第十四講膨脹土的特性與處治主講教師：王琛艷《工程巖土》在線開放課程學(xué)習(xí)內(nèi)容一膨脹土的特征二膨脹土的處治方法一、膨脹土的特征

1、膨脹土的概念。膨脹土是一種富含親水性粘土礦物，并且隨含水量增減，體積發(fā)生顯著脹縮變形的高塑性粘土。

（1）膨脹土多為灰白、棕黃、棕紅、褐色等，顆粒成分以粘粒為主，含量在35％-50％以上，粉粒次之，砂粒很少。粘粒的礦構(gòu)成分多為蒙脫石和伊利石，這些粘土顆粒比表面積大，有較強的表面能，呈現(xiàn)強親水性。二者吸水后強烈膨脹，失水后收縮，長期反復(fù)多次脹縮，強度衰減，可能導(dǎo)致工程建筑物開裂、下沉、失穩(wěn)破壞。

（2）天然狀態(tài)下，膨脹土結(jié)構(gòu)緊密、孔隙比小，干密度達1.6~1.8g／cm3；塑性指數(shù)為18~23，天然含水量接近塑限，一般為18％~26％，土體處于堅硬或硬塑狀態(tài)，有時被誤認(rèn)為良好地基。2、膨脹土的工程性質(zhì)3．裂隙發(fā)育。膨脹土中裂隙發(fā)育，是不同于其他土的典型特征，膨脹土裂隙可分為原生裂隙和次生裂隙兩類。原生裂隙多閉合，裂面光滑，常有蠟狀光澤，次生裂隙以風(fēng)化裂隙為主，在水的淋濾作用下，裂面附近蒙脫石含量增高，呈白色，構(gòu)成膨脹土中的軟弱面，膨脹土邊坡失穩(wěn)滑動常沿灰白色軟弱面發(fā)生。

膨脹土的裂隙4．天然狀態(tài)下膨脹土抗剪強度和彈性模量比較高，但遇水后強度顯著降低，凝聚力一般小于0.05MPa，有的c值接近于零，Φ值從幾度到十幾度。5．超固結(jié)性。超固結(jié)性是指膨脹土在歷史上曾受到過比現(xiàn)在的上覆自重壓力更大的壓力，因而孔隙比小，壓縮性低，一旦被開挖外露，卸荷回彈，產(chǎn)生裂隙，遇水膨脹，強度降低，造成破壞。6.強烈脹縮性。膨脹土對水及其敏感，表現(xiàn)為遇水急劇膨脹，失水明顯收縮。在天然狀態(tài)下，膨脹土吸水膨脹量為23%以上；在干燥狀態(tài)下，吸水膨脹量為40%以上；失水收縮率達50%以上。（1）膨脹土用作路基填料由于膨脹土具有很高的粘聚性，當(dāng)含水量較大時，一經(jīng)施工機械攪動，將粘結(jié)成塑性很高的巨大團塊，很難晾干。隨著水分的逐漸散失，土塊的力學(xué)強度逐步增大，從而使土塊堅硬,難于擊碎、壓實。如果含水量高的膨脹土直接被用作路基填料，將會增加施工難度，延長工期，并且質(zhì)量難以保證。膨脹土路基遇雨水浸泡后，土體膨脹，輕者表面出現(xiàn)厚10cm左右的蓬松層，重則在50-80cm深度范圍內(nèi)形成“橡皮泥”。在干燥季節(jié)，土體將嚴(yán)重干縮龜裂,雨水通過裂縫灌入土體，使土體深度膨脹濕軟，喪失承載能力。路基將嚴(yán)重的崩解，局部坍塌、隆起或裂縫。3、膨脹土對公路工程的危害（2）膨脹土用作各種穩(wěn)定土材料膨脹土用作穩(wěn)定土基層材料時，若遇陰雨或積雪，路面積水通過裂縫灌入土基，經(jīng)過行車碾壓，路面就會出現(xiàn)翻漿沉陷，最終導(dǎo)致路面崩潰。同時膨脹土的高粘聚性決定膨脹土在通常情況下以堅硬的塊狀存在，碾壓成型后，這些膨脹土小碎塊，遇水后會迅速膨脹崩解，從而使基層表面出現(xiàn)大量的泥漿小坑窩，經(jīng)過車輪荷載的反復(fù)作用，路面將出現(xiàn)車轍、網(wǎng)裂或龜裂，最終導(dǎo)致路面破壞。二、膨脹土的處治1.膨脹土路基處理2.膨脹土邊坡處理（三）膨脹土病害的防治措施1.膨脹土路基處理（1）填高不足1米的路堤，必須換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實。（2）使用膨脹土作填料時，為增加其穩(wěn)定性，采用石灰處治，石灰劑量范圍10%-12%，要求摻灰處理后的膨脹土，其脹縮總率接近零為佳。采用土工織物處理路基（三）膨脹土病害的防治措施（3）路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層，必要時須鋪一層土工布，從而形成包心填方。

（4）路塹邊坡不要一次挖到設(shè)計線，沿邊坡予留厚度30-50cm一層，待路塹挖完后，再削去予留部分，并以漿砌花格網(wǎng)護坡封閉。（5）施工時應(yīng)避開雨季作業(yè)、路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時間不宜間隔太久。路堤、路塹邊坡按設(shè)計修整后，應(yīng)立即漿砌護墻、護坡，防止雨水侵蝕。2.膨脹土邊坡處理（3）骨架護坡：采用漿砌片石方形及拱形骨架護坡，骨架內(nèi)植草效更好。（4）支擋措施：采用抗滑檔墻、抗滑樁、