对新公路膨胀土判别分类指标和标准的试验验证 张锐
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。
公路工程中膨胀土判别指标的选取
公路工程中膨胀土判别指标的选取
马宏剑;方磊
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2006(032)001
【摘要】分析了国内外膨胀土的判别方法,根据某高速公路工程的具体情况,介绍了膨胀土判别指标的选取方法,指出工程建设中必须根据实际情况选取合理的判别指标,从而解决膨胀土的差别问题.
【总页数】2页(P108-109)
【作者】马宏剑;方磊
【作者单位】东南大学岩土工程研究所;东南大学交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】U416.167
【相关文献】
1.公路工程中膨胀土的判别标准及方法 [J], 陈水雄
2.高速公路工程膨胀土判别与分类研究 [J], 付文娟;陈诗权
3.公路工程中膨胀土判别试验研究 [J], 李承祥
4.中小型工程中膨胀土的判别指标探讨 [J], 杨学祥
5.公路工程中膨胀土判别方法的探讨 [J], 欧孝夺;温卫权
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膨胀土胀缩等级的模糊评判
膨胀土胀缩等级的模糊评判
李涛
【期刊名称】《城市道桥与防洪》
【年(卷),期】2009(000)008
【摘要】该文分析了现有膨胀土胀缩等级评判方法和标准,通过研究膨胀土物化实验的结果,提出了能充分反映和表征膨胀土胀缩机理和特性,且实验简单、容易测量的比表面积,小于5μm颗粒百分含量和塑性指数判别膨胀土等级的方法.建立了膨胀土胀缩等级判别的模糊数学模型,并通过最小二乘法分析了上述三项指标与膨胀土自由膨胀率之间的关系,根据理论分析和大量实测资料建立了每个指标的权重.【总页数】4页(P35-37,45)
【作者】李涛
【作者单位】浙江通衙交通建设监理咨询有限公司,浙江衢州,324000
【正文语种】中文
【中图分类】U416.1+67
【相关文献】
1.膨胀土胀缩等级的SOM神经网络评判及验证 [J], 鲍灵高;梁翔
2.基于模糊集重心理论的膨胀土胀缩等级评判 [J], 王红辉
3.路基膨胀土胀缩等级综合评判 [J], 杨涛;纪桂霞
4.路基膨胀土胀缩等级的模糊评判 [J], 黄卫;钟理;钱振东
5.可拓学在膨胀土胀缩等级评判中的应用 [J], 汪明武;金菊良;李丽
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膨胀土的判别与分类
引用膨胀土的判别与分类路基土工试验2008-05-31 15:40:23 阅读17 评论0 字号：大中小订阅引用蓝色火焰的膨胀土的判别与分类膨胀土的判别与分类--摘自西部项目《膨胀土地区公路勘察设计技术研究》研究成果膨胀土在我国大部分地区均有分布。
膨胀土的胀缩性直接影响着建筑物的安全性，它不仅造成房屋成群开裂，公路、铁路塌方，而且可导致膨胀土边坡产生表层浅滑现象，造成农田水利设施的破坏，影响人们的生活环境。
因此，在工程地质勘察中，必须正确地识别膨胀土与非膨胀土，准确地判定膨胀土的胀缩性等级，这有助于合理进行拟建建筑物的设计与地基处理，对保障建筑物安全与人们的生活环境具有非常重要的意义。
一、膨胀土的定义1996年《公路路基设计规范》（JTJ013-95）的膨胀土定义是：“膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，它具有遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的粘性土。
”从这个定义上来看，膨胀土的主要特性是膨胀和收缩。
但膨胀和收缩是一个十分复杂的问题，不仅仅是遇水膨胀和失水收缩这么简单。
在增加溶液电解质浓度的情况下，即使是遇水，膨胀土也会产生收缩现象。
因此，膨胀土的膨胀和收缩是在水和电解质共同作用下的结果。
另外，定义中指出土中含有较多的亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分的说法也不确切。
如果膨胀土中仅含伊利石显示不出膨胀土具有较强的膨胀与收缩特性，伊利石的亲水性仅为蒙脱石的十分之一。
膨胀土的胀缩特性主要是由亲水性粘土矿物蒙脱石决定的。
因此，《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）给出的膨胀土的定义更为恰当：“膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。
”二、膨胀土判别指标要鉴别某种土是否属于膨胀土，应根据本身的固有属性来进行区分，只有内在的主要固有属性才是控制膨胀土工程特性的决定性因素；至于在膨胀土地区各种建筑物的稳定程度，只能用作辅助的判别。
膨胀土填料路用性能试验评价研究
准 值得商 榷 ， 需对 膨 胀 土 填料 的路 用性 能 重 新 进行 评价， 以达到 合理 利 用 填 料 、 保证 施 工 质 量 和进 度 、 降 低工程 造 价 的 目的。为 此 ， 对 驻 信段 改 扩 建 工 程
第 六合 同段 Ｋ６ ３ ＋３ ５ ０和 Ｋ６ ８ ＋７ ０ ０ 、 第 七 合 同段
公 路 与 汽 运
总第 １ ５ ９期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
１ ２ １
膨 胀 土填 料 路 用性 能试 验 评 价 研 究 ＊
张 锐 ，刘 军
（ １ ． 长 沙理 工 大 学 道 路 结 构 与 材 料 交通 行 业 重 点 实验 室 ，湖 南 长 沙 ２ ． 诃 南 高速 公 路 发 展 有 限责 任 公 司 ，河 南 郑 州 ４ ６ ４ ０ ０ ０ ） ４ １ ０ ０ ０ ４ ；
Hale Waihona Puke 何。 研究发现 ， 若 依 据 干法 击 实 得 到 的 最 佳 含 水 率
场 压实 控制 标准 和路 基处 治建议 。
１ 试 验 内容 及 方 法
针对 上 述 ５个土样 所 开展 的试验项 目及其 目的 和 依据 见表 １ 。其 中 ， 湿 法重 型击 实 试 验 、 天然 稠 度 试 验 和 改进 Ｃ Ｂ Ｒ试 验 是 针对 膨 胀 土填 料 路用 性 能 评 价所 开展 的专 门试 验 ， 一 般工 程试验 中不 常见 。
场 调研 发 现 ， 上 述合 同段 开 挖 路段 具 有膨 胀 土 工 程 地 质 特征 ， 即 土体颜 色呈深 褐 色 ， 黏土 ， 有 滑感 ， 裂 隙 较 为发 育 ， 易风 化呈 碎粒状 ， 含 钙质 结核 。膨 胀土 填
公路路基膨胀土判别与分类标准的探讨
别和分类往往不能反映土的正式性质 ，甚至会出现 得。胀缩总率能反映膨胀土的粘土矿物成分与结构
误判。因此许多研究者提 出了很 多判别与分类方 特征 ，在一定 条件下 ，它是膨胀土较稳定 的属性指
法 ，如 ：最大胀缩性指标分类法 、灰色聚类法、模糊数 标 ，是公路工程中有实用价值 的重要指标 ，可作为膨 学法、塑性土分类法 和等效 数值法等¨］。 目前，高 胀土判别指标之一，但获得其试验结果所需时 间较
李 凯
（广东省公路管理局路桥管理中 ｔＬ，， 广东 广州 ５１００００） 摘 要 ：膨胀土胀缩等级评判对膨胀土地 区路基填筑具有重要意 义。分析 了国 内外现有 的评 判指 标 、评 判标 准和 评判 方 法 ，提 出 了新 的路 基 膨 胀 土胀 缩 等级 评 判标 准和评 判 方
法 。
关于膨胀土 的判别和分类 ，国内外 已做 了大量 更为广泛的试验验证工作 Ｊ。
的研究工作 ，提出了许多判别与分类 的方法 。基于
根据对 国内外膨胀土判别与分类方法的评判指
不 同目的 ，采用相应的特征指标建立判别与分类 系 标进行综合统计分析 ，其 中液限、塑性指数、自由膨
统。如有 的用蒙脱石的含量作为判别膨胀土的综合 胀率 、＜０．００２ ｍｉｌｌ的颗粒含量、胀缩 总率等 ５个指
６５－９０ ８—１３ ２５—３５ ５０—７０
＞９０ ＞１３ ＞３５ ＞７０
下 面从理 论上 论述采 用 上述 指标 作 为判 别标 准 的理 由。
关键 词 ：膨胀 土 ；分 类标 准 ；膨胀 率
膨胀土是一种粘粒成分主要 由强亲水性矿物蒙 路路基设计规范》（邶 １３—９５）中，膨胀 土的判别
脱石与伊利石组成并具 有显著胀缩性的粘土 ，具有 和分类见表 １。
有荷条件下膨胀土的干湿循环胀缩变形及强度变化规律
第28卷 第11期 岩 土 工 程 学 报 Vol.28 No.11 2006年 11月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Nov., 2006 有荷条件下膨胀土的干湿循环胀缩变形及强度变化规律杨和平，张 锐，郑健龙（长沙理工大学特殊土工程研究所，湖南 长沙 410076）摘 要：为获取符合工程实际的设计参数，对宁明原状膨胀土进行了有荷载条件模拟干湿循环过程的试验研究，得到其胀缩变形和强度的变化规律。
结果表明膨胀土的胀缩变形过程并不完全可逆。
在一定荷载变化范围内，经历相同的干湿循环次数，荷载越大膨胀土的绝对和相对胀缩率越小；土的抗剪强度随上覆压力的增大而增大，且在同一级荷载下随着干湿循环次数的增多而衰减，但随着荷载增大其衰减率变小。
荷载对干湿循环过程中膨胀土的胀缩幅度及强度衰减具有明显抑制作用。
关键词：荷载；干湿循环；膨胀土；变形；强度中图分类号：TU443 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2006)11–1936–06作者简介：杨和平(1954–)，男，教授，主要从事路基路面工程、特殊土路基的教学科研工作。
Variation of deformation and strength of expansive soil during cyclic wetting anddrying under loading conditionYANG He-ping, ZHANG Rui, ZHENG Jian-long(Institute of Special Soils,Changsha University of Science and Technology, Changsha 410076, China) Abstract: In order to acquire parameters in accordance with engineering practice, an experimental research on simulating the process of cyclic wetting and drying under loading condition for the undisturbed expansive soil obtained from Ningming (a city in southern Guangxi, China) was carried out, and the variation of deformation and strength were also observed. It was shown that the swelling-shrinkage deformation of expansive soils was not completely reversible. In certain range of variation of loading, during the same cycle, the total or relative ratio of the expansion and shrinkage decreased along with the increase of loads. Shear strength increased along with the increase of load, and decreased as the cycle number increase under the same load.However, the larger the pressure was, the attenuation rate of shear strength became smaller during cyclic wetting and drying.The effects of load in certain range were to restrain the swelling-shrinkage deformation and the attenuation of shear strength.Key words: loading; wet-dry cycle; expansive soil; deformation; shear strength0 引 言围绕膨胀土在干湿循环条件下的胀缩及强度特性，针对不同的工程应用情况，国内研究者已开展过相关研究[1-6]，并取得一些有意义的成果。
膨胀土判别与分类方法探讨
膨胀土判别与分类方法探讨
陈善雄;余颂;孔令伟;郭爱国;刘观仕
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2005(26)12
【摘要】膨胀土的胀缩等级评判是进行膨胀土处治的首要任务,开展膨胀土的判别与分类方法探讨具有重要意义。
对现有膨胀土判别与分类方法进行了评价,对反映
和表征膨胀土胀缩机理和特性的指标进行了深入探讨,提出了以能充分反映和表征
膨胀土胀缩机理和特性的液限、塑性指数、自由膨胀率、小于0.005mm颗粒含量、胀缩总率等5个指标作为膨胀土的判别指标,建立了一种新的膨胀土判别与分类方法,并通过试验进行了验证。
新的膨胀土判别与分类方法具有准确度高、易操作的
优点。
【总页数】6页(P1895-1900)
【关键词】膨胀土;判别与分类;膨胀潜势
【作者】陈善雄;余颂;孔令伟;郭爱国;刘观仕
【作者单位】华中科技大学土木工程与力学学院;中国科学院武汉岩土力学研究所【正文语种】中文
【中图分类】TU443
【相关文献】
1.基于范例推理的膨胀土判别与分类方法研究 [J], 罗家国
2.基于贝叶斯判别分析方法的膨胀土胀缩等级分类 [J], 戴佑才;钟诚
3.膨胀土判别与分类的 BP 神经网络方法研究 [J], 徐昊翔
4.膨胀土判别与分类的Fisher判别分析方法 [J], 余颂;陈善雄;余飞;许锡昌
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膨胀土路基填料的判别与分类方法研究
胀土与其 它非膨ｊ ｔ正确地 区分开来 ，对于工程建 设 ｝ ｆ ∈
和 设计 均 具 有 重 要 意 义 。显 然 ，把 膨胀 土 误 认 为 普 通 土 ，势将 给 工 程 建 筑 物 埋 下 祸 根 ，甚 至 引 发 工 程 事 故 ；反之 ，则 将 增 大 Ｔ 程 措 施 ，造 成 投 资 浪 费 。 因
路 路 基设 计 规 范 》 （Ｔ Ｄ ０— ０ ４ ＪＧ ３ ２０ ）初 步 提 出 按 标 准 吸湿 含水 精 和 塑性 指 数 进 行 判 别 和 分类 ？标 准 吸 湿 含 水 量 是 在 标 准 温 度 （ ５ ） 和 标 准 相 对 湿 度 ２℃ （ ０％ ） 下 ，膨 胀 试 样恒 重 后的 含 水 量 。标 准 吸 湿 ６
表 ３ 。
表 ３ 膨 胀 土 性质 及判 别 结 果表 （ 建议 法 ）
所 属 灰类 ，评 估 结 果 见 表 ５ 。
表 ４ １号土 样各 指 标 的功 效 系数 向量 表
一
致 的判 别 与分 类 结 果 ：
关键 词
１ 引言
路基
膨胀 土填 料
膨 胀 土判 别与 分 类 建议 法
灰 色类 聚 法
含水量 与比表 面积 、阳离 子交换量 、蒙脱 石含量之间 存在近似 的线性关 系。标准吸湿含水垲是 近年提出的
一
膨胀 土 足一 种 性 质 比较 特殊 的料 土 ，如 何 能 将 膨 用 表 ２进 ２
厂西 交 通 厅科 技 项 目 （０ ５ ３０ １１ ２０ ０３ ０ ） １
行 Ｎ ￣ 和分 类 时 ， 叮能 出现 同一 类 士 小 同 指 标 在 不 同 Ｊ ｒ Ｊ
的等级范 围时 ，可选用 ３个及 ３个以 ｌ ： 指标结 合地质
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——
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文章编号:1671-2579(2008)06-00035-05对新公路膨胀土判别分类指标和标准的试验验证张 锐,郑健龙,杨和平(长沙理工大学,湖南长沙 410076)摘 要:以标准吸湿含水率为主控指标的新公路膨胀土判别分类标准尚处于试行阶段,仍需得到广泛的验证。
为此,对我国6个典型膨胀土分布区的土样进行了系列物理化学性质试验,分析了标准吸湿含水率与蒙脱石含量、比表面积、阳离子交换量之间的相关性,应用新标准和其他代表性标准对各土样进行了分类,并将结果进行了分析比较。
研究表明,标准吸湿含水率与能正确表征膨胀土胀缩潜势的微观指标之间具有良好的线性关系,新标准与以微观指标为主的标准对膨胀土分类的结果一致,由此验证了标准吸湿含水率作为膨胀土判别分类指标的合理性以及公路膨胀土判别分类新标准的准确性。
关键词:公路工程;膨胀土;判别分类;标准吸湿含水率;验证收稿日期:2008-04-14基金项目:交通部西部交通建设科技项目(编号:2002318000)作者简介:张 锐,男,博士研究生,讲师.E-mail:mikezr@1 前言膨胀土是一种含亲水性矿物并具有明显的吸水膨胀、失水收缩特性的高塑性粘土,对公路工程建设具有严重的破坏作用。
准确判别膨胀土并对其膨胀潜势进行正确的分级是合理有效处治膨胀土工程问题的基本前提。
国内外针对膨胀土的判别分类已开展过大量研究,目的是选用最能表征膨胀土特性的指标建立判别分类标准。
所选用的指标可归为两大类:一类为反映膨胀土特定胀缩特性的指标,如胀缩总率、体变、自由膨胀率等,这类指标易受外界环境如气候状况、水文条件的影响而变动。
另一类是反映膨胀土本质特性的指标,如蒙脱石含量、比表面积、阳离子交换量和塑性指数等,它们比较稳定,不受外界因素影响,较适合作为膨胀土的判别分类指标,但这类指标大多测试困难,难以推广。
为此,通过对各类判别分类方法、膨胀土各种(3)按规范公式计算的旋喷桩单桩复合地基承载力特征值比实测值要大,且随桩间土承载力折减系数取值增大而使计算值更大。
(4)利用三次多项式模拟方程拟合和预测载荷试验的沉降量具有相当高的精度,能够比较真实地反映其实际沉降量。
在工程实际当中,根据较小的荷载加载,运用数学方法去拟合分析更大加载情况下的沉降值,由此来分析复合地基承载力是可行的。
参考文献:[1] 卢信雅.复合地基悖论)))深搅桩桩体作用及实体基础设计方法[C].全国岩土与工程学术大会论文集,2003.[2] 周德泉,刘宏利,张可能.三元和四元复合地基工程特性的对比试验研究[J].建筑结构学报,2004(5).[3] 贺为民,李松岭,吕芝荃.粉喷桩单桩与多桩复合地基载荷试验对比分析[J].工程勘察,2002(3).[4] JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].[5] 李小杰.高压旋喷桩复合地基承载力与沉降计算方法分析[J].岩土力学,2004(9).[6] GB 5007-2002,建筑地基基础设计规范[S].[7] 季宪军,梁 瑛.缓变型复合地基沉降曲线的多种数学拟合分析[J].路基工程,2007(5).35第28卷 第6期2008年12月中 外 公 路性质及其内在关系的研究,姚海林等提出以土壤标准吸湿含水率为主的公路膨胀土判别分类标准。
随后该标准被写入5公路路基设计规范6(JT G D30-2004)的附加条文说明中。
由于公路膨胀土判别分类新标准尚处于试行阶段,标准吸湿含水率作为判别分类指标的合理性以及新标准用于膨胀土分类的准确性仍需开展广泛验证。
本文通过分析我国6个地区膨胀土土样的标准吸湿含水率与物质组成、物化性质指标之间的相关性,对比不同标准的判别分类结果,试验验证了新公路膨胀土判别分类方法的合理性和有效性。
2公路膨胀土判别分类指标和标准公路部门对膨胀土的详判采用了标准吸湿含水率(w f)、塑性指数(I P)和自由膨胀率(f s)三项指标,见表1。
其中,标准吸湿含水率是在标准温度(通常为25 e)和标准相对湿度(通常为60%)下,膨胀土试样恒重后的含水量。
表1膨胀土的详判指标标准吸湿含水率w f/%塑性指数I P自由膨胀率f s/%\2.5\15\40注:当符合表中的两项指标时,即应判定为膨胀土表2为膨胀土的分类标准。
分类以标准吸湿含水率为主要控制指标,只有当未进行标准吸湿含水率指标试验时,可参考用塑性指数和自由膨胀率指标对膨胀土进行分类。
表2膨胀势的分级标准膨胀土类别w f/%I P f s/%弱膨胀土[2.5,4.8)[15,30)[40,60)中膨胀土[4.8,6.8)[30,45)[60,90)强膨胀土[6.8,])[45,])[90,])3验证试验所选土样为验证新分类指标和标准适用的广泛性,选取我国典型膨胀土分布区)))广西宁明盆地、百色盆地、陕西南阳盆地、河南邓县、云南昭通和楚雄为试样采集地。
其中,广西宁明盆地土样取自南宁-友谊关高速公路K139和K138段不同深度处,分别为棕黄色、灰白色、灰黑色斑纹状的残积型粘土,其母岩是下第三系那读组深灰色、灰褐色粘土页岩。
广西百色土样为棕色、棕黄色残积型粘土,其母岩是下第三系那读组钙质泥岩。
河南邓县土样为棕黄(夹绿色)洪积型硬粘土,含大量钙结核,其剪切节理发育;陕西汉中土样为洪积粘土,2.3m处土样为黄褐色,4.8m处土样为红褐色。
云南昭通土样为钙质页岩残积软粘土,2m处土样为灰黄色,分布有大剪切面棕色条带,小剪切面5m 处土样为灰色,夹剪切节理面。
楚雄土样为黄绿色斑状异色粘土,裂隙和节理发育,裂隙面上有蜡状光泽。
4试验内容、方法和结果验证标准吸湿含水率作为膨胀土判别分类指标的合理性,一是看它是否与表征膨胀土本质的参数紧密相关;二是看它的数据是否可靠、重现性好。
已有研究表明,膨胀土的膨胀内因在于粘土矿物的种类和含量、它们的可交换阳离子、水态的电解质含量以及内部结构。
因此,蒙脱石含量(MC)、比表面积(SS A)、阳离子交换量(CE C)是表征膨胀土本质的重要参数。
首先,具有膨胀晶格结构的蒙脱石、伊利石粘土矿物是膨胀土表现出胀缩特性的物质基础。
而蒙脱石又是决定膨胀土性质的主要粘土矿物,在含水量增加时蒙脱石矿物发生显著晶格膨胀,而其他矿物不发生膨胀或仅发生有限膨胀。
粘土矿物专家称,任何粘土的膨胀潜势都可以通过鉴定该粘土的矿物组成加以评价;其次,比表面积能反映主要的粘土矿物,比表面积增大,颗粒表面自由能增加,颗粒与介质溶液之间作用更强;第三,阳离子交换量反映膨胀土晶格的吸附能力,阳离子数量和种类是膨胀土胀缩的又一重要影响因数,它的参与改变了同样蒙脱石含量的膨胀土的亲水性能和胀缩特性。
因此,本次试验对标准吸湿含水率以及上述3个指标进行了测试。
其中,标准吸湿含水率试验仪器的配置和试验方法按文献[10]介绍的进行。
采用日本理光X-射线全自动衍射仪对各土样的<2L m样品进行粘土矿物定量测定。
采用乙二醇乙醚吸附法测定比表面积。
各土样的阳离子交换量则采用醋酸铵法进行测试。
验证公路膨胀土判别分类新标准的准确性是将该标准与其他代表性标准对各试样的判别分类结果进行比较。
根据各标准所采用的指标,也同时测定了自由膨胀率(f s)、液限(w L)、塑限(w P)和<2L m粘粒含量(f c),并按5公路土工试验规程6(JT J051-93)进行。
以上各指标的测试结果汇总于表3。
36中外公路28卷表3 膨胀土土性试验结果取样地点深度/m 试样编号w P /%w L /%I P f s /%f c /%CEC /meq #kg -1SS A /m 2#g -1M C /%w f /%广西宁明南友路K 1391.5127.555.928.44540.1234.4175.4622.65 6.63.5230.460.029.64447.1223.2170.9022.07 5.99.9324.152.628.51828.2212.9161.1117.64 4.712.0421.944.222.32023.7219.3158.0615.52 4.1广西宁明南友路K 1381.5527.159.732.67552.1221.8194.7622.01 6.26.0628.256.928.75848.2228.5191.3822.14 6.3广西百色2.0723.451.027.65746.7164.3121.2512.76 3.55.0823.648.625.06843.5161.9112.7812.39 3.48.0924.349.325.06545.7166.899.2111.51 3.6陕西汉中 2.31018.639.621.04738.3225.9145.3416.37 4.74.81119.336.817.53832.4230.1122.7411.40 4.5河南邓县 2.01224.559.234.79848.2335.1237.1326.738.34.51321.649.928.38743.6242.4192.3622.46 6.1云南昭通 2.01431.57846.514562.2454.2335.3840.0711.15.01534.883.448.612753.8485.0356.240.9513.1云南楚雄2.0162244.222.26548.9165.4152.4812.533.95 对判别分类指标的验证根据表3中的试验数据,分别绘制了标准吸湿含水率与蒙脱石含量、比表面积和阳离子交换量之间的关系并进行了线性回归,如图1~3所示。
图1 标准吸湿含水率与蒙脱石含量之间的关系图2标准吸湿含水率与比表面积之间的关系图3 标准吸湿含水率与阳离子交换量之间的关系从图1、2可以看出,标准吸湿含水率与蒙脱石含量、比表面积之间具有良好的线性关系,线性相关系数分别为0.9611和0.9557。
这可从以下几方面加以理解:首先,由于蒙脱石的特殊晶层结构(两个Si-O 四面体夹一个Al-O 八面体)和同晶置换作用使晶层表面带负电荷,在25e 和60%的相对湿度下,试样吸湿平衡后的蒙脱石的晶层间距稳定在15.1~15.2ÜA (1ÜA =10-10m)之间,不仅使蒙脱石外表面牢固地吸附单层水分子层,而且晶层间的内表面也吸附了双层水分子层,这种吸附力高达1.01@109~2.03@109Pa,且能在标准环境条件下长期保持稳定;其次,同为膨胀性粘土矿物的伊利石虽然与蒙脱石在晶体结构上类似,但层间K +具有较强的嵌固作用,对水分的吸附作用相对较弱。
至于不含晶层结构的粘土矿物,虽然固体颗粒表面也吸附水分子,但这种吸附属于物理吸附,吸附量十分有限。
因此,蒙脱石对于试样吸附水分37 6期 对新公路膨胀土判别分类指标和标准的试验验证起主导作用,其含量与标准吸湿含水率有直接的关系;第三,水分是吸附在粘土矿物晶层表面上的,土的比表面积越大,吸附的水分也越多。