一、問(wèn)題的提出
膨脹土是指粘粒成份主要由強(qiáng)條水性礦物質(zhì)組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。在我省陜南地區(qū)分布較為廣泛。在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路施工圖設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)該地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)出露的地層主要為膨脹土，該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復(fù)變形的性質(zhì)，對(duì)路基的破壞作用不可低估，并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。為了保證道路在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達(dá)到安全.舒適行車(chē)的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問(wèn)題。所以，膨脹土的處理是本工程的重要課題。
二、膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)分析
膨脹土按粘土礦物分類(lèi)，可以歸納為兩大類(lèi)：一類(lèi)以蒙脫石為主，另一類(lèi)以伊力土和高嶺土為主。蒙脫石粘土在含水量增加時(shí)出現(xiàn)膨脹，而伊力土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，分析概述如下：
1．含水量
膨脹土具有很高的膨脹潛勢(shì)，這與它含水量的大小及變化有關(guān)。如果其含水量保持不變，則不會(huì)有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構(gòu)造物不會(huì)遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會(huì)產(chǎn)生垂直和水平兩個(gè)方向的體積膨脹。含水量的輕微變化，僅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨脹。在安康地區(qū)，膨脹土對(duì)人們的危害較大，建造在膨脹土上的地板，在雨季來(lái)臨時(shí)，土中含水量增加引起的地板翹起開(kāi)裂屢見(jiàn)不鮮。
一般來(lái)講，很干的粘土表示有危險(xiǎn)。這類(lèi)粘土能吸收很多的水，其結(jié)果是對(duì)結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。反之，比較潮濕的粘土，由于大部分膨脹已經(jīng)完成，進(jìn)一步膨脹將不會(huì)很大。但應(yīng)注意的是，潮濕的粘土，在水位下降或其它的條件變化時(shí)，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。
2．干容重
粘土的干容重與其天然含水量是息息相關(guān)的，干容重是膨脹土的另一重要指標(biāo)。γ=18.0KN/m³的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢(shì)。在安康地區(qū)，人們對(duì)這種土的評(píng)語(yǔ)是“硬的象石頭”。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問(wèn)題。
3．力學(xué)性質(zhì)
在工程地質(zhì)中，這種粘土的膨脹現(xiàn)象很普遍，我們通過(guò)土工實(shí)驗(yàn)，得出粘土的力學(xué)指標(biāo)，以供土質(zhì)力學(xué)上的計(jì)算。通常對(duì)膨脹土的力學(xué)分析，主要是對(duì)其膨脹潛勢(shì)和膨脹壓力的研究后得出的。
Ⅰ.膨脹潛勢(shì)
膨脹潛勢(shì)：簡(jiǎn)單的講，就是在室內(nèi)按AASHO標(biāo)準(zhǔn)壓密實(shí)驗(yàn)，把試樣在最佳含水量時(shí)壓密到最大容重后，使有側(cè)限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測(cè)定的膨脹百分率。膨脹率可以用來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤(rùn)濕程度.潤(rùn)濕的持續(xù)時(shí)間和水分的轉(zhuǎn)移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周?chē)沫h(huán)境條件，是解決膨脹土工程問(wèn)題的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)。
Ⅱ.膨脹力
膨脹力，也就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復(fù)到其初始體積為止所需的壓力。對(duì)某種給定的粘土來(lái)說(shuō)，其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對(duì)于未擾動(dòng)的粘土來(lái)講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時(shí)土的膨脹壓力可以直接用來(lái)論述膨脹特性。
4．土工實(shí)驗(yàn)
為了全面的了解膨脹土的物理及力學(xué)特性，指導(dǎo)安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路路基的施工設(shè)計(jì)，特對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)勘察，并進(jìn)行了一系列土工實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)含水量.干容重等外部及內(nèi)部因素對(duì)膨脹土所產(chǎn)生的力學(xué)變化。以下土工實(shí)驗(yàn)由中國(guó)有色金屬工業(yè)西安勘察設(shè)計(jì)研究院完成.
土工實(shí)驗(yàn)報(bào)告表一
試驗(yàn)編號(hào)土樣編號(hào)鉆孔取土深度（m）含水量ω%天然容重γKN/m³干容重γKN/m孔隙比e孔隙度n%塑性指數(shù)Ip%液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)aMpa壓縮模量EMpa
383Ⅰ—11.025.719.415.50.73942.517.70.040.1511.8
384Ⅰ—22.029.018.114.00.92147.917.50.250.434.5
385Ⅰ—33.023.819.015.40.74642.817.5<00.208.9
386Ⅰ—44.326.118.614.80.81845.018.10.030.1314.3
387Ⅰ—56.025.619.115.20.76543.318.10.010.266.9
388Ⅰ—68.021.520.416.80.60137.516.9<00.0917.4
土工實(shí)驗(yàn)報(bào)告表二
試驗(yàn)編號(hào)土樣編號(hào)鉆孔取土深度（m）各級(jí)壓力下的膨脹率δe0δe50δe100δe200%自由膨脹率δef%膨脹力PeKpa收縮系數(shù)λn
383Ⅰ—11.0-0.78-0.090.571.5464560.48
384Ⅰ—22.0-0.271.272.053.335680.46
385Ⅰ—33.0-2.960.000.581.0046500.35
386Ⅰ—44.3-10.80–5.80–3.01–0.42702180.37
387Ⅰ—56.0-2.150.671.251.7869310.47
388Ⅰ—68.0-3.90-0.670.100.6063940.49
綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個(gè)內(nèi)在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個(gè)非常重要的外在因素。準(zhǔn)確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計(jì)到建造在這個(gè)地基上的路基及構(gòu)造物將會(huì)產(chǎn)生怎樣的變形，從而采取相應(yīng)的地基處理措施。
三、膨脹土路基處理
在對(duì)安康生物科技工業(yè)園區(qū)的道路工程設(shè)計(jì)中，針對(duì)膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)，根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)的詳實(shí)報(bào)告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中采用了綜合處理的思想，并進(jìn)行了針對(duì)性的研究，提出如下措施：
（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(shí)。
（2）使用膨脹土作填料時(shí)，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。
（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(shí)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(jì)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(hù)坡封閉。
（5）路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內(nèi)的含水量不一定相同，原有的密實(shí)度也不禁相同，壓實(shí)時(shí)應(yīng)使其壓實(shí)的均勻.緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺(tái)階，翻松，并檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時(shí)采用適宜的壓實(shí)機(jī)具，將其壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。
（6）施工時(shí)應(yīng)避開(kāi)雨季作業(yè)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)排水。路基開(kāi)挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時(shí)間不宜間隔太久。路堤.路塹邊坡按設(shè)計(jì)修整后，應(yīng)立即漿砌護(hù)墻.護(hù)坡，防止雨水直接侵蝕。
（7）膨脹土地區(qū)路床的強(qiáng)度及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)定.規(guī)范。
四、結(jié)束語(yǔ)
膨脹土是影響道路及其它構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問(wèn)題，應(yīng)著重從影響其物理.力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過(guò)改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。一個(gè)工程有其自身的特點(diǎn)及建設(shè)條件，在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路設(shè)計(jì)中，處理膨脹土的措施正在施工中應(yīng)用，有的措施已顯示出良好效果，有些對(duì)其功效尚需進(jìn)一步實(shí)踐證明。
膨脹土是指粘粒成份主要由強(qiáng)條水性礦物質(zhì)組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。在我省陜南地區(qū)分布較為廣泛。在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路施工圖設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)該地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)出露的地層主要為膨脹土，該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復(fù)變形的性質(zhì)，對(duì)路基的破壞作用不可低估，并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。為了保證道路在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達(dá)到安全.舒適行車(chē)的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問(wèn)題。所以，膨脹土的處理是本工程的重要課題。
二、膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)分析
膨脹土按粘土礦物分類(lèi)，可以歸納為兩大類(lèi)：一類(lèi)以蒙脫石為主，另一類(lèi)以伊力土和高嶺土為主。蒙脫石粘土在含水量增加時(shí)出現(xiàn)膨脹，而伊力土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，分析概述如下：
1．含水量
膨脹土具有很高的膨脹潛勢(shì)，這與它含水量的大小及變化有關(guān)。如果其含水量保持不變，則不會(huì)有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構(gòu)造物不會(huì)遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會(huì)產(chǎn)生垂直和水平兩個(gè)方向的體積膨脹。含水量的輕微變化，僅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨脹。在安康地區(qū)，膨脹土對(duì)人們的危害較大，建造在膨脹土上的地板，在雨季來(lái)臨時(shí)，土中含水量增加引起的地板翹起開(kāi)裂屢見(jiàn)不鮮。
一般來(lái)講，很干的粘土表示有危險(xiǎn)。這類(lèi)粘土能吸收很多的水，其結(jié)果是對(duì)結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。反之，比較潮濕的粘土，由于大部分膨脹已經(jīng)完成，進(jìn)一步膨脹將不會(huì)很大。但應(yīng)注意的是，潮濕的粘土，在水位下降或其它的條件變化時(shí)，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。
2．干容重
粘土的干容重與其天然含水量是息息相關(guān)的，干容重是膨脹土的另一重要指標(biāo)。γ=18.0KN/m³的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢(shì)。在安康地區(qū)，人們對(duì)這種土的評(píng)語(yǔ)是“硬的象石頭”。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問(wèn)題。
3．力學(xué)性質(zhì)
在工程地質(zhì)中，這種粘土的膨脹現(xiàn)象很普遍，我們通過(guò)土工實(shí)驗(yàn)，得出粘土的力學(xué)指標(biāo)，以供土質(zhì)力學(xué)上的計(jì)算。通常對(duì)膨脹土的力學(xué)分析，主要是對(duì)其膨脹潛勢(shì)和膨脹壓力的研究后得出的。
Ⅰ.膨脹潛勢(shì)
膨脹潛勢(shì)：簡(jiǎn)單的講，就是在室內(nèi)按AASHO標(biāo)準(zhǔn)壓密實(shí)驗(yàn)，把試樣在最佳含水量時(shí)壓密到最大容重后，使有側(cè)限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測(cè)定的膨脹百分率。膨脹率可以用來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤(rùn)濕程度.潤(rùn)濕的持續(xù)時(shí)間和水分的轉(zhuǎn)移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周?chē)沫h(huán)境條件，是解決膨脹土工程問(wèn)題的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)。
Ⅱ.膨脹力
膨脹力，也就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復(fù)到其初始體積為止所需的壓力。對(duì)某種給定的粘土來(lái)說(shuō)，其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對(duì)于未擾動(dòng)的粘土來(lái)講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時(shí)土的膨脹壓力可以直接用來(lái)論述膨脹特性。
4．土工實(shí)驗(yàn)
為了全面的了解膨脹土的物理及力學(xué)特性，指導(dǎo)安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路路基的施工設(shè)計(jì)，特對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)勘察，并進(jìn)行了一系列土工實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)含水量.干容重等外部及內(nèi)部因素對(duì)膨脹土所產(chǎn)生的力學(xué)變化。以下土工實(shí)驗(yàn)由中國(guó)有色金屬工業(yè)西安勘察設(shè)計(jì)研究院完成.
土工實(shí)驗(yàn)報(bào)告表一
試驗(yàn)編號(hào)土樣編號(hào)鉆孔取土深度（m）含水量ω%天然容重γKN/m³干容重γKN/m孔隙比e孔隙度n%塑性指數(shù)Ip%液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)aMpa壓縮模量EMpa
383Ⅰ—11.025.719.415.50.73942.517.70.040.1511.8
384Ⅰ—22.029.018.114.00.92147.917.50.250.434.5
385Ⅰ—33.023.819.015.40.74642.817.5<00.208.9
386Ⅰ—44.326.118.614.80.81845.018.10.030.1314.3
387Ⅰ—56.025.619.115.20.76543.318.10.010.266.9
388Ⅰ—68.021.520.416.80.60137.516.9<00.0917.4
土工實(shí)驗(yàn)報(bào)告表二
試驗(yàn)編號(hào)土樣編號(hào)鉆孔取土深度（m）各級(jí)壓力下的膨脹率δe0δe50δe100δe200%自由膨脹率δef%膨脹力PeKpa收縮系數(shù)λn
383Ⅰ—11.0-0.78-0.090.571.5464560.48
384Ⅰ—22.0-0.271.272.053.335680.46
385Ⅰ—33.0-2.960.000.581.0046500.35
386Ⅰ—44.3-10.80–5.80–3.01–0.42702180.37
387Ⅰ—56.0-2.150.671.251.7869310.47
388Ⅰ—68.0-3.90-0.670.100.6063940.49
綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個(gè)內(nèi)在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個(gè)非常重要的外在因素。準(zhǔn)確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計(jì)到建造在這個(gè)地基上的路基及構(gòu)造物將會(huì)產(chǎn)生怎樣的變形，從而采取相應(yīng)的地基處理措施。
三、膨脹土路基處理
在對(duì)安康生物科技工業(yè)園區(qū)的道路工程設(shè)計(jì)中，針對(duì)膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)，根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)的詳實(shí)報(bào)告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中采用了綜合處理的思想，并進(jìn)行了針對(duì)性的研究，提出如下措施：
（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(shí)。
（2）使用膨脹土作填料時(shí)，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。
（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(shí)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(jì)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(hù)坡封閉。
（5）路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內(nèi)的含水量不一定相同，原有的密實(shí)度也不禁相同，壓實(shí)時(shí)應(yīng)使其壓實(shí)的均勻.緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺(tái)階，翻松，并檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時(shí)采用適宜的壓實(shí)機(jī)具，將其壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。
（6）施工時(shí)應(yīng)避開(kāi)雨季作業(yè)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)排水。路基開(kāi)挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時(shí)間不宜間隔太久。路堤.路塹邊坡按設(shè)計(jì)修整后，應(yīng)立即漿砌護(hù)墻.護(hù)坡，防止雨水直接侵蝕。
（7）膨脹土地區(qū)路床的強(qiáng)度及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)定.規(guī)范。
四、結(jié)束語(yǔ)
膨脹土是影響道路及其它構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問(wèn)題，應(yīng)著重從影響其物理.力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過(guò)改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。一個(gè)工程有其自身的特點(diǎn)及建設(shè)條件，在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路設(shè)計(jì)中，處理膨脹土的措施正在施工中應(yīng)用，有的措施已顯示出良好效果，有些對(duì)其功效尚需進(jìn)一步實(shí)踐證明。
