浅述膨胀土判定方法与标准
公路工程中膨胀土的判别标准及方法
公路工程中膨胀土的判别标准及方法陈水雄【摘要】介绍了膨胀土的判别标准及方法,概述了膨胀土分类的研究现状.对公路工程膨胀土的判别与分类提出了推荐方法.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2010(000)002【总页数】3页(P17-19)【关键词】公路工程;膨胀土;判别方法【作者】陈水雄【作者单位】茂名市交通工程质量监督站,广东,茂名,525000【正文语种】中文【中图分类】U416.1引言膨胀土是一种颗粒高分散、成分以黏土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土，吸水膨胀软化，失水收缩干裂。
在笔者参与施工的某公路沿线，膨胀土的分布比较广泛，沿线膨胀土路段占线路总长的20 %，是该工程的主要不良工程地质段。
正确判别膨胀土，对于正确组织施工和确保工程质量具有重要的作用。
1 膨胀土的判别原则和方法1.1 判别原则对膨胀土的判别，应根据工程地质特征及土的自由膨胀率等指标综合判定。
具备以下条件的土可判定为膨胀土，然后再通过室内试验进行矿物组成、力学强度等的研究。
(1)裂隙发育，常有光滑面与擦痕，有的裂隙中填充灰白色、灰绿色黏土，在自然条件下呈硬塑状态。
(2)多出露于2级或2级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎。
(3)常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等。
(4)建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合。
(5)自由膨胀率≥40 %。
1.2 指标选择1.2.1 界限含水量土的界限含水量是反映土粒与水相互作用的灵敏指标之一，在一定程度上反映了土的亲水性能。
它与土的颗粒组成、黏土矿物成分、阳离子交换性能、土的分散度及比表面积、水溶液的性质等有着十分密切的关系。
对于工程上具有较大实际意义的界限含水量，通常有液限、塑限、缩限3种定量指标。
一般来讲，膨胀土是具有高塑性与高收缩性的黏土，液限越高、缩限越低，则土的膨胀潜势就越大。
因此，采用界限含水量特征值作为膨胀土的判别指标是可行的。
1.2.2 胀缩总率胀缩总率能反映膨胀土黏土矿物成分和结构特征，在一定条件下，它是膨胀土比较稳定的属性指标，同时也是工程上有实用价值的重要指标，因而也可作为膨胀土的判别指标。
土的自由膨胀率范围
土的自由膨胀率范围1. 引言土的自由膨胀率是指土壤在湿润状态下吸水膨胀、干燥状态下失水收缩的能力。
土壤的自由膨胀率范围是一个重要的工程地质参数，对于土壤工程设计和施工具有重要的影响。
本文将详细介绍土的自由膨胀率的定义、测定方法、影响因素以及常见的自由膨胀率范围。
2. 土的自由膨胀率的定义土的自由膨胀率是指土壤在湿润状态下吸水膨胀、干燥状态下失水收缩的能力。
土壤的自由膨胀率是由其含水量和粘粒含量决定的。
当土壤吸水膨胀时，土壤颗粒之间的间隙被水填满，土体体积增大；当土壤失水收缩时，土壤颗粒之间的间隙中的水分减少，土体体积缩小。
3. 土的自由膨胀率的测定方法土的自由膨胀率可以通过实验室试验和现场观测两种方法进行测定。
3.1 实验室试验实验室试验主要包括以下步骤： - 采集土样：从现场采集土样，并将其带回实验室进行试验。
- 干燥土样：将土样放置在恒温恒湿的条件下进行干燥，直至土样质量不再变化。
- 浸水膨胀：将干燥土样放入水中，浸泡一段时间后取出，测量土样体积的变化。
- 失水收缩：将浸水后的土样放置在恒温恒湿的条件下进行干燥，测量土样体积的变化。
3.2 现场观测现场观测主要包括以下步骤： - 选择观测点：在工程现场选择代表性的观测点。
- 安装测点：在观测点上安装测点，通常使用压力计或测斜仪进行测量。
- 进行观测：记录土壤湿度和土体位移的变化，得到土的自由膨胀率。
4. 土的自由膨胀率的影响因素土的自由膨胀率受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：4.1 含水量土壤含水量是影响土的自由膨胀率的重要因素。
含水量越高，土壤吸水膨胀的能力越强。
4.2 粘粒含量土壤的粘粒含量也是影响土的自由膨胀率的关键因素。
粘粒含量越高，土壤吸水膨胀的能力越强。
4.3 土壤类型不同类型的土壤具有不同的自由膨胀率范围。
黏土和壤土通常具有较高的自由膨胀率，而砂土和砾石土的自由膨胀率较低。
4.4 土壤结构土壤的结构也会影响土的自由膨胀率。
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。
膨胀土地基的危害-判别-勘察及设计处理方法分析
膨胀土地基的危害\判别\勘察及设计处理方法分析摘要：膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩开裂的特种黏性土，对地基及边坡等危害极大，在我国的分布范围很广，工程中常把膨胀土误认为非膨胀土，等于给工程建筑物埋下祸根，本文对膨胀土的危害、识别、勘察方法、处理方法提出一些心得。
关键词：膨胀土膨胀率膨胀土分类膨胀潜势胀缩等级改性1引言膨胀土是一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定，常使低层建筑物成群产生不均匀沉降、墙体开裂或破坏，使道路路基塌陷开裂变形破坏、使边坡失稳、形成滑坡等危害。
因土质坚硬而常常被误判为工程性质良好的非膨胀土地基，但是在开挖卸荷、浸泡、干裂等外界条件改变后，其强度将急剧衰减，误判等于给工程埋下祸根。
我国膨胀土分布广泛，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。
2膨胀土特征2.1 膨胀土的矿物成分土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土称为膨胀土。
成因类型和矿物组成复杂，亲水粘土矿物成分主要为蒙脱石、伊利石土和高岭土，其中蒙脱石含量对胀缩势能起主导和控制作用，是一种液性指数大于40%的高塑性土。
2.2 膨胀土的野外鉴别特征a．地貌特征：盆地和平原地区的膨胀土多以水相沉积为主，山区膨胀土有残坡积和冲洪积成因类型，土内常具有色杂、含有粗颗粒砂土或卵砾石成分，多分布在二级及二级以上的阶地和山前丘陵地区，呈垄岗-丘陵和浅而宽的沟谷，地形坡度平缓，一般坡度小于12度，无明显的自然陡坎，在流水冲刷下的水沟、水渠常易崩塌、滑动而淤塞。
b结构特征：自然条件下多呈坚硬-硬塑状态，结构致密，断口光滑，常包含钙质结核和铁锰结核，土内分布有裂隙，充填灰绿、灰白等色粘土。
干时坚硬，遇水软化。
C地表特征：常见浅层塑性滑坡、地裂、新开挖坑（槽）壁易发生坍塌，未经地基处理的建筑物成群破坏，低层较多层严重，刚性结构较柔性结构严重，建筑物裂缝随气候变化而张开或闭合。
标准吸湿含水率判断膨胀土
标准吸湿含水率判断膨胀土
膨胀土是指在含水率增加时会发生体积膨胀的土壤。
通常情况下，我们可以通过测定膨胀土的含水率来判断其膨胀性质。
一般来说，含水率在膨胀土的判断中起着至关重要的作用。
首先，膨胀土的含水率通常是指其干重与饱和重之比，即含水率=（湿重-干重）/干重×100%。
在实际工程中，通常采用标准干重和饱和重进行测定。
标准吸湿含水率是指在室内条件下，膨胀土达到一定稳定状态后的含水率。
对于不同类型的膨胀土，其标准吸湿含水率可能会有所不同。
其次，膨胀土的含水率与其膨胀性质密切相关。
一般来说，当膨胀土的含水率增加时，其体积也会相应增加，从而表现出膨胀的特性。
因此，通过测定膨胀土在不同含水率下的体积变化，可以判断其膨胀特性。
除了含水率，还有一些其他因素也会影响膨胀土的膨胀性质，例如土壤的颗粒组成、结构特征、粘土矿物种类等。
因此，在判断膨胀土时，需要综合考虑这些因素，并通常需要进行室内试验或现场观测来全面评估膨胀土的性质。
总的来说，标准吸湿含水率是判断膨胀土膨胀性质的重要参数之一，但在实际工程中，还需要综合考虑其他因素，进行全面的分析和评估。
混凝土中使用膨胀土的标准
混凝土中使用膨胀土的标准一、前言混凝土是现代建筑中最常用的建筑材料之一，它具有高强度、耐久性好、施工方便等特点。
但在实际使用中，由于混凝土的收缩性和变形性，会导致混凝土结构出现裂缝等问题，影响其使用寿命和安全性。
为了解决这个问题，可以在混凝土中加入膨胀土，以提高混凝土的抗裂性和变形性能。
本文将对混凝土中使用膨胀土的标准进行详细介绍。
二、膨胀土的定义膨胀土是指在一定条件下，由于吸水或其他因素而体积急剧膨胀的黏土。
膨胀土具有很好的水稳定性和抗风化性能，可以作为混凝土的添加剂。
三、混凝土中使用膨胀土的标准1.膨胀土的选择在混凝土中加入膨胀土时，应根据工程需要和膨胀土的物理化学性质进行选择。
在选择膨胀土时，应考虑以下几个方面：（1）膨胀性能：应选择膨胀性能稳定、膨胀率适中的膨胀土。
（2）颗粒形态：应选择颗粒形态良好、粒径大小分布均匀的膨胀土。
（3）化学稳定性：膨胀土应具有较好的化学稳定性，不会对混凝土的性能产生不良影响。
（4）安全性：膨胀土应符合相关的环保标准和安全标准，不会对施工人员和周边环境造成危害。
2.膨胀土的掺配比例在混凝土中加入膨胀土时，应根据工程需要和膨胀土的物理化学性质进行掺配比例的确定。
一般来说，掺配比例的选取应考虑以下几个方面：（1）混凝土强度等级：掺配比例应根据混凝土强度等级进行选择，一般掺量在5%~10%之间。
（2）工程要求：根据工程要求确定掺配比例，如混凝土的抗裂性能、变形性能等。
（3）膨胀土的膨胀性能：掺配比例应根据膨胀土的膨胀性能进行选择，以达到最佳的抗裂性能和变形性能。
3.膨胀土的质量标准在混凝土中使用膨胀土时，应根据相关标准进行质量检验。
一般来说，膨胀土应符合以下标准：（1）颗粒级配：应符合GB/T50149的规定。
（2）含水率：应符合GB/T50150的规定。
（3）膨胀率：应符合GB/T50151的规定。
（4）化学成分：应符合GB/T50152的规定。
4.混凝土中膨胀土的加工和施工要求在混凝土中加入膨胀土时，应注意以下几个方面：（1）加工方式：膨胀土应先进行筛分和干燥处理，然后与混凝土按照一定比例混合均匀。
膨胀土的工程特性和判定及路基设计
膨胀土路基
二、膨胀土的工程特性 (一)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。
膨胀土产生膨胀的强弱与黏土颗粒含量、黏粒的矿物成分 以及晶体结构的差异有关。
膨胀土的颗粒成分：粒径<0.005mm 黏粒； 0.005mm<粒径<0.05mm 粉粒 占90%； 粒径>0.05mm 砂粒 含量较少；
５．膨胀土公路路基的常见病害 （1）滑坡 路堤路堑均有发生，是膨胀土路 基最严重的病害。路堤滑坡往往发生 在填土或基底为膨胀（岩）土层的情 况，滑体一般宽20～50米，厚2～5 米；路堑滑坡多发生在膨胀（岩）土 分界面，裂隙面或软弱层处，宽数10 米，厚一般3～4米，较少超过6米， 具有成群分布、浅层性、牵引性、结 构和构造性以及多次滑动性等特点。
3.5 碎石土
24.5 膨胀土
1.5 3.5
6.0 7.5 H>8.0
非膨胀土
尺寸单位：m
➢ 破面封闭—选择具有一定强度且隔水性好的非膨胀性粘土包边，包
边厚度由当地膨胀土干湿循环显著影响区深度确定。 ➢ 底面隔水—应对基底进行处理，防治地下水和毛细水的影响。 ➢ 顶面封闭—选择非膨胀性粘土填筑于上路堤和路床。
膨胀土及其工程问题
2．膨胀土的判别与分类
（1）国内外现有膨胀土判别分类指标可分为两大类： 宏观（间接）指标——通过工程实验评价其膨胀潜势； 微观（直接）指标——反映胀缩机理的本质参数，如蒙脱石含量、比 表面积、阳离子交换量。
（2）公路部门：自由膨胀率、塑性指数；铁路部门：微观指标。 （3）最新研究成果：测试简便、能反映膨胀土的胀缩本质的宏观指标——
膨胀土划分标准
膨胀土划分标准
膨胀土是指含有一定量的粘性粘土矿物的土壤，在某些条件下会发生膨胀和收缩现象。
膨胀土的划分标准主要有以下两种：
1. 根据膨胀程度划分
根据国际标准，根据试验测定的膨胀率，将膨胀土分为以下五个等级：
（1）膨胀率小于10%的土属于非膨胀土；
（2）膨胀率为10%～30%的土属于轻度膨胀土；
（3）膨胀率为30%～50%的土属于中度膨胀土；
（4）膨胀率为50%～70%的土属于重度膨胀土；
（5）膨胀率大于70%的土属于极重度膨胀土。
2. 根据土壤类型划分
根据国家标准，根据土壤类型和膨胀性质，可以将膨胀土分为以下四个类型：
（1）粘性土的膨胀性土，包括黏土、壤土、黏壤土、粘性砂土、粘性砾石土等；
（2）粘性土与砂的混合土的膨胀性土，包括粘性砂土、粘性砾石土等；
（3）砂性土的膨胀性土，包括砂土、砂质壤土、砂砾土、砾石土等；
（4）粘性土或砂性土与碳酸盐岩固结物的膨胀性土，包括粘性砂质岩土、粘性砾石岩土、砂质岩土、砾石岩土等。
以上是膨胀土的划分标准，对于工程设计和施工来说，了解土壤类型和膨胀程度非常重要，可以有效避免因膨胀产生的地质灾害和工程事故。
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浅述膨胀土判定方法与标准
膨胀土是土体颗粒成分由强亲水性矿物组成，对环境湿热变化敏感的高液限粘土，具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩，同时具有多裂隙性，超固结性，强度衰减性等特殊性质。
膨胀土对工程建设危害很大且具有反复性。
膨胀土地区房屋建筑大量开裂变形，铁路路基边坡经常坍方、滑坡，公路经常路堤沉陷、纵向开裂、坍肩，路堤边坡滑坍，以及路堑边坡剥落、冲蚀、泥石流、滑坍等病害，公路路面经常出现大幅度的随季节变化的波浪变形。
膨胀土主要特征：
1、粘粒（<0.002mm）含量》≥30%；
2、粘土矿物中蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物居主导地位；
3、土体随含水量增加，体积膨胀产生压力，土体受热干燥失水收缩形成干缩裂缝；
4、膨胀收缩变形随环境湿热变化多次重复，引起强度衰减；
5、属于液限大于40%的高液限粘土；
吸水膨胀，失水收缩是粘性土共性，膨胀土只是粘性中很特殊的一种土体。
若对膨胀土漏判，会给工程埋下隐患，造成病害。
若把普通粘土误判成膨胀土，或对其胀缩潜势判断有误，将增大工程规模，增加工程造价造成浪费。
故正确判定膨胀土在工程中意义重大。
当今，国内外判定膨胀土的方法指标很多，甚至国内不同行业间的判定方法指标也不相同。
基本分为物理法、化学法、力学法。
物理法主要根据土的粒度组成与稠度性质判定；化学法主要分析土的矿物成分或化学性质因而判定；力学法主要以膨胀力指标判定。
还有以物理、化学、力学性质指标综合判定。
一、国外判别方法
1、前苏联建筑法规：
①土质遇水，eL=WLeL-e01+e0π≥0.3,考虑土的膨胀性，
式中：eL——液限状态WL时土的孔隙比，
e0——天然状态时土的孔隙比；
GS——土的相对密度；
GW——水的密度；
②相对膨胀量（无负荷）：
δH=hHC-h0h0
式中：hHC----浸水饱和时，在有侧限条件下，自由膨胀后土样高度；
h0----天然含水量时土样的原始高度。
③以附加荷载0.32kg/cm2时，膨胀土量分类。
当膨胀时大于1.5%，体积变化严重，当膨胀量为0.5%-1.5%时，是临界状态，当膨胀量小于0.5%时，体积变化不严重。
2、澳大利亚采用不稳定系数Ipt:
当Ipt≥1时，要考虑土的膨胀收缩性
Ipt=εv∆PF
式中：εv----土试样线变形量
∆PF----与线变型对应的吸附势的变化值。
3、美国霍尔兹W.G提出自由膨胀率≥50%时，判定为膨胀土。
4、国外其他分类方法
①按照活动性指数KA分类，即KA＞1.25属于活动性粘土，1.25＞KA＞1.75属于一般粘土，KA＜0.75属于不活动性粘土。
KA=IpC
式中：Ip---土的塑性指数
C---小于0.002mm粒径含量
②亚特伯界限
亚特伯膨胀潜势分类表一
③按照料收缩指标
缩限、塑限与体积变化关系表二
二、国内判别方法
1、原国家建委《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJHZ---87）规定，自由膨胀率大于40%，可判定为膨胀土，特殊情况根据蒙脱石含量占比确定，当大于70%时，也可判定为膨胀土。
详见附表
膨胀土级别表三
2、交通部《公路路基设计规范》（JTJ013-1995）条文说明，自由膨胀率大于40%和液限大于40%的粘质土可心初步判定为膨胀土，但并不唯一，最终决定的因素是膨胀总率及胀缩的循环变形特征，及与其他指标相结合的综合的综合判别方法。
详见附表
膨胀土工程地质分类表四
3、铁道部《铁路工程地质膨胀土勘察规则》（TB10042-1995）规定：膨胀土分为踏勘与初测阶段的初判和定测与施工图设计段的详判。
土的现场宏观地质特征符合表一时，且自由膨胀率F3≥40%，液限≥40%时，初判为膨胀土
膨胀土现场宏观特征
详判采用自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量三项指标判定。
详见附表
膨胀土详判指标
膨胀土潜势的分级
4、国家标准《岩石工程勘察规范》（GB 50021-94）规定，当拟建场地及其邻近有胀缩变形而损坏的工程，应判定岩土为膨胀岩土。
再进行详细调查，分析膨胀岩土对工程的破坏机制，判定以膨胀与收缩为主，或两者交替变形，估计膨胀力的大小和胀缩等级。
详见附表
膨胀土地基的胀缩等级
5、国内其他分类方法
综合胶体含量、塑性指数、缩限3个指标，详见附表
膨胀程度分类
从以上看出可以看出，膨胀土的判别方法较多，且国际国内不同行业间判定指标也不相同，且存在一定的主观性。
几种常见膨胀土的判别参数指标：
（1）液限W△≥40%
（2）缩性指数IP＞20%
（3）活动性指数KA≥0.8
（4）自由膨胀率FS≥40%
（5）胀缩总率EPS＞0.7%
（6）蒙脱石含量占总量比例≥7%。
当然随着工程建设的深入发展，对膨胀土的认识也一定会得到提高，解决膨胀土危害的方法也一定会更加有效经济、合理。