膨胀土涨缩变形量计算复习课程
第十三章膨胀土地基上的建筑物裂缝分析实例课件
膨胀土的特征
一. 野外特征 膨胀土一般分布在Ⅱ级以上的河谷阶地、陡坎台地、丘陵地区及山前缓坡地带，旱季时地表常出现裂缝，雨季时裂缝闭合。我国膨胀土生成的地质年代，大多数为第四纪晚更新世(Q3)及其以前，少量为全新世(Q4)。膨胀土的颜色呈黄色、黄褐色、红褐色、灰白色或花斑色等。膨胀土结构致密，呈坚硬或硬塑状态，一般液性指数，塑性指数。这种土距地表1m～2m内常见竖向张开裂隙，向下逐渐尖灭，并有倾斜和水平方向裂缝。膨胀土地区的地下水多为上层滞水，随季节变化，水位变化也大，从而引起地基不均匀胀缩变形。 二. 矿物成分 膨胀土的矿物成分主要是次生黏土矿物蒙特土和伊利土。蒙特土矿物晶格极不稳定，亲水性强，浸湿时发生强烈膨胀。伊利土的亲水性仅次于蒙特土。当地基土中含较多的蒙特土和伊利土时，遇水膨胀隆起，会产生强大的膨胀压力，对建筑物的危害很大。
膨胀土对建筑物的危害
膨胀土的特征
膨胀土的工程特性指标
膨胀土场地与地基评价
膨胀土地基计算
本章内容
思考题与习题
工 程 实 例
膨胀土地基上的建筑结构裂损机理
膨胀土地基的工程处理措施
膨胀土对建筑物的危害
由于膨胀土通常强度较高、压缩性低，易被误认为是良好的地基。实际上膨胀土同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。膨胀土地基的胀缩作用能造成基础位移，建筑物和地坪开裂、变形而破坏。例如某地建造96幢建筑物，其中82幢因膨胀土的胀缩作用而变形，事故发生率占85.4%；另一地区200多幢建筑物，几乎都发生了开裂事故，其中损坏严重无法使用的有40多幢，被迫拆除的10多幢。调查表明，膨胀土地基上建筑物的开裂，通常具有地区性成群出现的特点，其中以低层砖木结构的民用房屋最为严重。 膨胀土地基对建筑的巨大危害，决不仅仅是我国独有的现象。值得注意的是，美国在上世纪40年代，曾经用于处理膨胀土对建筑物危害的费用超过了当时处理地震灾害费用若干倍。由此可见，膨胀土对建筑物的危害性应给予足够的重视。根据“负负得正”的减灾经济效益计算方法，对膨胀土地基进行综合治理，可以使膨胀土地区兴建的房屋、公路、桥梁等建筑物的结构安全性有极大的提高，建筑物的服役寿命得到延长，建筑物的维护费用降低，从而产生积极的经济效益和社会效益。因此，加强对膨胀土地基危害性及其防治措施的研究是十分必要的。
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验1. 引言1.1 背景介绍背景介绍：膨胀土是一种特殊的土工材料，其具有在吸水膨胀和失水膨胀的特性。
在土工工程中，膨胀土的胀缩变形和渗透性是两个重要的研究方向。
膨胀土的胀缩变形主要由于土体中吸附的水分的增减导致，而渗透性则受到土体孔隙结构和水分含量的影响。
了解膨胀土的膨胀胀缩变形和渗透性规律，对于合理地设计土工结构和预测工程行为具有重要意义。
目前，关于膨胀土胀缩变形和渗透性的研究已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题亟待解决。
本文旨在深入分析膨胀土胀缩变形的原因和膨胀土渗透性的影响因素，介绍膨胀土胀缩变形试验方法和膨胀土渗透性规律试验方法，以及探讨相关研究现状。
结合膨胀土胀缩变形和渗透性的关系，提出未来进一步研究的方向，为进一步深化对膨胀土工程性质的认识提供参考。
【2000字】1.2 目的和意义膨胀土是一种在工程领域广泛应用的土体材料，其具有较大的体积膨胀和收缩性能。
膨胀土的膨胀胀缩变形以及渗透性是影响其工程性能的重要因素。
本文旨在通过对膨胀土胀缩变形和渗透性规律试验的分析，深入探讨膨胀土在工程中的应用及相关研究现状。
通过研究膨胀土的胀缩变形原因和影响因素，可以为工程实践提供参考，改善膨胀土在工程中可能出现的问题，提高工程质量和效率。
了解膨胀土的渗透性规律试验方法，可以为工程设计和施工提供科学依据，确保工程的持久稳定性和安全性。
深入探讨膨胀土胀缩变形和渗透性的关系，对于促进工程技术发展和提升膨胀土材料的工程应用具有重要意义。
2. 正文2.1 膨胀土胀缩变形的原因膨胀土的胀缩变形是由于土壤中的矿物颗粒之间存在的结构变化引起的。
主要原因包括土壤颗粒之间的吸附力、电荷效应和水分含量的变化。
土壤颗粒之间的吸附力是导致膨胀土胀缩变形的重要原因之一。
当土壤含水量增加时，土壤颗粒表面会吸附水分分子，导致颗粒之间的吸附力增强，使土壤体积膨胀。
相反，当土壤失水时，吸附力减弱，导致土壤体积收缩。
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。
膨胀土的膨胀系数、收缩系数求解及应用
膨胀土的膨胀系数、收缩系数求解及应用
漆宝瑞;秦小林
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2005(000)006
【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.
【总页数】4页(P11-14)
【作者】漆宝瑞;秦小林
【作者单位】铁道第二勘察设计院,成都,610031;铁道第二勘察设计院,成
都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】U213.1+4
【相关文献】
1.水泥基材料的自收缩与热膨胀系数综述 [J], 陈辉
2.低收缩、低线性膨胀系数聚丙烯材料研究 [J], 俞飞; 黄险波; 赖昂; 聂鑫; 孙刚; 吴国峰; 杨波; 丁正亚; 罗忠富; 叶南飚
3.蜂群算法的改进及在热膨胀系数优化上的应用 [J], 片锦香;王国辉
4.低固化收缩率低热膨胀系数的半导体封装用覆铜板 [J], 张洪文(编译)
5.MC尼龙和MC尼龙/纳米ZnO复合材料晶面间距的膨胀系数和收缩系数 [J], 周莉;田彦文
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膨胀土地基胀缩变形量计算
地表下 地表
1m处土 下1m
的天然 处土
含水量 的塑
w1
限wpi
基础
底面 下第i 层土 天然 含水
第i层 土缩限 ω si
第i-1 层土底 面深度 Zi-1
第i层 湿度 土底面 系数 深度Zi Ψ w
量wi
地表下 各含水
1m处含 层的含
满足Δ ω i
水量变 水量变 ω i-ω si ≤ω i-ω
化值Δ 化值Δ
si的条件
ω1
ωi
0.2497 0.245 0.25 0.18 0.416 0.349 0.416 0.248
0.5 6.5 0.67 0.1291 0.1404 0.0697 否
2
7 0.67 0.1436 0.1205 1.132 是
形量
经验系基收 缩变形 量 Ss(mm)
1 0.17 -0.4921
14
1 0.27 61.0452
18
1 0.39 89.6671
26
1 0.27 45.0486
1 0.32 98.0362
1 0.38
87.368
1 0.17 35.1868
变形量
不满足
ω i-ω
si的条
件时各 含水层 的含水
第i层厚 经验系 度hi 数Ψ s
量变化
值Δ ω
曲线法计算各土层的含水量变化值及地基收缩变形量
基础底 面下第 i层土 天然含 水量wi
基础 底面 下第i 层土 塑限 wpi
0.1827 0.2
0.3
0.2
0.3
0.2
0.2
0.2
0.3
0.2
0.3
0.2
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。
膨胀土胀缩变形与渗透性规律试验研究
膨胀土胀缩变形与渗透性规律试验研究胡瑾;阳小良【摘要】大气和地下水共同影响下,膨胀土路基或边坡工程在一定深度范围内将出现明显的干缩湿胀变形,其渗透性能也会出现显著变化,并进一步诱发膨胀土路基或边坡的失稳破坏.为系统研究竖向荷载和干湿循环作用下膨胀土胀缩变形与渗透性能变化规律,采用温控气压固结渗透仪分别进行不同荷载和干湿循环作用下的膨胀、收缩与渗透试验,研究膨胀土在不同荷载和干湿循环条件下的胀缩变形规律,确定膨胀土水渗透系数和气渗透系数变化规律.研究成果能够用于确定膨胀土容许胀缩变形量和容许竖向荷载,提出明确的膨胀土路基或边坡的最小防护深度和限制荷载,优化膨胀土路基和膨胀土边坡设计方案.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2018(049)019【总页数】5页(P82-86)【关键词】膨胀土;胀缩变形;干湿循环;渗透性;容许胀缩变形量【作者】胡瑾;阳小良【作者单位】中冶集团武汉勘察研究院有限公司,湖北武汉 430080;中冶集团武汉勘察研究院有限公司,湖北武汉 430080【正文语种】中文【中图分类】P642膨胀土在全球六大洲40多个国家分布广泛，且每年造成巨大的经济损失[1-4]。
我国膨胀土分布范围极广，从西南云贵高原到华北平原之间的平原、盆地、河谷阶地，以及河间地块和丘陵地区均有大量分布[5]。
大量工程实践表明，膨胀土地区工程构筑物普遍出现工程病害，其破坏过程与破坏形式存在自身特性，与膨胀土的胀缩特性和干湿循环息息相关。
膨胀土是一种特殊黏性土，具有多裂隙性、显著胀缩性和超固结性特点，其黏粒成分主要由蒙脱石和伊利石等亲水性黏土矿物组成。
膨胀土灾害主要是由其失水收缩、吸水膨胀引起。
天然状态下，膨胀土强度较高，一般不会产生破坏作用，但是其对周围气候和水分变化极其敏感。
国外学者的研究表明[6-9]，土体孔隙中水分含量的差异对膨胀土的胀缩变形量具有显著的影响。
周围环境发生变化时，膨胀土将产生吸水膨胀或者失水收缩变形，表现出明显的胀缩性[5]。