铁路路基膨胀土填料改良试验分析
改良膨胀土路基施工关键问题初探
改良膨胀土路基施工关键问题初探摘要：我国的膨胀土分布广、面积大，在高速公路路基施工中，常常会遇到膨胀土。
石灰改良膨胀土技术作为路基土质改良方法之一，近年来应用十分广泛。
本文分析了膨胀土改良机理和改良膨胀土路基施工技术，并重点探讨了改良膨胀土路基施工关键问题。
关键词：改良膨胀土；路基施工；关键问题一、膨胀土改良机理膨胀土是一种具有膨胀性矿物成分包含蒙脱石及伊利石、高岭石、绿泥石等亲水性的高塑性粘土。
膨胀土应是土中粘粒成分只要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形的粘土。
具有较大往复膨胀变形的高塑性粘土。
由于膨胀土的液限、塑限、塑性指数较大，压缩性偏底，在天然含水量的情况下较坚硬，容易被施工人员忽视，一但遇水就膨胀，强度骤减；失水就干缩，形成裂隙，对工程建设潜在着严重的破坏性，很容易产生流坍、坍塌、滑坡、开裂、膨胀、松散、剥落等病害。
且治理难度相当大。
因此在施工阶段就应采取措施，防止病害的发生。
石灰改良膨胀土技术作为路基土质改良方法之一，近年来应用十分广泛。
石灰作为膨胀土的改性材料有很多优点:改性效果明显，消除胀缩性和提高强度两者兼得；尤其是石灰改良膨胀土作为一种稳定固化土，具有较高的承载力、抗剪强度和良好的水稳定性，一般主要用于承受抗弯作用的道路和机场跑道的基层和底基层，以及建筑物的地基处理。
由于石灰资源丰富，成本较低，且石灰改良土可显著提高土工结构的可碾压含水量，有效缩短施工周期。
因此，石灰改良膨胀土做路基填料，在近几年来高速公路填筑工程中得到了广泛应用。
二、改良膨胀土路基施工技术（一）基底处理将路基范围内原地面表层的种植土、草皮都予以清除，清除深度不小于15cm，如遇树根，应全部挖除并将坑穴填平；基底清理完毕后应立即压实；在深耕（＞30cm）地段，必要时应先将土翻松、打碎，再整平、压实。
为确保基底的强度和稳定性，用轻型动力触探仪或K30进行基底承载能力合格性检验；做好临时排水系统，保证施工期排水畅通。
武汉至安康铁路襄胡段路基石灰改良膨胀土填料试验研究
能在水环境下硬 化 ，在膨胀 土 的粘粒 外 围形成稳定 的 保护膜 ，具有很 强的粘结力 ，形成 网状结构 ，使灰 土 强度增长并保持 长期稳定 。同时保护 膜还能起 到隔离 水分的作用 ，使膨胀 土获得水稳定性。 １ ４ 结晶作用 ． 石灰掺人膨 胀土 中后 ，溶解度很 小 ，除了离子交 换和碳酸化作用外 ，绝大部分 以 Ｃ （ Ｈ） 晶水 的形 ａ Ｏ 结 式结晶，进一 步提高了膨胀土的强度和水稳定性 。
陶福金 ：武汉至安康铁路襄胡段路基石灰改 良膨胀 土填料试验研究
・ １ １ ５・
武汉 至安 康铁 路襄 胡段路 基 石灰 改 良膨 胀 土填料试 验研 究
陶福 金
（ 中铁七局集团有限公 司，郑州 ４０ １ ） ５０ ６
摘
要：通过大量的土工试验和理论分析，研 究襄胡段石灰改 良膨胀 土的击 实特性、胀缩特性和强
表 ４ 重塑膨胀 土及 ５ ％石灰 改 良土的无荷载 膨胀率
分别对掺合 比为 ５％ ， ７％的石灰改 良膨胀土进行 界 限含水量试验 ，其结果见表 ２ 。
０ 引言
文献标 志码 ：Ａ
文章编号 ：１０ ８２ （０ １０ — １５— ３ ０３— ８５ ２ １ ）５ ０ ｌ ０
１ ２ 碳酸化作用 ． Ｃ （ Ｈ） 和 Ｍｇ Ｏ ａＯ ： （ Ｈ） 在土中不断和空气中 Ｃ ： Ｏ 反 应 ，生成具有较高强度的 Ｃ Ｃ Ｍｇ Ｏ ａＯ 和 Ｃ 坚硬 固体颗
度特性及其影响 因素 。论证 了石灰改良膨胀土作为铁路路基填料的可行性 ：在膨胀土 中掺入一 定量的石 灰 ，能降低膨胀土的亲水能力和膨胀性 ，提 高膨胀 土的水稳 定性 ；石灰 改 良膨胀 土对水的敏感性较 弱，
膨胀土改良
摘要膨胀土土木在工程中十分常见，膨胀土的特征十分复杂，它具有吸水膨胀失水收缩的基本特性，直接使用膨胀土填筑或建筑物直接建造在膨胀土上都是不符合规范要求的，以前由于对膨胀土的特性认识不清楚，而导致发生的工程事故比比皆是。
膨胀土是影响道路及其他构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，处理不好其破坏力是巨大的。
不同的填料其性质都不相同。
其性质与构成其结构颗粒的形状、大小、矿物成分有关，既要重视又不能忽视，既要分析内因又要研究外因，改良就要从本质上改变其物质结构，改善其颗粒构成，从而改变其物理力学性能。
所以我们今天把膨胀土的改良列为一个课题进行研究，把改良前后的数据进行分析和总结，使我们能够清楚的认识膨胀土，本篇文章第一篇从膨胀土的定义，特性（一般特性，物理特性，膨胀特性，野外特性），判别方法，膨胀土的分类，在膨胀土地区建造建筑物的措施，危害改良的方法。
第二篇列举事例，试验的项目工艺，方法，从试验前后的数据进行分析，帮助我们更好的了解膨胀土。
膨胀土改良加快了施工进度，赢得了效益。
通过改良，大大缓解了填料来源的需求，充分利用了资源，降低了工程造价，同时将一些荒岗改造成农田，鱼塘，也为经济发展做出了巨大的贡献。
膨胀土并不可怕，只要我们找到一个准确的改良方法，我们就可以战胜它。
关键词：膨胀土特征改良总结土木工程膨胀土改良第一篇膨胀土的概述1.膨胀土的特性，判别与分类1．1.膨胀土的定义与危害(1)定义:膨胀土是一种具有膨胀性矿物成分包含蒙脱石及伊利石、高岭石、绿泥石等亲水性的高塑性粘土。
膨胀土应是土中粘粒成分只要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形的粘土。
具有较大往复膨胀变形的高塑性粘土。
由于膨胀土的液限、塑限、塑性指数较大，压缩性偏底，在天然含水量的情况下较坚硬，容易被施工人员忽视，一但遇水就膨胀，强度骤减；失水就干缩，形成裂隙，对工程建设潜在着严重的破坏性，很容易产生流坍、坍塌、滑坡、开裂、膨胀、松散、剥落等病害。
铁路工程中膨胀土路基处理探讨
铁路工程中膨胀土路基处理探讨一、前言膨胀土主要是基于抢亲水性条件下，粘土中的土矿物蒙脱石和伊利石相互重组，使得该土质具备了膨胀性质。
当这个膨胀土质没有得到科学的处理时，会出现多裂隙性，会使得土质受到影响。
当前膨胀土作为一种填料，在一些缺乏填料的地区，对该土质进行简单的处理之后将其当成填料。
在现实使用中，随着该土质出现了安全问题时，开始备受社会关注。
工程界开始认识到土质结构被破坏引发的安全事故。
根据研究发现，除了简单的沉降因素之外，最关键的是膨胀土的胀缩原因。
当前已经有很多的国家开始注意到该问题，也开始爆出膨胀土带来的灾害。
这些土质分布地理位置比较广，在西方国家主要分布以美国、南非等，在我国这些土质主要分布在湖南、四川、山东等等地区。
这些土质遇到水时，会出现收缩现象，从而给施工带来严重的影响。
文章基于铁路工程为案例，通过以往的施工经验进行分析，总结出了铁路膨胀土路处理深度之确定方法。
二、方法介绍（一）原位膨胀力平衡法这里所引用的原位膨胀力平衡法，是在出现膨胀的原土位置上覆盖上一层土，使得这个土层承担一定覆荷载。
当膨胀土逐渐产生一定的膨胀力时，这是对地基处理有效方法之一。
一般在进行选择时，会选择特性良好的土层，。
在这个过程中需要明确的是，原位的膨胀力平衡法应该基于覆荷载力比较小的基础上开展，当其产生更好的膨胀力时，就可以满足覆盖需求。
（二）路基动应力法该方法的使用主要考虑到列车在荷载路基荷载范围内会产生一定的影响。
当气候发生改变时，出现大气干湿循环，这个时候对膨胀土的影响非常大。
当水分逐渐渗透，水分作用下产生的膨胀非常明显，收缩不断变动时，起强度会逐渐降低。
当列车不断行驶时，受到的荷载作用比较大，出现的影响也随之增大。
当工程应用中，应当做好考察工作，应该从路基动应力减退上进行研究，从变化情况中掌握路基动应力变化。
这些变化对膨胀土研究有重要作用，对发挥出该方法实际作用有引导作用。
（三）大气影响深度法该方法在实际使用中非常普遍，当受到自然气候影响时，由蒸发、降水以及地温等因素导致的土体膨胀变形有着深度影响作用。
浅析膨胀土路基路面施工技术与改良措施
浅析膨胀土路基路面施工技术与改良措施摘要：在公路建设中，膨胀土路基路面的施工一直是个技术难题。
由于其具备一定的不良特性，因此造成的工程问题也时有发生。
虽然历经了50多年的技术研究，时至今日，世界各国依然无法杜绝公路建设中膨胀土所引起的工程质量问题，故障时有发生，经济损失十分巨大，因此如何降低膨胀土路基材料膨胀性也成为众多业界人士关注的问题。
关键词：膨胀土；路基路面；施工；改良措施一、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：1.1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。
1.2干容重干容重是膨胀土的另一重要指标，粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的。
γ=18.0KN/m3的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。
1.3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。
通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。
膨胀潜势：简单的讲，就是在室内按AASHO 标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。
膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。
膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度。
润湿的持续时间和水分的转移方式等。
因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。
膨胀力，也就是膨胀压力。
膨胀土路基土质改良室内试验研究
皇壬 墨 曼妻兰 … …… … … … …… … … … … …… … … … …… ｌ 主 矍 … 一 … … …… … … … …… … … … … …… … … … …… 虽雪 ｌ ｉ
构造特征不同， 表面积有明显的差别。象蒙脱石这 类矿物的晶胞间连接力很弱 ， 不仅具有外表面 ， 还具 有 巨大的内表面 ， 粘粒的表面往往带有一定 的电荷 ， 同等质量或同样体积的土， 表面积越大则吸引外界 极性 分子 或离 子 的能力越 强 。 （ ）土样 的力 学性 质 ： 土样 的力 学指标 分 析 ， １ 从 膨胀土的力学强度较高 ， ６ 样 品为例 ， 以 其天然抗 剪 强度 Ｃ值 为 ６ ｋ ａ 值 为 ３ 。 前 期 固结 压 力 为 ８Ｐ ， ２， ５８ Ｐ 。与一 般黏 性 土 相 比， 胀 土 大 多 为超 固结 ５ｋａ 膨 土， 超固结土通常由下列因素所引起 ， 上覆土层被水 流冲刷掉或地震滑坡 使上覆土层移动 ， 冰川的覆盖 然后又移去， 地下水位 的变动 ， 持久 的渗透力作用 ， 土面暴露而干燥等等。这些因素使土体 内部所储存 的能量 可能 因卸荷 而 释放 ， 也可 能 因水 的长期饱 和 、 淋滤或溶解而减弱， 不利于土体的稳定 ， 容易造成土 的抗剪强度指标急剧下降， 本次试验所取土样 ， 其残 余强度 ｃ 值均在 １ｋ ａ以下 ， 值 在 ２ 。 ５Ｐ １ 以下。因 此 ， 经 改 良的膨胀 土填 筑压 实后 ， 未 若浸 水饱 和其 力 学强度将急剧下降 ， 若位于基床表层则极易产生 路 基基床病害， 影响列车正常运行。 （ ）膨胀 土 的水 理 性 质 ： ２为 原状 土 与 扰 动 ２ 表
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膨胀土地区铁路路基病害分析与整治
膨胀土地区铁路路基病害分析与整治作为在全世界范围内分布非常广泛的一种特殊豁土，膨胀土有着这样的性质，也就是膨胀土当遇水的时候会发生膨胀并且失水收缩开裂，而且当其反复胀缩将会导致土体强度的减小，这些都对于铁路建设工程安全性有都有着巨大隐患。
因而对于铁路建设项目的施工以及后来的运营而言，需要地预防整治膨胀土地区铁路基床病害。
这些病害主要有路基下沉等表现，而且其中里面基床翻浆最为明显，因此文章从该角度对于膨胀土地区基床病害综合整治方法进行了研究和探讨。
标签：膨胀土；基床；病害；预防（整治）1 引言在全球范围内，膨胀土的分布都非常广泛，一直到当今为止，膨胀土所分布的地方以及国家遍布世界各地[1]，例如中国、俄罗斯、加拿大、印度等国家，膨胀土年蒸发的蒸腾量超过甚至都超过了在半干旱地区年降雨量，而且膨胀土分布比较集中的位置大概处于在北纬60度至南纬50度的区间。
可见膨胀土的分布之广，对于一些建设项目工程都有着很大的威胁。
对于膨胀土而言，有明显胀缩性、多裂隙性等特点，而且这些特征都会引起铁路工程施工及维护方面的不安全[2]。
到现在为止，中国的京九、南昆等几条铁路干（支）线，运行通车后这些膨胀土地区的路基段都产生了路基病害，甚至有的路基损坏率达到75%，路基基床病害很常见。
2 膨胀土定义与特性2.1 膨胀土的定义膨胀土定义为它是一种容易膨胀，并且在失水收缩后开裂的土壤，这种土壤的主要成分成分包括了有着较强的亲水性矿物蒙脱石，伊利石等，在自然条件下，主要是硬质塑料或硬状态，与裂隙发育，常见的表面光滑，划痕，裂纹开闭等，这些大多数存在于盆地的边缘，山前丘陵等地方，膨胀土无明显天然陡坎，它的基本特性包括胀缩性以及抗裂性等[3]。
2.2 膨胀土的基本特性2.2.1 膨胀土微结构细小的豁土矿物颗粒是膨胀土微结构的主要成分，同时还有粉粒和砂粒等。
伊利石多呈叶片状，薄而细碎；蒙脱石呈球状集合体；长石为长柱状，主要已蚀变为蒙脱石。
膨胀土路基填料的土工试验方法研究
收稿日期:19980622第一作者简介:余湘娟,女,副教授,岩土工程专业,主要从事土动力学研究.膨胀土路基填料的土工试验方法研究余湘娟 高明军(河海大学土木工程学院岩土工程研究所 南京 210098)柯弘生 郑晨辉(江苏省高速公路建设指挥部 南京 210005)摘 要 对掺石灰处理膨胀土的掺灰率、无侧限抗压强度、试样饱和对其力学性质的影响以及膨胀力等问题进行了试验研究.根据试验结果比较,提出了不同龄期的掺灰率应用不同ED TA 耗量标准曲线的建议及用三轴仪量测膨胀力的改进方法,供公路路基土工试验参考.关键词 膨胀土;掺灰率;膨胀力中图号 TU443随着高等级公路建设的迅速发展,公路通过特殊地质、不良地质地区及用不良土源来填筑路基的几率也愈来愈大.如江苏省在公路建设中,通过膨胀土地区的公路就有宁连线、淮江线等.由于公路沿线土地珍贵,土源紧张,只能利用当地中等或弱膨胀土掺石灰处理后来填筑路基.因此,测试现场压实土样的掺灰率、膨胀土的胀缩性及力学特性是检验公路路基施工质量的重要手段.本文就掺石灰处理膨胀土试验中的几个问题进行了专门研究.1 掺石灰剂量的测定在掺石灰处理膨胀土路基的施工中,如何测定现场压实土样的掺灰率是检测施工质量的重要内容之一.根据交通部发布的5公路工程无机结合料稳定材料试验规程6[1],水泥或石灰稳定土中水泥或石灰剂量的测定方法,主要是用EDTA 二钠滴定法(EDTA 二钠是乙二胺四乙酸二钠的简称).该方法是将石灰土浸提液用EDTA 二钠标准液滴定到钙指示剂指示变色终点时,测ED TA 二钠的耗量.EDTA 与浸提液中的游离钙离子有关,通过几种给定石灰剂量的石灰土测定EDTA 耗量的标准曲线,就可以确定测试的石灰土中的掺石灰率.文献[1]中称本方法不受水泥和石灰稳定土龄期(7d 以内)的影响.但是,从施工现场取回的路基压实土样用这种方法测定,确定的掺灰率往往很低,因此笔者在室内进行了专门的试验,观察同一种掺灰土试样在不同龄期时测试的掺灰率.试验用淮江线江都段的一种弱膨胀土样,其天然含水率为30.9%,液限为54.3%,塑限为21.9%,自由膨胀率为41%,按5公路路基设计规范6[2],膨胀土工程地质分类为弱膨胀土,试验时按干土质量6%掺入生图1 掺灰率随龄期变化曲线Fig.1 Lime ratio vs age石灰.为了模拟现场施工程序,取场拌路拌的掺灰率各为3%,即生石灰消解后先掺入一半,在石灰土的最佳含水率下分别放置1d,3d,7d,14d,作为场拌,然后再掺入剩下的一半消石灰,又分别放置1d,7d,14d,作为路拌.共计测试场拌、路拌12种不同龄期组合的试样,结果如图1所示.由图中可见,场拌1d,3d,7d 测试的掺灰率相近,但14d 的掺灰率则下降了1/3~1/2.在同一场拌条件下,路拌1~7d 的测试掺灰率下降了1/2,7d 以后则变化不大.试验用石灰土试样的实际掺灰率是6%,但在不同龄期测出第27卷第4期1999年7月河海大学学报JOURNAL OF HOHAI UNIVERSITY Vol 127No.4Jul 11999的掺灰率都在下降,原因是随着龄期增长,石灰土中的一部分钙离子已经与土中的矿物发生反应,生成新的化合物,因此游离钙离子减少,用初始的EDTA 耗量标准曲线确定的掺灰率必然下降.正确的做法是在不同的龄期应该用不同E DTA 耗量标准曲线,只有这样才能在不同龄期都能测出实际的掺灰率6%.由此可见,现场土料的掺灰率应在路拌后尽快测试,否则即使龄期不超过7d,也需要用相应龄期的EDTA 耗量标准曲线确定.图2 不同试样尺寸无侧限抗压强度对比试验结果Fig.2 Unconfined compression strength for different sizes 2 无侧限抗压强度试验试样尺寸及强度根据5土工试验方法标准6[3]和5公路土工试验规程6[4]规定,无侧限抗压强度试验的圆柱状试样直径宜为35~50mm,高度与直径之比采用2.0~2.5.对于细粒土通常采用直径为39.1mm 、高度80m m 的圆柱状试样.按5公路工程无机结合料稳定材料试验规程6规定,无侧限抗压强度试验的试样为直径50mm 、高50mm 的圆柱体.为了比较两种规格试样尺寸不同所测强度的差别,对同一种土料多种配比情况,用两种尺寸制备试样进行无侧限抗压强度对比试验.一种尺寸按5土工试验方法标准6和5公路土工试验规程6,直径39.1mm,高80mm;另一种尺寸按5公路工程无机结合料稳定材料试验规程6,直径50mm,高50mm.两种尺寸试验的结果如图2所示.共有7组试验.由试验结果可见,Á39.1mm @80mm试样的无侧限抗压强度比Á50mm @50mm 试样的无侧限抗压强度略小,其比值为1B 1.08.因此,若用Á39.1mm @80mm 试样的试验结果按5公路路面基层施工技术规范6[5]进行强度的判别,结果是偏于安全的.图3 不同抽气饱和时间试样无侧限抗压强度随龄期变化曲线Fig.3 Unconfined com pression strengthfor different saturated time and different ages 图4 不同抽气饱和时间试样压缩模量随龄期变化曲线F ig.4 Com pressibility modulusfor diff erent saturated time and different ages3 试样饱和对掺灰土力学性质的影响为了研究膨胀土掺石灰压实后路基土的力学性质,在室内需进行掺灰土的饱和与非饱和试样不同龄期的力学性质试验.对于饱和试样,由于抽气饱和的时间不同,将得到不同的强度.笔者对某工地膨胀土填料掺灰率为4%的土样进行了两种不同时间抽气饱和试样的试验.第一种试验是按5土工试验方法标准6在试样制备后立即抽气饱和,然后在水中养护1d,7d 和28d 三种不同养护龄期进行试验(称先抽气饱和试样);第二种试验是按5公路路面基层施工技术规范6,试样制备后在一定温度下保湿养护至预定龄期的前一天抽气饱和,然后进行试验(称后抽气饱和试样).对比试验项目有压缩和无侧限抗压强度两种.根据对比试验结果,整理得到两种不同抽气饱和时间的无侧限抗压强度与龄期关系曲线如图3所示,压缩模量与龄期的关系曲线如图4所示.由以上两组关系图可见,试样含水率较低时,先抽气饱和试样的压缩模量和无侧限抗压强度比后抽气饱和试样的要大,当含水率为14%时,7d 龄期先抽气饱和试样的压缩模量和无侧限抗压强度是后抽气饱和试样的1.5倍,而28d 龄期先抽气饱和试样的压缩模量和无侧限抗压强度是后抽气饱和试样的1.75倍.这些结果表明,先抽气饱和试样由于有足够的水分使石灰与膨胀土起化合作用,改善了土的力学性51第27卷第4期余湘娟等 膨胀土路基填料的土工试验方法研究质,所以压缩模量和强度提高.从试验曲线还可看出,随着制备试样的含水率增大,这种差别逐渐减小.由图中可见,制样时含水率越大,后抽气饱和试样的压缩模量和无侧限抗压强度越接近先抽气饱和试样的数值.经计算,试验的掺石灰土样的饱和含水率约为21%(Q d=1.73g/c m3,G s=2.72).当制样含水率为20%,已接近饱和含水率时,后抽气饱和试样的无侧限抗压强度和压缩模量已接近先抽气饱和试样.因此,在实际工程中,用石灰处理膨胀土填筑路基时,在保证达到压实度的前提下,碾压时的含水率增大,有利于石灰与土料化合,改善其力学性质和减小工后浸水引起的膨胀量.但含水率也不宜增大太多,以免妨碍压实,达不到要求的干密度和引起较大的收缩变形.4膨胀力的测定及估算按5土工试验方法标准6和5公路土工试验规程6规定,膨胀力试验是用固结仪测试的.试样的制备与安装同固结试验,但用许多小铅丸代替砝码对试样加压力,便于随时增减荷载.当试样注水后发生膨胀时,立即施加相当的平衡荷重,不使试样膨胀.因为注水后试样将不断膨胀,就要不断地增加平衡荷重,直至试样在某级荷重下间隔2h不再膨胀时,则作为试样在该级荷重下达到稳定,然后用总平衡荷重计算膨胀力.整个试验过程中不断添加铅丸较麻烦.为此笔者改进了测试方法,用应变控制三轴仪的加荷装置,控制试样注水后不发生膨胀,在此条件下测试膨胀力.试验装置如图5所示.将装有试样的固结容器置于安放三轴仪压力室的底座上,钢环上的变形量表与试样底座接触用以监控试样变形,试样上的加压活塞与量力钢环接触用以量测膨胀力.当试样注水膨胀时,立即转动手轮,保持试样不变形,同时利用三轴仪轴向加压钢环测得对试样所加的压力,直至试样稳定不再膨胀为止.试样稳定时由三轴仪轴向加压的量力钢环计算的轴向压力就是膨胀压力.这样测膨胀力达到了试验要求,测试精确度较高,且操作简单易行.膨胀力与无压膨胀率都是膨胀土压实试样在无侧向变形条件下注水引起的.膨胀力是限制试样不发生膨胀所产生的内应力;无压膨胀率是膨胀力完全释放,即试样上压力为零时的膨胀率.膨胀力与无压膨胀率都与试样的膨胀指数C s有关,C s是膨胀变形与压力对数的比值,如图6试样浸水膨胀后的e~log P曲线所示.由于膨胀力P e测定较麻烦,而且需要专门的设备,为此可以根据试样压缩试验减压测得的膨胀指数C s 和无压膨胀试验测得的孔隙比变化$e估算如下:log P e=$e/C s这样估算的数值较粗略,但可以省去实测膨胀力试验的麻烦,在工程应用上是可行的.图5膨胀力试验装置示意图F ig.5The apparatus for swelling pressuretest图6用e~log P曲线估算膨胀力示意图Fig.6Estimated swelling pressure w ith e~log P curve5结语a.测试现场压实土料的掺灰率应在路拌后尽快测试,否则即使龄期未超过7d,也需用相应龄期的EDTA 耗量标准曲线确定.b.按5土工试验方法标准6,用Á39.1mm@80mm试样测得的无侧限抗压强度比按5公路工程无机结合料稳定材料试验规程6用Á50mm@50mm试样测得的略小,用此数值判别填土稳定性偏于安全.c.按5土工试验方法标准6试样制备后即抽气饱和与按5公路路面基层施工技术规范6试样保湿养护至预52河海大学学报1999年7月定龄期前一天抽气饱和两种饱和试样测得的无侧限抗压强度和压缩模量有差别,但随着制备含水率增大其差别减小,当接近饱和含水率时差别即消失.d.膨胀力试验改用应变控制三轴仪的加荷装置控制试样注水后不发生膨胀变形测膨胀力,比按5土工试验方法标准6增加压力操作简便,测试精度也较高.在无膨胀力测试设备的情况下,可以用无压膨胀的孔隙比变化和膨胀指数粗略地推算膨胀力,在工程应用上能满足需要.试验是为设计和质量检测提供依据的重要手段,使试验方法更完善和操作简便是使试验结果可靠与实际应用可行的保证.本文提出的各种方法只是对试验方法改进的探索,需要进一步的实践和不断积累经验使之趋向成熟.参 考 文 献1 中华人民共和国交通部.JTJ057)94 公路工程无机结合料稳定材料试验规程.北京:人民交通出版社,1994.19~25,38~422 中华人民共和国交通部1JTJ013)95 公路路基设计规范.北京:人民交通出版社,1996.126~1323 中华人民共和国水利电力部1GBJ123)88 土工试验方法标准.北京:中国计划出版社,1989.82~85,99~1004 中华人民共和国交通部1JTJ051)93 公路土工试验规程.北京:人民交通出版社,1993.110~1125 中华人民共和国交通部1JTJ034)93 公路路面基层施工技术规范.北京:人民交通出版社,1993.26~45Test Mothed of Subgrade for Highway Filled with Swelling SoilYu Xiangjuan Gao Mingjun(College o f Civil Engineering ,Hohai Univ.,Nanjing 210098)Ke Hongsheng Zhen Chenhui(Highway Construction O ff ice o f Jiangsu Province,Nanjing 210005)Abstract In this paper,the swelling of lime -treated clays is studied by test of the lime ratio,unconfined c ompression strength,the effect on mechanical properties,saturation of specimens,and swelling pressure.On the basis of the comparison of test results,it is suggested that the lime ratio for different ages should depend on diffeent ED TA standard consumption curves and that the swelling pressure should be measured with the tria xial cell .The suggestion can be used in the test of subgrade for highway engineering projects.Key words swelling soil;lime ratio;swelling pressure 53第27卷第4期余湘娟等 膨胀土路基填料的土工试验方法研究。
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铁路路基膨胀土填料改良试验分析摘要：铁路路基的填料用膨胀土对铁路运行存在一定的危险性，对膨胀土的特性要进行相应的改良。
在铁路工程路基研究领域对膨胀土的改良问题是非常重要的课题之一，本篇文章针对不同的改良剂进行相应的试验并对比分析，最终得出效果最好的试验结果。
关键词：铁路路基膨胀土改良试验对比分析
中图分类号：c33 文献标识码：a 文章编号：
铁路路基的填料如果选择了膨胀土在很大程度上会引起铁路轨道的过量变形进而威胁到铁路的安全运行。
我们知道轨道结构的基础就是铁路的路基，它要受到列车在高速度、高密度下的作用，直接承受来自列车的荷载，这就会引起轨道结构的变形。
以往，有很多相关研究人员对此项目做过大量的研究，基本上都是采用室内试验和现场试验两种方法。
不同的研究者具体研究视角是有所差异的，但是最终目的都是探寻改良膨胀土的有效方法与途径，并且得出了一些有意义的结果。
本篇文章主要是采用室内试验这种方式，对膨胀土改良后的水稳定性、强度特性、龄期、压缩特性等各方面进行了探讨，并且得出了一些有益的结果。
铁路路基膨胀土填料改良试验的目的及方法
通过室内试验的方式，主要想达到的目的就是研究、分析改良膨胀土的水稳定性、强度特性、龄期效应以及抗干湿循环强度降低特性等，然后根据这些试验后得出的数据选择最佳的膨胀土的改良
方案，可以为今后路基膨胀土所选用的改良剂提供借鉴。
室内试验包含的内容主要是压缩试验、含水量试验、击实试验、无荷膨胀率等一系列的试验。
改良膨胀土试验的结果及相关分析
膨胀土及其基本性质
膨胀土主要是指土中的主要成分主要是由那些亲水物质组成的，比较容易因为吸水后产生显著的变化，土质开始软化，然后产生膨胀，当其失去水分的时候迅速收缩，并开始干裂的一种粘性土。
试验时选取不同地的膨胀土，从表面来看一种是灰白色的，一种是黄褐色的。
通过对黄褐色的的膨胀土进行改良测试，得出它的颗粒比重、塑限、液限、最大干密度、塑性等基本性质指标，根据判定标准，通过这些得出的测定数据，具体判断土壤的性质，现行分类判别标准中规定如果膨胀土的自由膨胀率大于百分之四十，塑性指数大于十五时，可以把其归为弱膨胀土。
像这样的土质是不能够直接被做为铁路路基的材料的，所以如果想用膨胀土作为路基填充材料一定要对其进行改良。
膨胀土及改良土的界限含水量的试验
这一项测试主要是将膨胀土与石灰改良土的液塑限进行对比，我们了解到土质的液塑性和其膨胀性之间有着比较密切的联系，即如果土的塑性指数越大、液限越高，其膨胀性就会表现得越明显。
所以如果测定土样的液塑性被确定了也就可以由此判断膨胀土的
膨胀性的强弱。
在试验的过程中我们发现掺入石灰的膨胀土，液限变化不明显，塑性指数降低，塑限表现出上升的趋势，这样的变化告诉我们在膨胀土中掺入石灰是可以降低土的膨胀性。
膨胀土及改良土的压缩试验
任何土体都是具有压缩性质的，在受到中午荷载的作用下，都会产生一定的压缩沉降，土体的压缩性是评价路基沉降变形的重要依据。
在对改良膨胀土进行这方面的测试的时候，我们发现如果土的结构比较松散，在同一含水量下压实系数小时，这种情况就会引起土体产生高度的压缩变形。
如果土体的压实系数增大的话，土颗粒就会相对移动的很少，土体自然就不会产生明显的压缩变形，与膨胀土相比，参有石灰以及水泥的改良膨胀土的压缩效果相对理想。
膨胀土及改良土的击实实验结果
如图表所示：
类型最佳含水量（g\cm3）最大干密度(%)
石灰改良土16.5 1.76
膨胀土15.4 1.78
当掺入石灰的膨胀土经过击实以后，其内部结构发生了一定的变化，形成了团粒骨架结构。
这种结构主要是由微团粒和团聚体组成的骨架状，微团粒在结构中起着连接的作用，同时可以弥补团聚体之间的空隙。
当在膨胀土中掺入石灰时，结构发生了一定的变化，
开始变得比之前松散并且细小的空隙也有所增加。
改良后的膨胀土强度的提高的主要原因是粘粒间的连接力有所提高。
通过这次试验我们了解到掺了石灰的改良土比较容易被压实，因为改良膨胀土的含水量比较好控制，能够使其最大干密度达到百分之九十八左右，所以对于施工碾压活动中比较容易控制含水量问题，这样就能够使其压实度更高。
膨胀土及改良土的膨胀力试验
膨胀力的大小与膨胀系数是有一定的关联的，但是我们发现在膨胀土中加入石灰进行改良以后土的膨胀力基本消失了。
对膨胀土进行膨胀力试验以后我们总结出以下结论：首先，如果水的含量相同，膨胀土的膨胀力的大小与压实系数成正比，即压实系数越大，其膨胀力也就越大。
在试验过程中有这样一个现象，当膨胀土样开始受到水的浸泡时，膨胀力的变化是有一定的规律的，在1小时到2小时的范围内开始由小变大，在这一时间段的变化是非常显著的，以后的时间增加的速度是比较缓慢的，几小时以后数值就趋于稳定，这时土样的膨胀力也就达到了最大值。
出现这样的情况主要的原理可以这样解释：当实验的考试的时候，水开始慢慢进入土样，其膨胀势不断增长并且受到自身的局限不能及时得到释放，于是导致土样的膨胀力快速增长。
随着时间的增加，膨胀力与膨胀势的变化都开始变慢，土样的结构开始稳定下来，经过几个小时的沉淀，土样已经饱和状态，此时任何因素都趋于稳定，变化甚微，土的结
构才真正达到了相对稳定的状态。
但我们在膨胀土中加入石灰进行改良的时候，发现土样的膨胀力消失了，这就说明石灰有控制土的膨胀性的作用。
膨胀土及改良土的强度特性试验
6.1石灰改良土的强度受龄期的影响。
在没有侧限抗压强度的影响下，经过掺入石灰改良的膨胀土在掺灰比例一定的情况下，随着龄期的增长而有所增加，这种变化在一定值内仍然延续，这就说明石灰改良土的龄期效应是比较明显的。
所以，在具体的施工中要注意到对路基的养护，刚铺好的路基是不能承受比较大的荷载压力的。
6.2膨胀土中的改良物质的掺配比例对土的强度也是有一定影响的。
如果残配比例比较大的时候，改良后的膨胀土其无侧限抗压强度以及粘聚力都会有所在增大。
在其他条件一样的情况下，石灰改良膨胀土随着掺配比例的增加，土的强度和稳定性在一定程度上会有所提高，但是并不是越多越好，要控制好度。
如果掺入的石灰过多，可能导致石灰全部留在土的空隙中不参加任何反应，最终将导致途中孔隙增多、强度没有明显的增强甚至有所降低，所以在对膨胀土进行改良的时候掺入石灰的比例是存在最佳值的。
不同的土体要通过具体的测试来确定最佳的参合比例。
7、石灰改良膨胀土的水稳定性
石灰的掺入比例不同，水稳定性也是一定有差别的。
影响水稳
定性的因素主要有浸水无侧限抗压强度、不浸水无侧限抗压强度，这两个因素是用来评定改良土的水稳定性。
经过相关的试验证明改良土的水稳定性都要比膨胀土的水稳定性要好。
主要原因是膨胀土在吸水时土颗粒表面的溶剂化层有所增加，这就导致颗粒之间的吸引力减少而排斥力增加，自然会使土的强度有所下降，因此相互之间的连接减弱，土质遇水发生软化现象。
而石灰的改良土相对而言有比较好的水稳定性。
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