膨胀土地基计算和设计(精)
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。
高速铁路膨胀土路基沉降计算方法与比较
８ ｋ ／ ０ Ｎｍ
ｌ ｉ ｌ ｌ
０ ｍ １ ． ８ ６ｍ １ ｍ １ ｍ ０ ｍ ． ６ ． ６ ． ８
８ ｋ ／ ０ Ｎｍ
［［口Ⅱ［ 』 ｉ 』ｉ ［ ［［口 ０ ［［＝ ］ 皿［皿皿皿 ［
Ｈ—斗—卜 ＋１ ｌ
路堤横断面见图 ２ ，根据 《 时速 ２０ｋ ０ ｍ客货共线 铁 路设计 暂行规定》 ，试验 段路 堤基 床底层 压缩模 量 为 ２ ． ＭＰ ，底 层 以 下 填 料 压 缩 模 量 Ｅ ０４ ａ 为
３ ．１ ０ ＭＰａ 。
地基土 自 由膨 胀 率 Ｆ ：４ ％ ，蒙 脱 石 含 量 Ｍ ＝ ８ ｌ． １８％ ，阳离子 交换量为 ２３ ４ｍ ｏ ｋ ，属于弱 膨 １． ｍ ｌ ｇ ／ 胀土 ；Ｄ １４＋００～ ＋６０路 堤 ，填 高 ０～８５ ｍ， Ｋ１４ ６ ５ ． 自由膨胀率 Ｆ ＝ ７％ ，蒙脱 石含量 Ｍ ＝１． ５ ８ １％ ，阳 离子交 换 量 ２ １７ｍ ｏ ｋ ，属 中等 强度 弱 膨 胀 土。 ７ ． ｍ ｌ ｇ ／ 试验段填料性质具有代表性 。
维普资讯
・
ｌＯ・ １
全 国中文核 心期 刊
路基 工程
２０ ０ ７年第 ４期 （ 总第 １３期） ３
高 速铁 路膨 胀 土路 基 沉 降计 算 方 法 与 比较
余 口０ ，绍 一 Ｊ 水 、
（ 中铁 十二局集团有限公司 山西太原 ００２ ） ３０ ４
指 数 法 Ａ ａｋ ｓｏａ法
３ ２ 地基沉 降计算 ． 由于地质资料与计算方法 的不足 ，分层 总和法 主 固结沉降 的计算结果 比观测值大很 多。因此 ，根据 实 测数据来预测地基的最终沉降并合理控制预压 期是很
膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案
1引言膨胀土的分布范围很广，在国内，广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有分布，在国外，美国西南部、印度、澳大利亚、非洲和中东等地也广泛存在。
我公司近期在南非、塞内加尔、印度等地执行的水泥工程项目均存在不同程度的膨胀土问题。
膨胀土主要由亲水性矿物组成，如蒙脱石、伊利石和高岭石等，具有较大的吸水膨胀摘要：介绍了中国、美国、法国、印度对膨胀土的判别分类标准，中国标准采用自由膨胀率，美国标准采用多种方法，法国标准按膨胀应力分类，印度标准采用多指标综合判别分类膨胀土。
同时，介绍了在不同判别分类标准下，膨胀土地区基础工程采用的微型桩、短桩、应力抵消法等施工方式。
关键词：膨胀土；膨胀性分类；微型桩；施工方式中图分类号：TU471.91文献标识码:B 文章编号：1001-6171（2021）01-0073-06DOI ：10.19698/ki.1001-6171.20211073通讯地址：天津水泥工业设计研究院有限公司，天津300400；收稿日期：2020-05-31；编辑：吕光膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案全明Classification of Expansive Soil and Construction Scheme of Foundationsin Expansive Soil AreaQUAN Ming(Tianjin Cement Industry Design &Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China )Abstract :The identification and classification criteria of expansive soil in China,America,France and India are introduced.For Chinese,American,French and Indian code,free swelling ratio,multiple methods,swelling pressure and multi-index comprehensive method is adopted respectively.Meanwhile,the construction methods such as micro pile,short pile and stress offset method forfoundation engineering in expansive soil area under different identification and classification criteria are presented.Key words :expansive soil;classification of expansibility;micro pile;construction method性、失水收缩性和强度衰减性。
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。
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。
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
膨胀土地基处理
(3)对地基不均匀胀缩变形适应力较差的建筑物,如层数较少的砌体承重结构等,基底压力小,容易产生较大的 不均匀沉降,对此类建筑必须通过地基处理以减轻膨胀土变形对建筑物的破坏,并将加强建筑物的整体性作为辅助 措施 。
膨胀土地基处理
根据地基膨胀等级以及建筑物的结构类 型，采取相应的处理措施
01 简介
目录
02 膨胀土地基特性
03
膨胀土地基上建筑物 破坏特点
05
不同建筑物结构类型 的处理措施
04 膨胀土地基 06 总结
膨胀土是一种粘粒成分,主要由亲水性矿物质组成,如蒙脱石、伊利石和高岭石等,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”。对于膨胀土地基的处理 必须根据地基膨胀等级以及建筑物的结构类型,因地制宜地采取相应的处理措施,尽量做到技术先进、经济合理, 保证建筑物的安全和正常使用。
总结
实践表明,膨胀土对建筑物的危害很大,但只要在工程勘察、设计、施工和使用各阶段采取切实可行的措施, 以安全实用和经济合理为原则,认真分析膨胀土地基的特性,设计中注意抓住控制膨胀土含水量这一主要矛盾并进 行妥善地基处理,同时辅以结构构造方面的措施加强整体性,施工中严格按照设计要求操作,膨胀土地基对建筑物 的危害是完全可以消除的 。
(4)桩基。如果大气影响深度和地下水位均较深,则可采用桩基,即将桩穿过膨胀土层,插入稳定的非膨胀土层 作为桩尖持力层。单桩容许承载力应通过现场浸水静载试验,在地面下3m范围内,桩周容许摩擦力需适当折减。如 果膨胀土层较厚,则应注意复核由于膨胀土膨胀而对桩产生的向上拔力。
说明膨胀土地基的变形特点及设计时应遵循的原则
说明膨胀土地基的变形特点及设计时应遵循
的原则
膨胀土地基是指在一定胀孔压力下会发生体积膨胀的土层。
其变形特点主要表现为：
1. 随着胀孔压力的增加，膨胀土地基的体积将增大。
2. 膨胀土地基的变形性质呈现非线性特点，即相同的胀孔压力对应的变形量随着时间的推移而增大。
3. 膨胀土地基的变形量具有较大的不可预测性，其变形过程受到许多因素的影响，如土层厚度、地下水位、土的性质等。
因此，在膨胀土地基设计时，应遵循以下原则：
1. 了解土地基的膨胀特性和变形规律，对基础底部和侧面应进行足够的排水和隔离。
2. 对于膨胀土地基，采用多种措施进行加固，如加厚基础、采用增强土等。
3. 建立合理的监测和维护机制，及时发现和处理变形问题。
4. 在选择基础形式和结构形式时，要充分考虑地基膨胀的特性和变形规律，并采取相应的措施，以确保基础的稳定性和耐久性。
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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。
(3)波动型
③ 其它情况属于波动型变形，按胀缩变形量计算。
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
2.1 地基膨胀变形量的计算
地基膨胀变形量计算基本上与一般地基变形计算方 法相同，采用分层总和法。
e——经验系数，由当地经验确定。无资料时，三层及其
以下建筑物可取0.6； δepi——第i层土在压力pi（即该层土平均自重应力与平均附 加应力之和）作用下的膨胀率； hi——第i层土的计算深度，一般取小于0.4倍基底宽度； n——自基底至计算深度内的土层数。
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
特殊土地基及山区地基
膨胀土地基计算和设计措施
单位：石家庄铁道大学 主讲人：李强副教授
11.2 膨胀土地基计算和设计措施
按建筑场地的地形地貌条件,膨胀土地基的设计分为 两种情况：
（1）位于平坦场地上的建筑物地基，按变形控制设计。 （2）位于坡地场地上的建筑物地基，除按变形控制设计外， 还应验算地基的稳定性。
12.2 膨胀土地基计算和设计措施
1.地基胀缩变形三种主要形态
在不同条件下可表现为不 同变形形态: (1)上升型 (2)下降型 (3)波动型
12.2 膨胀土地基计算和设计措施
1.地基胀缩变形三种主要形态
在设计时应根据实际情况进行判断
(1)上升型
① 当离地表1m处地基土的天然含水 量等于或接近最小值时，或地面有覆 盖且无蒸发可能时，以及建筑物在使 用期间经常有水浸湿的地基，地基土 主要为膨胀变形，按膨胀变形量计算。
i
n
p——基础底面处的平均压力标准值； fa——地基承载力特征值，kPa； pmax——基底边缘处的最大压力值，kPa。
12.2 膨胀土地基计算和设计措施
1.地基胀缩变形三种主要形态 2.地基胀缩变形量S计算
2.1 地基膨胀变形量的计算 2.2 地基收缩变形量计算
2.3 地基总涨缩变形量计算
3. 设计措施
2.2 地基收缩变形量计算
s——经验系数，由当地经验确定。无资料时，三层及其以下建
筑物可取0.8； λsi——第i土层的收缩系数； Δwi——地基土收缩过程中，第i层土可能产生的含水量变化的平 均值。 计算深度取大气影响深度da。在计算深度内有稳定地下水位时， 可计算至水位以下3m。
12.2 膨胀土地基计算和设计措施