膨胀土的基本特性
膨胀土知识
膨胀土知识简介1膨胀土的研究意义膨胀土是粘粒成分主要由亲水矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)组成，液限大于40%，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。
在自然条件下，一般多呈硬塑或坚硬状态，具黄、红、灰白等色，裂隙较发育，常见光滑面和擦痕。
膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。
自1938年美国开垦局在俄勒冈州的一例基础工程中首次认识了膨胀土问题，膨胀土开始引起人们的关注。
由于它具有显著的胀缩性，存在较多裂隙软弱面，常常给膨胀土地区的工程建设造成严重的破坏，给人民的财产造成巨大的损失。
膨胀土给工程建筑带来的危害，既表现在地表建筑物上，也反映在地下工程中。
它不仅包括铁路、公路、渠道的所有边坡、路面和基床也包括房屋地基；甚至还包括这些工程中所采取的稳定性措施如护坡、挡土墙和桩等。
以至从某种意义上讲，膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的[1]。
这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的，有时是难以处理的，美国工程界称之为“隐藏的灾害”。
据统计，美国由于膨胀土造成的损失平均每年高达20亿美元以上，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成的损失的总和，全世界每年造成的损失达50亿美元以上。
我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，先后己有20多个省市发现有膨胀土，其中主要分布在河南、湖北、广西、云南等省（见图1－1），在内蒙、东北等地也有发现。
早在五六十年代，就因其工程问题引起人们对它的重视。
我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右，铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。
南水北调中线工程将穿过三百余公里的膨胀土地区，膨胀土渠坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要。
研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。
我国膨胀土主要分布中西部地区，见表1－1。
长江流域的长江、干支流水系等地区是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一（见图1－1）。
从第三纪(N2)至第四纪下更新统(Q1 )、中更新统(Q2)和上更新统(Q3)都沉积了厚度不等的各种成因类型的膨胀土。
膨胀土地区路基施工技术要点
膨胀土地区路基施工技术要点1、原地面的处理2、膨胀土的填筑3、膨胀土路堑开挖首先明白什么是膨胀土：具有较大吸水膨胀、失水收缩特性的高液限粘土称为膨胀土。
土的液限WL>40%,塑性指数IP>17，多数在22~35之间。
自由膨胀率一般超40%。
按工程性质分为强膨胀土、中膨胀土、弱膨胀土。
膨胀土地区的路堤会出现沉陷、边坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等变形破坏。
路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌和滑坡等破坏。
一、膨胀土地区原地面处理二级及二级以上公路路堤基底处理应符合以下规定：1、高度不足1m的路堤，应按设计要求采取换填或改性处理等措施处治。
2、表层为过湿，应按设计要求采取换填或进行固化处理等措施处治。
3、填土高度小于路面和路床的总厚度，基底为膨胀土时，宜挖除地表0.3~0.6m的膨胀土，并将路床换填为非膨胀土或掺灰处理。
若为强膨胀土，挖除深度达到大气影响深度。
二、膨胀土的填筑1、强膨胀土不得作为路基填料。
中等膨胀土经处理后可作为填料，用于二级及二级以上公路路堤填料时，改性处理后胀缩总率不大于0.7%。
胀缩总率不大于0.7%的弱膨胀土可直接填筑。
2、膨胀土路基填筑松铺厚度不得大于300mm;土块粒径应小于37.5mm。
3、填筑膨胀土路堤时，应及时对路堤边坡及顶面进行防护。
4、路基完成后，当年不能铺筑路面时，应按设计要求做封层，其厚度应不小于200mm。
横坡不小于2%。
根据膨胀土自己膨胀率的大小，选用工作质量适宜的碾压机具，碾压时应保持最佳含水量；压实土松铺厚度不得大于30cm;土块应击碎至粒径5cm以下。
在路堤与路堑交界地段，应采用台阶方式搭接，其长度不应小于2m,并碾压密实。
三、膨胀土地区路堑开挖1、路堑施工前，先施工截、排水设施，将水引至路幅以外。
2、边坡施工过程中，必要时，宜采取临时防水封闭措施保持土体原状含水量。
边坡不得一次挖到设计线，应预留厚度300-500mm,待路堑完成后，再分段削去边坡预留部分，并立即进行加固和封闭处理。
合肥至六安高速公路膨胀土工程特性研究
收稿日期6作者简介王建春(6),男,年毕业于西南交通大学水文地质与工程地质专业,工程师。
文章编号:16727479(2010)03004604合肥至六安高速公路膨胀土工程特性研究王建春(中铁上海设计院集团有限公司,安徽合肥230011)A Study on Engi neer i ng Character istics of ExpansiveSoil a lo ng H efei-L i u an Express wayW ang J i anchun摘要合肥至六安高速公路是上海武威国家重点公路的一段,限于环境条件,不得不采用膨胀土作为路基填料。
为了保证该工程的质量符合要求,对该地膨胀土的工程特性进行了试验分析。
试验表明,皖中膨胀土膨胀潜势平均水平在弱中分界附近,且具有近似正态分布的特性。
从压实的角度看,膨胀土的填筑含水量在最佳含水量30%的范围内,只要压实功能得到保证,压实度一般能满足要求。
在非饱和条件下,中膨胀土和弱膨胀土具有较高的抗剪强度,一旦浸水使其含水量增加到接近饱和,其抗剪强度指标会大幅降低,设计与施工中应采取有针对性的防、排水措施。
关键词合六高速公路膨胀土最大干密度压实度中图分类号:T U 433文献标识码:A1概述膨胀土是颗粒高分散、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,其吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特性,使膨胀土地区的房屋建筑、铁路、公路、机场、水利工程等经常遭受巨大的破坏,给世界各国造成巨大的经济损失。
合肥至六安高速公路是上海武威国家重点公路的一段,也是西部开发大通道南京西安高速公路的重要组成部分[1]。
膨胀土主要分布于推荐线K00+000~K60+850、K66+400~K68+850、K69+400~K80+750、K83+700~K89+550段,以及比较线B K77+200~BK81+250、BK84+200~BK90+000段,限于环境条件,不得不采用膨胀土作为路堤填料。
非饱和膨胀土的膨胀特性试验研究
（ ）等 速膨胀 阶 段 。在 此膨 胀 阶段 ， １ 随着 时 间
３ １ 膨胀 量研 究 ．
的增 长线膨 胀率迅速 增 大 ， 二者 基本 呈现线 性关 系。
试 验 结果 表 明 ， 膨胀 土 的 线膨 胀率 与 起始 含水 量有着 线性 的关 系。对膨 胀量 与起 始含水 量进行 线 性 回归 分析 ， ： 得
１ 赝 暇 ｊｋ ； ／Ｐａ
图 １ 土水 特 征 曲线
维普资讯
・
２ ４・
北 方 交 通
对于非饱和膨胀变形试验 ， 当土体的膨胀变形 量 达到总 变形量 的 ９ ％ 时 ， 为 膨胀 变 形 已基 本完 ５ 认
成 。所对 应 的时间 即认为膨 胀所需 时间 。试 验结果 如表 ２所示 。
研 究。结果表明由于不同初始含水量的膨胀土具有不 同的基质吸力值 ， 导致土样在吸湿过程 中发生不 同的膨胀 变形量。根据膨胀 变形试验结果 ， 建立了膨胀 土的膨胀量、 膨胀速率以及膨
胀 变形所 需 时 间与起始含 水 量 的相 关公式 。
关键词
１ 引 言
非饱和膨胀土 土水特征曲线 膨胀量 初始含水量
维普资讯
第３ 期
北 方 交 通
・ ３・ ２
非饱 和 膨 胀 土 的膨 胀 特 性 试 验 研 究
王恒 福
（ 连市高速 公路管理处 ， 大 大连 １６ ２ ） １０４
摘
要
针对 不 同起始 含 水量 的非饱 和膨 胀 土 ， 对其 膨 胀 量和 膨 胀 速 率进 行 了详 细 试验
大的负孔隙水压力。土体 的负孔隙水压力使它具有 不 同于饱 和土 的性状 。在 大气 影 响 和地下 水 位线 变 动下， 土体经常经受到干湿循环效应 ， 导致基质吸力 和土体结构也随着发生变化 。非饱和膨胀土在吸 Ｊ
合肥地区膨胀土的勘察与地基处理分析
合肥地区膨胀土的勘察与地基处理分析摘要:根据膨胀土的危害、类别,以及对膨胀土的勘察和地基处理的分析等。
并结合工程特性对膨胀土的评价,从而结合多年有效的对膨胀土的处理和经验来加以处理分析。
关键词:合肥膨胀土勘察地基处理分析在城市的主干道上,作为路堤填料的使用材料中不能使用膨胀土。
因为膨胀土是一种粘性的土,受到环境温度的影响会产生胀缩的强烈变形。
并且亲水矿物在膨胀土中含量多,可以利于水楔微裂隙的结构,还具有失水收缩和吸水膨胀的性能。
因为道路所经膨胀土地区、分布范围广、常常路线长,但是为人为破坏生态环境和减少资源的浪费,也可进行处理后使用。
1 膨胀土的地基特性膨胀土具有失水收缩性能、失水再收缩、吸水膨胀、吸水再膨胀和强度衰减性的特性。
并且还有两个重要的属性,裂隙性和胀缩性,建筑物的变形破坏程度跟膨胀土的胀缩变形的大小有很直接影响,地基土的失水收缩、地基土浸水膨胀和建筑物的上升隆起,建筑物都会有产生下沉或开裂的危害。
其次在膨胀土性能中还有两个重要的外界因素就是含水量和压力,因为土的膨胀性在不同的压力下是不同的,基底压力越小,土的膨胀率越高,膨胀度越大,越容水的冲蚀,就会造成砼离析;反之,土的膨胀性越低,基底压力越大。
2 膨胀土的分类和判别在膨胀土的分类和判别上,对不同的判别和不同目的都会有采用不同的分类方法,并且在国内外做了很大的研究工作。
在国内外对膨胀土的判别方法还没有统一标准,但是可以根据比较广泛采用室内简易定量指标和现场定性的结合方法,我们还可以根据对其进行力学强度、粘土矿物和基本指标等全面研究来进行判断。
还有土自由膨胀率指标和工程地质的特征来做一些综合的分类和判定:(1)裂缝。
气候变化会影响到建筑物裂隙随的闭合和张开。
(2)由地形地貌察看。
膨胀土多出露于盆地边缘、二级或二级以上阶地和山前丘陵,膨胀土没有明显的自然陡坎,地形平缓;(3)土粒性状。
膨胀土的粘土中含有少量粉砂,有较强的滑感;粘土细腻,有特强的滑感的特性,并且含较多铁锰结核和钙质,以钙质结核为主,在旱季呈硬塑和坚硬状态,在雨季会很粘滑。
膨胀土对建筑物的危害和预防方法
膨胀土对建筑物的危害和预防方法摘要：因工程地质存在膨胀土等不良地质情况，基础设计具有一定难度。
膨胀土：土中黏粒成分主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特性的黏性土。
关键词：膨胀土；膨胀变形；砂石垫层由于膨胀土只在极少数的地区存在，在实际设计中能接触到膨胀土的机会并不多，导致对膨胀土的危害性认识不足，对膨胀土问题没有引起高度的重视，造成工程的返工和经济损失，并且给业主方带来不良的影响，有的甚至危及房屋的使用安全。
本文针对因膨胀土问题而引发的工程病害从膨胀土特性、危害、裂缝产生的原因及预防方法等方面进行了系统的总结分析。
1、膨胀土的特性1.1膨胀土微观结构膨胀土是土中颗粒成分，主要由亲水性较强的矿物蒙脱石、多水高岭石、伊利石( 水云母)、硫化铁、蛭石等组成，具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的黏土。
膨胀土的膨胀—收缩—再膨胀的周期性变形特征非常显著，并给工程带来危害。
这类土干时土质坚硬，易脆裂；具有明显的垂直、水平、斜向裂隙，裂隙面开张较光滑，有的有光泽。
裂隙中常充填灰绿、灰白色黏土。
裂隙随深度的增加其数量和开张宽度逐渐减少以至消失；土浸湿后，裂隙回缩变窄或闭合。
1.2膨胀土工程特性膨胀土在自然条件下，土的结构致密，多呈硬塑或坚硬状态；其自由膨胀率在40%~65%之间的为弱膨胀；65%~90%为中膨胀，不小于90%为强膨胀，天然含水率接近塑限，塑性指数大于17，多在22~35之间；液限指数小于零，天然空隙比在0.5~0.8之间。
多出现在二级及三级以上河谷阶地、龙岗、山梁、斜坡、山前丘陵和盆地边缘，地形坡度平缓，无明显自然陡坎。
1.3膨胀土工程特性的影响因素1.3.1内因1) 矿物及化学成分。
膨胀土主要由蒙脱石、伊利石等矿物组成，亲水性强，胀缩变形大；2) 黏土颗粒的含量。
由于黏土颗粒细小，比表面积大，因而具有较强的表面能，对水分子的吸附能力强，因此，土中黏土颗粒含量越多，则土的胀缩性越强；3) 土的密度。
安徽省江淮地区膨胀土的工程性质研究
安徽省江淮地区膨胀土的工程性质研究3Study on engineering propertie s of expansive soil inYangtze 2Huaihe region of Anhui province王国强(合肥工业大学资源与环境科学系,230009)中图法分类号 TU 443作者简介 王国强,男,1952年生,副教授,合肥工业大学资源与环境科学系岩土工程教研室主任。
主要从事岩土工程方面的教学和研究。
1 膨胀土的分布及主要工程问题 Ξ合肥市是我国膨胀土覆盖的典型地区之一。
70年代以来对合肥膨胀土做了大量的科学研究工作。
笔者根据多年的工程实践并综合前人的研究资料,对我省江淮地区的膨胀土的分布、野外特征及主要工程性质进行研究。
安徽省江淮之间,东至天长市,西到霍邱县的广大地区的二级及二级以上阶地或岗地上广泛分布着具裂隙、胀缩性和超固结性的硬塑至坚硬状态的晚更新世冲洪积粘土(图1)。
图中阴影部分为膨胀土覆盖区图1 安徽省江淮地区膨胀土的分布Fig.1 Distribution of expansive soil in Y angtze 2Huaihe re 2gion ,Anhui province本区属亚热带湿润季风气候,一年中的降水量呈季节性分配。
如合肥市年降水量933mm ,其中春夏季降水677mm ,占全年降水量的6811%。
由于雨季与旱季以及气温、季风的变化而产生地基土含水量的变化,由此引起的胀缩作用造成土体运动。
膨胀土覆盖区往往是“雨时流不歇,天旱开大裂”。
地下水埋深一般都大于5～10m 。
野外观察表明,最大的季节温度变化在015～115m 以内。
长观资料说明本区膨胀土变形活动带深度约为310m [1]。
其中变形活动急剧带为1150m ,其变形量达总变形量的8513%。
在周期性、长期的胀缩作用下,常引起轻型建筑物、挡土结构、公路路基的变形、开裂或边坡滑移。
确定膨胀土影响深度的实际意义在于可根据场地条件、选择合理的建筑物基础埋深,消除膨胀土地基对建筑物的危害。
合徐合安高速公路膨胀土的胀缩特性
图 1 研究区内 6个典型的膨胀土扫描电镜照片 35
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探讨与分析
GEO TECHN ICAL EN G IN EER IN G WO RLD VOL. 11 No. 5
蒙脱石 / % 伊利石 / % 高岭石 / % 非粘土矿物 / %
宿州
16. 6 24. 4 16. 8 42. 2
怀远
18. 5 29. 2 12. 2 40. 1
表 2 膨胀土的矿物成分分析成果
蚌埠
凤阳
定远
肥东
17. 9 35. 4 7. 9 38. 7
18. 0 33. 3 8. 7 39. 9
摘 要 研究合徐 、合安高速公路经过地区的膨胀土的膨胀特性 ,对采自十个县市的具有代表性的膨胀土 进行了一系列试验 ,包括 : X射线衍射 、扫描电子显微镜 、阳离子交换量以及土的物理力学等试 验 。研究发现 :膨胀土的膨胀特性主要受其粘土矿物成分 、土粒自然分散程度 、阳离子交换能力 以及微结构特征等因素的影响 。在研究膨胀土的膨胀特性时 ,应对上述的几个因素 ,特别是粘土 矿物成分和微结构特征做进一步研究 。
地区
宿州 怀远 蚌埠 凤阳 定远 肥东 合肥 肥西 庐江 桐城
FS I / %
52 50 58 43 55 59 60 56 46 40
的差值与在煤油中最终体积的比值 [8 ] , 可用下式表 述:
FS I = Vw - Vk
(1)
Vk
式中 : V —水中膨胀后的最终体积 ; Vk —在煤油 中的最终体积 。自由膨胀率的测试过程严格按照 ASTM 标准 D5890 - 02进行 ,采用式 ( 1)计算 ,并用 百分数表示 。阳离子交换量的测试则采用了 Ber2 gaya’s的方法 [ 5 ]进行 。试验结果见表 3、4。
复杂环境下膨胀土深基坑回填施工工法(2)
复杂环境下膨胀土深基坑回填施工工法复杂环境下膨胀土深基坑回填施工工法一、前言膨胀土是指含有粘土矿物，且具有吸湿膨胀和干燥收缩特性的土壤，常见于工程施工中。
膨胀土在墙体回填施工中会由于湿度变化而导致土体体积的增长和收缩，给工程造成很大的影响。
因此，针对复杂环境下的膨胀土深基坑回填施工，需要采用特殊的工法，以确保施工质量。
二、工法特点复杂环境下膨胀土深基坑回填施工工法具有以下几个特点：1. 采用预处理措施：在施工前，对膨胀土进行预处理，例如降低土壤湿度、添加抑制膨胀剂等，从而降低土体的膨胀性能，减少施工过程中的变形。
2. 采用抗渗排水措施：在膨胀土回填过程中，采用抗渗排水系统，有效控制土体水分含量，减少土壤湿度对土体变形的影响。
3. 控制回填速度和压实程度：控制回填速度和压实程度，以降低应力集中和土体变形，确保回填层的稳定性。
4. 加强监测和管理：通过实时监测回填土体变形和应力状态，及时调整和改进施工措施，确保施工质量。
三、适应范围该工法适用于复杂环境下的膨胀土深基坑回填施工，特别是在水位高、土壤膨胀性能强、环境复杂的工程项目中，如建筑基础工程、基础设施工程等。
四、工艺原理通过对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施进行具体的分析和解释，让读者了解该工法的理论依据和实际应用。
五、施工工艺1. 地质调查和勘探：对基坑周围的地质条件进行详细调查和勘探，确定膨胀土的分布范围和特性。
2. 土壤预处理：根据地质调查结果，采取相应的预处理措施，如降低土壤湿度、添加抑制膨胀剂等。
3. 回填土质选用：根据工程要求和膨胀土的特性，选择合适的回填土质，如粉砂、石屑等。
4. 抗渗排水系统施工：在基坑回填过程中，施工抗渗排水系统，控制土壤湿度，减少湿度变化对土体的影响。
5. 回填土层压实：采用适当的压实设备和方法，对回填土层进行逐层压实，确保回填层的稳定性。
6. 应力状态监测：设立应力监测点，实时监测回填土体变形和应力状态，及时调整施工措施。
膨胀土在工程勘察中的分析评价
内局部地形高差大于1m 的场地。
场地类别划分的依据：膨胀土固有的特性是胀缩变形，土的含水量变化是胀缩变形的重要条件。
自然环境不同，对土的含水量影响也随之而异，必然导致胀缩变形的显著区别。
平坦场地和坡地场地处于不同的地形地貌单元上，具有各自的自然环境，便形成了独自的工程地质条件。
3.2 膨胀土地基评价(1)膨胀土的膨胀潜势按自由膨胀率的大小分为弱、中、强三类，参见表1，按照GB 50112—2013《膨胀土地区建筑技术规范》规定如下。
表1 膨胀土的膨胀潜势分类ef 65≤δef ＜90中δef ≥90强(2)膨胀土的膨胀潜势按自由膨胀率的大小分为弱、中、强三类，参见表2，按照GB 50307—2012《城市轨道交通岩土工程勘察规范》规定如下。
表2 膨胀土的膨胀潜势分类自由膨胀率δef ef ef ef 蒙脱石含量M ’/%7≤M ’<1717≤M ’<27M ’≥27阳离子交换量CEC(NH 4+)(mmol/kg)170≤CEC(NH 4+)<260260≤CEC(NH 4+)<360CEC(NH 4+)≥360注：当有两项指标符合时，即判定为该等级。
(3)膨胀土地基应根据地基胀缩变形对低层砌体房屋的影响程度进行评价，地基的胀缩等级根据地基分级变形量的大小分为三级，地基分级变形量应根据膨胀土地基的变形特征，按《膨胀土地区建筑技术规范》(GB 50112—2013)分别进行膨胀变形、收缩变形和胀缩变形计算，其中土的膨胀率取50kPa 压力下的膨胀率。
1 概述1.1 概念膨胀土又称“胀缩性土”是一种非饱和的、结构不稳定的黏性土，土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成。
1.2 分布(1)世界：膨胀土在世界分布广泛，美国、澳大利亚、加拿大、印度、以色列、墨西哥、南非、苏丹、英国、以及俄罗斯等40多个国家和地区都发现有膨胀土造成的工程事故。
(2)中国：膨胀土在我国的20多个省市、自治区内有分布，以黄河流域及其以南地区分布较为 广泛。
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第2章 膨胀土的基本特性
2.1 主要工程特性
2.1.1 胀缩性
膨胀土吸水体积膨胀，使其上建筑物隆起，如膨胀受阻即产生膨胀力；失水
体积收缩，造成土体开裂，并使其建筑物下沉。膨胀土在缩陷与液限含水率的收
缩量与膨胀土，称为极限胀缩潜势。土中有效蒙脱石含量越多，胀缩潜势越大，
膨胀力越大。土的初始含水率越低，膨胀量与膨胀力越大。影响膨胀土涨缩性的
因素有矿物成分、颗粒组成、初始含水量、压实度及附加荷重等。其中除了矿物
成分和颗粒组成的内因因素影响外，初始含水量、压实度及附加荷重的外因因素
影响也很大。击实土的膨胀性远比原状土大，密实度越高，膨胀量与膨胀力越大，
这是在膨胀土路基设计中特别值得注意的问题[1]。
2.1.2 崩解性
膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限条件下发生吸水湿化。不同类型的膨胀土
其崩解性是不一样的，强膨胀土浸入水中后，几分钟内很快就完全崩解；弱膨胀
土浸入水中后，则需经过较长时间才能逐步崩解，且有的崩解不完全。此外，膨
胀土的崩解特性还与试样的起始湿度有关，一般干燥土试样崩解迅速且较完全，
潮湿土试样崩解缓慢且不完全。
2.1.3 多裂隙性
膨胀土中的裂隙，可分垂直裂隙、水平裂隙与斜交裂隙三种类型。这些裂隙
将土体分割成具有一定几何形态的块体，如棱块状、短柱状等，破坏了土体的完
整性。裂隙面光滑有擦痕，且大多充填有灰白或灰绿色黏土薄膜、条状或斑块，
其矿物成分主要为蒙脱石，有很强的亲水性，具有软化土体强度的显著特性。膨
胀土路基边坡的破坏，大多与土中裂隙有关，且滑动面的形成主要受裂隙软弱结
构面所控制。
2.1.4 超固结性
膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比较小，干密度较大，初始结构强度较
高。超固结膨胀土路基开挖后，将产生土体超固结应力释放，边坡与路基面出现
卸载膨胀，并常在坡脚形成应力集中区和较大的塑性区，使边坡容易破坏。
2.1.5 强度衰减性
膨胀土的抗剪强度为经典的变动强度，具有峰值强度极高、残余强度极低的
特性。由于膨胀土的超固结性，其初期强度极高，一般现场开挖都很困难。然而，
由于土中蒙脱石矿物的强亲水性以及多裂隙结构，随着土受胀缩效应和风化作用
的时间增加，抗剪强度将大幅度衰减。强度衰减的幅度和速度，除与土的物质组
成。土的结构和状态有关外，还与风化作用特别是胀缩效应的强弱有关。这一衰
减过程有的是急剧的，但也有的比较缓慢。因而，有的膨胀土边坡开挖后，很快
就出现滑动变形破坏；有的边坡则要几年，乃至几十年后才发生滑动。在大气风
化作用带以内，由于土体湿胀干缩效应显著，抗剪强度变化比较大，经过多次湿
胀干缩循环以后，粘聚力大幅度下降，而内摩擦角则变化不大。一般干湿反复循
环2-3次以后强度即趋于稳定。
2.1.6 风化特性
膨胀土受气候因素影响，极易产生风化破坏作用。路基开挖后，土体在风化
作用下，很快会产生碎裂、剥落和泥化等现象，使土体结构破坏，强度降低。按
其风化程度，一般将膨胀土划分为强、中、弱三层。强风化层，位于地表或边坡
表层，受大气作用与生物作用强烈，干湿效应显著，土体碎裂多呈砂砾与细小鳞
片状，结构连结完全丧失，厚度约为1.0m～1.5m；微风化层，位于弱风化层下，
大气与生物作用已明显减弱，干湿效应亦不显著，土体基本保持有规则的原始结
构形体，多呈棱块状、短柱状等块体厚度为1.0m左右。弱风化层，位于地表浅
层，大气与生物作用已明显减弱，但仍较强烈，干湿效应也较明显，土体割裂多
呈碎块状，结构连结大部分丧失，厚度约为1.0m～1.5m。
2.2 膨胀土的路基病害
膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂缝并具有显著膨胀特性的土体，
由于前述的不良工程性质，在工程界被认为是隐藏的地质灾害，对工程结构具有
严重的破坏作用。特别是对高等级公路路基工程和大型结构物所产生的变形破坏
作用，往往具有长期、潜在的危险，由于对膨胀土膨胀能力估计不足而造成公路
病害的损失是相当惊人的。膨胀土地区的公路发生的病害主要有以下几个方面：
1.沉陷变形。
膨胀土初期结构强度较高，施工时不易粉碎及压实，路堤建成后由于大气物
理风化作用和湿胀干缩效应，土块崩解，在路面和路堤自重及汽车荷载作用下，
路堤易产生不均匀下沉，路堤愈高，沉陷量愈大严重时可使路面变形破坏。
2.滑坡。
滑坡具有弧形外貌，有明显的滑床，滑床后壁陡直，前缘平缓，主要受裂隙
控制。滑坡多呈牵引式出现，具叠瓦状，成群发生。一般滑体厚为1～3m，多数
小于6m。滑坡与大气风化作用层深度、土的类型、土体结构较密切，而与边坡
的高度无明显关系。
3溜塌。
边坡表层、强风化层内的土体吸水过饱，在重力与渗透压力的作用下，沿坡
面向下产生流塑状溜塌。溜塌多发生在雨季，与边坡坡度无关。
4.纵裂。
路肩部常因机械碾压不到，填土达不到要求的密实度，后期沉降量相对较大，
加之路肩临空，对大气风化作用特别敏感，干湿交替频繁，肩部土体收缩远大于
堤身，故在路肩上常发生顺路线方向的开裂，形成数十米至上百米的张开裂缝，
缝宽约2～4m，大多距路肩外缘0.5～1.0m。
5.坍肩。
路堤肩部土体压实不够，又处于两面临空部位，易受风化作用影响而导致强
度衰减。当有雨水渗入时，特别是当有路肩纵向裂缝出现时，在汽车动荷载作用
下，很容易发生路肩坍塌。塌壁高多在1.0m以内，严重者可大于1.0m，常发生
在雨季。
2.3 膨胀土路基常用处理方式
2.3.1 换填
即将膨胀土换成工程性质较好的土质，换填深度应根据膨胀土胀缩性的强弱
和当地的气候条件确定。换土是膨胀土路基处理方法中最简单有效的方法。在一
定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响，该深度称之为临界深度，
该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同，各地膨
胀土的临界深度和临界含水量也有所不同，换土深度要考虑受地面降水的影响而
使土体含水量急剧变化的深度，基本上在1～2m，即强膨胀土为2m，中弱膨胀
土为1～1.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。换土一般适用于
小面积换土，对于土源紧张的膨胀上地区而言，在道路工程中大面积、大体积换
土是不切实际的[2]。
2.3.2 湿度控制
由于膨胀土路基具有显著吸水膨胀和失水收缩的特性，因此，首先应考虑尽
可能对路基边坡和路肩土体采取保湿防渗措施，防止土体干缩湿胀而导致路基强
度下降。湿度控制包括预湿和保持含水量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化而
引起的胀缩变形，尽量减少路基含水量受外界大气的影响，需在施工中采取一定
的措施。如利用土工布和粘土将膨胀土路基进行包封，避免膨胀土与外界大气有
接触，尽量减少膨胀土内部的湿度变化。
2.3.3 改性处理
目前，国内外普遍采用石灰、粉煤灰、水泥等进行改良处治，亦可用其中的
两种或三种进行综合处治。其中最常用的方法是掺石灰改良。石灰的固化作用是
通过离子交换，次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸
钙、硅酸等新矿物而显现出来的。采用掺石灰改性膨胀土，石灰剂量为4%～l2%，
掺石灰改性后应达到胀缩总率小于0.7，以接近零为最佳，根据不同路段膨胀土
的具体情况，通过试验确定具体的掺灰率。另外，国内外也采用了一些化学外掺
剂，如氢氧化钠、碳酸钠等。通常在加入外掺剂后，土的性能可得到较大改善，
膨胀量与膨胀用力有不同程度的减小，并且在强度上有所提高。
2.3.4 边坡防护与加固
对于膨胀土边坡，必须采取有效措施进行防护和加固。常用的防护和加固方
式有：一种是土工格栅。充分利用土工网格的抗拉强度、土与网格的相互咬合摩
擦作用对边坡进行加固。另一种是边坡支挡结构。
常用的边坡支挡结构有：
⑴网格式加筋土挡土结构稳定膨胀土边坡；
⑴用土钉墙处理膨胀土路堑边坡；
⑴十字形锚杆骨架护坡和梁形锚杆骨架护坡。
2.4 膨胀土对道路的危害
我国过去修建的路基一般等级较低，膨胀土灾害问题不太突出。但是，随着
近年来高等级路基的兴建，不少地区都遇到了膨胀土施工问题，许多新建路基在
施工—过程中就开始出现各种变形病害，有的地段土基一边施工开挖，一边溜塌、
坍滑，有的地段土基刚刚施工建成，则出现整段土基吸水膨胀软化，地基表层膨
胀，导致无法铺筑路面等。这种从施工开始就病害不断的膨胀土，如果处理不好，
将会造成严重的经济损失，严重影响行车安全。由于膨胀土的这种特殊工程性，
易使这些地区的工程建筑，特别是公路和铁路遭受严重的破坏，造成巨大的经济
损失。因而日益引起政府有关部门和学术界、工程界的高度重视。