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  • 膨胀岩土

    膨胀岩土又叫胀缩土是一种特殊土,它是在地质作用下形成的一种主要由亲水性强的粘土矿物组成的多裂隙并具有显著膨胀性的地质体。由于其在土体中杂乱分布的裂隙及反复胀缩变形造成强度衰减的特性,所以常常给人类的工程建筑带来严重破坏,造成许多地质灾害。美国工程界称膨胀土是“隐藏的灾害”。日本工程界称膨胀土是“难对付的土”、“问题多的土”。我国膨胀土造成的灾害更是触目惊心,我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2以上,公路工程中因膨胀土发生的边坡失稳、路基变形、路面破坏、构造物开裂、倒塌等公路病害造成的经济损失也是十分巨大的。因此,研究膨胀土的工程性质,切实做好其工程勘察、设计与施工是确保工程建设质量的关键,忽视其中任何一个环节都将给工程带来隐患。

    编辑摘要

    目录

    研究历史/膨胀岩土 编辑

    膨胀岩土 膨胀岩土

    对膨胀土的研究,始于20世纪50年代,重点是两个方面:其一,对建造在膨胀土地基上的建筑物、构筑物的变形和破坏事故进行分析,提出地基加固处理和建筑物修复的措施;其二,对膨胀土的成分、结构和工程性质进行研究,以探讨膨胀土的变形机理。

    自1956年第一届国际膨胀土会议以来,已召开了七届膨胀土国际会议。我国铁路部门在上世纪60-70年代的铁路建设中,不断遭遇路堑、路堤的滑塌,特别是焦(作)枝(江)铁路更是病害不断。

    为此70年代后,在全国范围内开展了有组织、有计划的膨胀土研究工作。召开了两次全国性膨胀土地基设计专题研究学术会议,1990年在成都召开了全国首届膨胀土科学研讨会,出版了论文集。李生林等根据大量研究成果,出版了《中国膨胀土工程地质研究》一书,高国瑞在《近代土质学》一书中也对膨胀土的微结构进行了研究。刘特洪则主要根据南水北调中线工程的研究与实践,出版了专著《工程建筑中的膨胀土问题》。建设部1987年发布了国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ 112--87)。交通部出版的《公路路基设计规范》、《公路路基施工技术规程》及《路基》设计手册等,对膨胀土也作出了相应的规定。当前国际上主要将膨胀土的研究纳入非饱和土的研究范畴。重点研究其作为非饱和土的各种特性,如吸力、土一水特征关系、渗透性、体积与强度变化及气候环境的影响等。

    土壤成分/膨胀岩土 编辑

    膨胀土的粘粒成分主要由强亲水性矿物蒙脱石和伊利石组成。在自然条件下,多呈硬塑或坚硬状态,颜色为黄、红、灰白色,裂隙发育,常见光滑面和擦痕。其吸水膨胀、失水收缩并且反复变形的性质,以及土体中杂乱分布的裂隙,对路基、轻型建筑、机场、岸坡及堤坝等都有严重的破坏作用。

    膨胀岩土干时坚硬,遇水软化,在自然条件下多呈坚硬、硬塑状态,结构致密,自由膨胀率一般大于40%,呈棱形土块者常具有胀缩性,棱形土块越小,胀缩性越强。土内分布有裂隙,裂缝发育,方向不规则,常有光滑面和擦痕,裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土。膨胀岩土多为细腻的胶体颗粒组成,断口光滑,土内常包含钙质结核和铁锰结核,呈零星分布,有时也富集成层。

    分布范围/膨胀岩土 编辑

    膨胀岩土相关会议 膨胀岩土相关会议

    膨胀土在世界范围内广泛分布,据统计,其实际分布范围已遍及六大洲约奶多个国家和地区。美国一半的国土面积分布有膨胀土,处理膨胀土危害费用高于震害数倍。世界上典型膨胀土的成因类型大致可归纳为残积、冲积、湖积、洪积、坡积及混合相,个别地区还有冰水成因,其中的残积、冲积、湖积成因分布较普遍。在我国膨胀土也有相当广泛的分布,其成因和分布见表

    多分布在二级及二级以上的阶地、山前丘陵和盆地边缘,地形坡度平缓,无明显的自然陡坎。在流水作用下的水沟水渠,常易崩塌、滑动而淤塞。

    分布在沟谷头部、库岸和路堑边坡上的膨胀土常易出现浅层滑坡,新开挖的路堑、边坡、基槽,旱季常出现剥落,雨季则出现表面滑塌。膨胀土分布地区还有一个特点,即在旱季常出现地裂,长可达数十米至近百米,深数米,雨季闭合。

    土壤分类/膨胀岩土 编辑

    膨胀岩土场地,按地形地貌条件可分为平坦场地和坡地场地。符合下列条件之一者应划为平坦场地:

    1地形坡度小于5°,且同一建筑物范围内局部高差不超过1m;

    2地形坡度大于5°小于14°,与坡肩水平距离大于10m的坡顶地带。

    不符合以上条件的应划为坡地场地。

    地质测绘/膨胀岩土 编辑

    调查

    1查明膨胀岩土的岩性、地质年代、成因、产状、分布以及颜色、节理、裂缝等外观特征;

    2划分地貌单元和场地类型,查明有无浅层滑坡、地裂、冲沟以及微地貌形态和植被情况;

    3调查地表水的排泄和积聚情况以及地下水类型、水位和变化规律;

    4搜集当地降水量、蒸发力、气温、地温、干湿季节、干旱持续时间等气象资料,查明大气影响深度;

    5调查当地建筑经验。

    勘察

    1勘探点宜结合地貌单元和微地貌形态布置;其数量应比非膨胀岩土地区适当增加,其中采取试样的勘探点不应少于全部勘探点的1/2;

    2勘探孔的深度,除应满足基础埋深和附加应力的影响深度外,尚应超过大气影响深度;控制性勘探孔不应小于8m,一般性勘探孔不应小于5m;

    3在大气影响深度内,每个控制性勘探孔均应采取Ⅰ、Ⅱ级土试样,取样间距不应大于1.0m,在大气影响深度以下,取样间距可为1.5~2.0m;一般性勘探孔从地表下1m开始至5m深度内,可取Ⅲ级土试样,测定天然含水量。

    试验

    1自由膨胀率;

    2一定压力下的膨胀率;

    3收缩系数;

    4膨胀力。

    重要的和有特殊要求的工程场地,宜进行现场浸水载荷试验、剪切试验或旁压试验。对膨胀岩应进行粘土矿物成分、体膨胀量和无侧限抗压强度试验。对各向异性的膨胀岩土,应测定其不同方向的膨胀率、膨胀力和收缩系数。

    工程评价/膨胀岩土 编辑

    1对建在膨胀岩土上的建筑物,其基础埋深、地基处理、桩基设计、总平面布置、建筑和结构措施、施工和维护,应符合现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112)的规定;

    2一级工程的地基承载力应采用浸水载荷试验方法确定; 二级工程宜采用浸水载荷试验;三级工程可采用饱和状态下不固结不排水三轴剪切试验计算或根据已有经验确定;

    3对边坡及位于边坡上的工程,应进行稳定性验算;验算时应考虑坡体内含水量变化的影响;均质土可采用圆弧滑动法,有软弱夹层及层状膨胀岩土应按最不利的滑动面验算;具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡,应进行沿裂缝滑动的验算。

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