
地表以下1m处含水量按下式计算：
∆w
1
= w
1
− ψ
w
w
p
ψ
w
− − 土的湿度系数 1 m 处土的天然含水量。
∆w = 0 . 01
w 1 －－地表下
计算深度处的含水量变化值：
n
第i层土含水量变化值的平均值计算：
自然条件下，呈坚硬或硬塑状态。 2、多出露二级或二级以上结地、山前 和盆地边缘丘陵地带，地形平缓， 无明显自然陡坎。 3、常见浅层塑性滑坡、地裂。
4、建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
经统计，膨胀土的一般特征为： 1）属高塑性粘性土。 2）自由膨胀率大于40％，也有高达100％ 的。 3）天然含水量常接近塑限。 4）天然孔隙比0.5-0.8之间。 5）强度和压缩性随含水量的改变而显著变 化。
膨胀土路基处理方案
膨胀土路基处理方案① 首先做好防排水工作。
对施工、生活用水应严格管理，对附近工农业用水应采取有效的截排措施，以防止地表水渗入或冲刷边坡。
② 施工安排在非雨季施工，集中力量连续快速施工，分段完成。
路堑开挖必须从上到下分层进行，开挖一层，摊铺一层，尽量减少其暴露时间，减少水分的损失。
对粘性较大的且含水量较高的膨胀土要适当晾干后再进行开挖。
设有防护的边坡，如防护不能紧跟开挖时，暂留厚度不小于0.5m的保护层。
并相应做好临时排水，使路基开挖面不存积水。
对含水量较低的膨胀土，按最佳含水率与实际含水率之差洒水。
③ 膨胀土填层用重型碾压机械压实。
碾压时必须严格保持最优含水量，压实层铺土厚度不宜大于30cm，土块必须击碎至块径15cm以下。
对膨胀土路堤边坡部分要加强施工控制和检验，控制其液限符合规范要求。
密度系统检验单独进行。
抽验点数按有关规定增加一倍。
液、塑限指数用液塑限联合测定仪检测。
④ 采用边坡渗沟稳定加固路基段，施工符合施工规范要求；与渗沟连接的封闭、排水设施挡土构筑物要配合紧接完成。
⑤ 膨胀土路堤的预留沉落高度由现场试验决定。
路堤边坡上不得堆积弃土。
⑥ 施工中加强施工试验，重点检测液、塑限指数、有机质含量。
出现与设计不符的中强性膨胀土时，根据其塑性指数具体确定填土厚度。
⑦ 软塑性膨胀土不能作为路基填料，出现时，及时报监理工程师，协商具体处理办法。
⑧ 对于可以做为路床填料，但含水量较大的土方，采用摊铺晾晒或加石灰等方法，减少含水量，使其达到规范要求。
⑨ 膨胀土路堑基床换填紧随开挖完成，防止底土暴露时间过长。
开挖一段成形一段。
相应地做好侧沟、天沟、吊沟、排水沟的铺砌，及边坡防护工程。
⑩ 对于中、弱膨胀土进行石灰处理时，其掺灰处理后的胀缩率不超过0.7，并经扬州市高指审批并经总监助理确认。
A、石灰等级应为三级以上，应现买现用的原则，尽量缩短石灰在工地存放时间，并妥善覆盖保管。
B、掺灰拌和分两步进行：第一步：在取土坑附近取土掺灰、此时掺生石灰，掺灰量为总掺灰量的40％左右，可用挖掘机对其翻拌后打堆闷料，并有适当的闷料时间，闷料时间为48～72小时；第二步：待石灰消解，土壤塑性指数与含水量降低之后，将拌和料运至路基上摊铺、粗平，并达到松铺厚度，撒铺补足剩余石灰剂量。
膨胀土地基的处理
第3章膨胀土地基的处理3、1 膨胀土的判别方法与标准准确判别膨胀土及评价膨胀势大小就是膨胀土地基处理首要解决的问题。
若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费。
已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害就是由工程人员对膨胀土误判造成。
目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。
国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类。
第4类为本设计建议使用的判别标准。
⒈原国家建委标准[3]该规范以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土。
其后的《建筑地基基础设计规范》也有相近内容的规定。
膨胀上的分级标准见表3-1表3-1 膨胀土级别标准(原国家建委)自由膨胀率(%) 蒙脱石含量(%)膨胀土级别自由膨胀率(%)蒙脱石含量(%)膨胀土级别>100 60—100>2514—25强膨胀土中膨胀土40—60 7—14 弱膨胀土2.铁道部行业标准[4]规则中,膨胀土的判别分为初判与详判。
初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。
初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。
土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Fs≥40%,液限Wl≥40%时,判定为膨胀土。
膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》。
详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标。
当符合其中2项指标时,判别为膨胀土。
注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量,单位为(mmol)NH4+。
3、交通部标准[5]规范中,要求自由膨胀率大于40%与液限大于40%的黏土质,可初判为膨胀土,但这并不就是惟一的,最终决定因素就是“胀缩总率及膨胀的循环变形特征,以及与其她指标相结合的综合判别方法”。
其膨胀土工程地质分类见表3-3。
浅谈膨胀土地基处理方法
浅谈膨胀土地基处理方法摘要：膨胀土是一种特殊的不良建筑地基。
本文主要介绍其特性,并根据多年来对膨胀土地基有效处理的实践经验,提出了一些膨胀土地基的处理方法。
关键词：膨胀土、地基、地基处理膨胀土是一种粘粒成分,主要由亲水性矿物质组成,具有较大的吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性。
由于膨胀土对建筑物的危害,人们称膨胀土为“隐藏的灾害”。
因此,关于膨胀土的问题早已引起国际、国内工程界的极大重视。
而在我国对膨胀土的研究,仅仅只有20余年的历史。
通过对膨胀土特性的分析,结合笔者多年的膨胀土地基上建筑的工程设计实践经验,提出一些实用的膨胀土地基处理方法。
一、膨胀土基本特性膨胀土是指土的粒径为0.002mm的颗粒成分主要由强亲水性矿物(如蒙脱石、伊利石) 组成且具有显著的胀缩可逆特性的粘性土。
我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一,且先后发现有膨胀土危害的地区已达20多个省、市、自治区。
膨胀土又称裂隙粘土或裂土,是粘土的一种,因而具有粘性土的一般性质。
但它作为一类特殊的粘土,又具有一般粘土所没有的一些特性。
1、超固结性我国的裂土多沉积于更新世第三纪,系陆相沉积土,在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力,处于超固结状态,卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低,风化破碎后强度更低。
当开挖地下洞室使土体具有临空面时,超固结力得以释放而表现为洞室的顶部、边墙、底部的过大变形,使工程结构物破坏。
2、强膨胀性膨胀土的膨胀性与组成它的粘土的矿物成分有关。
我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成。
此两种强亲水性粘土矿物遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多,对建筑物具有相当强的破坏作用。
膨胀土的膨胀性除与组成它的粘土的矿物成分有关外,还与水的作用直接有关,水分在土粒中的迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原因。
由于裂土的裂隙发育,水的渗入使土体产生膨胀,边坡开挖后因卸载引起的应力释放均使边坡土体变形鼓出,甚至使已有的圬工防护建筑开裂。
膨胀土地基处理
姚爱玲等人(2001)通过对试验路的野外观测, 与油田主干道的泥结碎石路面比较, 对ISS土壤稳定 剂的路用性能进行了一定的分析评价, ISS稳定土路 面的路况、整体性、耐磨性等都优于泥结碎石路面。 于强、傅妮(2003)对ISS 的作用机理和可行性在理 论上进行了分析, 为ISS 材料的推广使用, 提供了 理论上的支持。依照中国现行公路工程技术规范, 抗压强度试件需保养6d, 第7d浸水, 而ISS稳定土浸 水成泥, 故它不能作为高级、次高级路面的基层。 ISS 可改良砾质土壤, 砂质土壤, 中、低塑性粘土, 粉泥及粘土。
2 有机改性法
有机改性法根据改性剂的不同可以分为H24 改性法、ISS 改性法、尿素改性法。
(1)H24改性法
1994年5月罗逸等在第三届全国岩石力学与 工程学术会议上首次报道了某些有机阳离子可 改善膨胀土的性质,并就化学改性方法的可能性 进行了初步探讨。H24是在此基础上研制的一种 膨胀土稳定剂, 它是一种以含N有机阳离子化合 物为主要成分的水溶液, 对膨胀土膨胀性具有 较强的抑制作用, 并可能具备工程应用价值。
李妥德、赵中秀(1993)选取裂土、矿碴、水 泥、石灰、砂组成复合料, 配置成砂浆作为 护坡材料。通过室内试验找出了上述各种掺 合料合理配比, 同时通过现场实际工程点的 应用, 证明这种复合土作为裂土护坡材料是 完全可行的, 而且在其他领域也有广阔的应 用前景。
（5）沥青改性法
AzmS.Al-Homoud(1996) 等研究沥青作为改性剂 的效果, 选取约旦北部四种问题土( 如膨胀性与湿 陷性)作为研究对象, 用沥青处理分别做了物理化学 性质, 标准普氏击实试验, 膨胀试验, 单固结湿陷 试验等。试验结果表明, 沥青在改性试验的土中是 有效的。在与土混合时, 沥青起着土颗粒间的粘合 剂作用, 但沥青含量超过7% 时, 土的膨胀潜势与湿 陷潜势不会产生明显的减小, 这就说明使用百分率 含量过多的稀释沥青不是很有用的。
膨胀土地基处理方法的研究
膨胀土地基处理方法的研究膨胀土地基处理方法的研究膨胀土是一类结构性不稳定的高塑性粘土，也是典型的非饱和土，它在世界范围内分布极广，具有裂隙性、胀缩性和超固结性，对气候变化特别敏感，主要原因是膨胀土颗粒组成中粘粒含量超过30%，且蒙脱石、伊利石或蒙一伊混成等强亲水性矿物占主导地位，膨胀土地基的土体因含水量变化会导致土体的不均匀胀缩变形，最终将引起建筑物的变形和破坏，而且它对工程建设的危害往往具有多发性、反复性及长期潜在性。
1、膨胀土的基本特性(1)强膨胀性膨胀土的膨胀性与其粘土的矿物成分有关。
我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成。
蒙脱石及伊利石是两种强亲水性粘土矿物，遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多，对建筑物具有相当强的破坏作用。
膨胀土的膨胀性除与其粘土的矿物成分有关外，还与水的作用直接有关，水分使土粒迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原由。
(2)超固结性我国的裂土多沉积于更新世第三纪，系陆相沉积土，在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力，处于超固结状态，卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低，风化破碎后强度更低。
当开挖地下洞室使土体具有临空面时，超固结力得以释放而表现为洞室的顶都、边墙、底部的过大变形，使工程结构物破坏。
(3)多裂隙性从外貌特点看，裂土表面布满了不规则的多边形裂隙或网状裂缝，多呈张开的楔形将裂土分割成各种几何形态的块体。
裂原有原生及次生之分。
原生裂隙多为闭合状，裂隙面光滑，常呈腊状光泽，当暴露地表，受风化作用影响裂隙面常张开，并有次生的灰白粘土充填。
次生裂隙以风化型为主，在半干旱地区，尤其是年蒸发量大于年降水量的地区，裂土的干缩湿胀效应非常显著，便裂土表层风化作用强烈。
由于裂隙密布，土体不连续，大量雨水乘虚而入，湿胀干缩，循环反复，使土体强度大大降低，恶化了土体的工程性质，在重力作用下，常产生边坡土体剥落、坍塌滑坡等危害。
2、膨胀土地基的处理方法目前国内外有关膨胀土地基处理的方法较多，加固技术也在逐渐发展，以下主要从加固机理、适用范围与施工技术几方面，结合膨胀土工程性质的多年研究成果与我国大量工程实践的应用效果，介绍膨胀土地基的几种主要处理方法：2.1换土法换土法是将膨胀土全部或部分挖掉，换填非膨胀粘性土、砂土、砂砾土或灰土，以消除或减少地基胀缩变形，其本质是回避膨胀土的不良工程特性，从源头上改善地基，是膨胀土地基处理方法中最简单而且有效的方法。
膨胀性黄土地基处理
城市建筑工程一、膨胀性黄土地基的物理优化法1.垫层处理。
垫层处理类似于土层置换方法，只是考虑的在黄土层比较薄的地区进行的地基加固。
先规划需要挖除的土层深度，再通过碎石，砂石的铺垫形成一次的能够较为坚固的支撑面，从而降低土层变形的空间，形成相互支撑的作用。
砂土垫层还能够抑制地下的水位上升，避免地下水对黄土地基的直接冲击。
实践也能够表明砂垫层能够使地基的承载力得到很高的提升，降低膨胀土在遇水后发生的变形。
[1]2.强夯压实。
强夯就是借助机械进行黄土层的强力压实，经过强夯处理的地基密度提升，形成较为坚硬的硬壳从而避免地下水的渗入。
强夯后的地基含水量基本稳定，不会出现明显的膨胀和收缩变形，所以能够给上部建筑可靠的承载，从而改善地基的性能。
强夯技术只能是改良了土壤不均匀性，但是土壤的收缩性能不会改变，所以对弱膨胀黄土有适用性。
3.风化砂改良。
风化砂能够对膨胀性黄土土质进行改良，主要是通过在黄土中掺入一定比例的风化砂，能够改变黄土的粒度成分。
从而使得土体的颗粒度、缝隙率、含水量等发生改变，掺入风化砂能够提升土地的强度，降低土壤的亲水性，提升土壤稳定性。
掺入风化砂的膨胀土在密度的增加上与掺砂比例成正比。
总的来说，通过物理方法进行膨胀黄土的性质改良，并不是让其本身发生了结构变化，而是限制了其胀缩的特性。
但各类物理方法进行膨胀土改良时需要投入大量的人工和经济成本，所以，利用物理方法进行膨胀土的强化主要是基于弱膨胀土进行的。
二、膨胀性黄土地基的化学优化方法化学法进行膨胀性黄土的改良是一种较为热点的技术，与物理方法相比，化学改良效果更加可靠，性能更稳定。
因为化学反应后的土地在性能上发生了很大的变化，常用的化学改良剂有水玻璃、树脂等通过灌浆进行处理。
1.石灰改良。
利用石灰作为土壤改良剂进行地基处理比较常用，因为石灰能够降低土壤的胀缩使其得到强度的提升。
其化学反应的机理是石灰能够与土中的硅铝成分发生反应后生成黏结性物质，从而产生絮凝作用。
膨胀土路基处理
膨胀土路基处理膨胀土是指粘粒成分主要由强条水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。
为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全、舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。
膨胀土路基处理基本方式：（一）换土换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。
顾名思义换土就是挖除膨胀土，换填非膨胀土或沙砾土，换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。
在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响，该深度称之为临界深度，该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。
由于各地的气候不同，各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。
换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度，基本上在1～2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀土为1～1.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。
（二）湿度控制湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。
为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形，尽量减少路基含水量受外界大气的影响，需在施工中采取一定的措施。
如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封，避免膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。
水利工程建设中经常采用膨胀土预湿法，用水浸泡地基土或覆盖非膨胀土以达到膨胀土的湿度平衡。
（三）改性处理化学固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用进行膨胀土的改性处理，以达到降低膨胀土膨胀潜势、增强强度和水稳性的目的。
具体来说：石灰的固化作用是由于盐基交换、次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物而显现出来；水泥的固化作用是由于钙酸盐与铝的水化物和颗粒间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低膨胀土的液限，增大了膨胀土的塑限和抗剪强度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的优点消除土的胀缩性外，还有吸水增强作用，改善土的压实性并生成微型加筋结构，提高土的强度。
在以往的膨胀土地基处理中已有过许多成功的先例，利用这种处理方法的成败主要取决于固化材料的技术指标和施工工艺。
膨胀土路基处理
膨胀土路基处理一、问题的提出膨胀土是指粘粒成份主要由强条水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。
在我省陕南地区分布较为广泛。
在安康生物科技工业园区道路施工图设计中，通过对该地区进行地质勘测，发现该地区出露的地层主要为膨胀土，该土具有吸水膨胀.失水收缩并往复变形的性质，对路基的破坏作用不可低估，并且构成的破坏是不易修复的。
为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全.舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。
所以，膨胀土的处理是本工程的重要课题。
二、膨胀土的物理性质及力学性质分析膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊力土和高岭土为主。
蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊力土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下：1．含水量膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。
如果其含水量保持不变，则不会有体积变化。
在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。
当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。
含水量的轻微变化，仅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨胀。
在安康地区，膨胀土对人们的危害较大，建造在膨胀土上的地板，在雨季来临时，土中含水量增加引起的地板翘起开裂屡见不鲜。
一般来讲，很干的粘土表示有危险。
这类粘土能吸收很多的水，其结果是对结构物发生破坏性膨胀。
反之，比较潮湿的粘土，由于大部分膨胀已经完成，进一步膨胀将不会很大。
但应注意的是，潮湿的粘土，在水位下降或其它的条件变化时，可能变干，显示的收缩性也不可低估。
2．干容重粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土的另一重要指标。
γ=18.0KN/m车恼惩粒ǔＯ允竞芨叩呐蛘颓笔啤Ｔ诎部档厍嗣嵌哉庵滞恋钠烙锸恰坝驳南笫贰薄Ｕ獗砻髯耪惩两豢杀苊獾爻鱿峙蛘臀侍狻?br/>3．力学性质在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工实验，得出粘土的力学指标，以供土质力学上的计算。
探讨膨胀土地基处理方法
探讨膨胀土地基处理方法膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的变形特性，当利用这种土作为建筑物地基时，随着季节性气候的变化，膨胀土产生膨胀—收缩—再膨胀的周期性变化从而使建筑物反复不断产生不均匀升降，发生变形破坏，给工程造成巨大损失。
膨胀土的不良工程特性导致的工程问题或地质灾害的频繁发生及其在世界各国的广泛分布，使得膨胀土问题成为当今岩土工程界和工程地质领域的重大工程问题之一。
20世纪50年代初，我国在修建成渝铁路工程中，首次遇到成都粘土膨胀危害问题，从而拉开了我国膨胀土研究的序幕。
20世纪80年代，我国制定了膨胀土地区建筑技术规范，这标志着我国处理膨胀土技术达到了一定的水平，也使得处理膨胀土有章可寻。
膨胀土地基处理方法的目的是克服膨胀土对湿、热的敏感性，保证膨胀土的强度。
为实现这一目的，人们采用了各种处理方法。
一、膨胀土的工程特性及对工程的危害1、膨胀土的工程特性1.1胀缩性膨胀土吸水体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果膨胀受阻即产生膨胀力；失水体积收缩，造成土体开裂，并使其上的建筑物下沉。
土中蒙脱石含量越多，膨胀量和膨胀力越大。
土的初始含水量越低，膨胀量与膨胀力也越大。
击实土比原状土大，密度越高，膨胀性也越大。
1.2崩解性膨胀土浸水后体积膨胀，发生崩解。
强膨胀土浸水后几分钟即完全崩解。
弱膨胀土崩解缓慢且不完全。
1.3多裂隙性膨胀土中的裂隙，主要可分垂直裂隙，水平裂隙和斜交裂隙三种类型。
这些裂隙将土层分割成具有一定几何形状的块体，破坏了土体的完整性。
容易造成边坡的塌滑。
1.4超固结性膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比小，密实度大，初始结构强度高。
1.5风化特性膨胀土受气候因素影响很敏感，极易产生风化破坏作用。
基坑开挖后，在风化营力作用下，土体很快会产碎裂、剥落，结构破坏，强度降低。
受大气风化作用影响深度各地不完全一样，云南、四川、广西地区约在地表下3～5m；其它地区2m左右。
1.6强度衰减性膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有极高的峰值，而残余强度又极低的特性。