蔫 蟊 赫
正程科学
５ ９
对膨胀土地基性质和处理方法的探讨
欧 阳顺 ，孙 墨，许昊东
（ 中国矿业大学资源 与地球 科学学 院，江苏 徐州 ２ １０ ） ２０８
摘 要 膨 胀土是具有 显著胀缩 性的一种 多裂隙 的黏性土 ，其 常给工程 建设带来严 重破坏 。从对膨胀 土的地基杼 陛分析人 手 ，对 膨胀土地基 的常用处 理方法进行 探讨 ，对解 决膨胀土地 基和路基 问题具有 一定借鉴作 用 。
关键 词 膨胀土 ；地 基性质 ；处理方法
中图 分 类号 Ｔ ４ １ 文献 标 识码 Ａ Ｕ７ 文章 编号 １７— ６ １（ １） １０ ５— ｌ ６３９ ７一 ０００ －０９ ０ ２ ５
膨胀土是一种结构性不稳定 的高塑性黏土 ， 也是典型 的非饱和土。 建设者 如果 对膨胀土地基 不够 了解 ，在设 计施工 中没 有采取必要 的措 施 ，就会给建筑物带来 危害 ，据不完全统计 ， 全世界每年因膨胀 土地基 造成的损失在５亿美元 以上 ，而又因为其存在不易觉察 陛，所以人们称 Ｏ 其为 “ 隐藏 的灾害” 。我 国是多膨胀土 国家 ，膨胀土广泛 分布于滇 、 贵 、黔、冀 、鲁 、豫 、晋、川 、陕 、皖等ｌ 多个省市 自治区 。 ２ 世纪 Ｏ 从 Ｏ ５ 年代便对膨胀土开展 了较为系统的研究 ， Ｏ Ｏ ７ 年代起开始有组织有计划 的在全 国范围内开展大规模的膨胀土科学实验研究工作。随着我 国全面 建设 小康社会步伐 的加快 ，很多地 建工程开始 向膨胀 土地 区营运 和修 建 ，对膨胀土地基的研究成为当前岩土工作者必须的工作。
应在 于控制含水量对地基 的影响 ，从而分化出两条主要路基 处理思路 ： ① 隔水 ，采取防水措施 ，阻断外界供水途径 ，彻底阻断膨胀 土的渗水路 径 。②换土 ， 通过换填非膨胀土或采取土体改 良的方法改变路基土的工 程 眭质。
２１ 防水排水措施 ． 由于膨胀土具有显著的吸水膨胀软化和失水收缩硬裂 的特点 ，所以
１ 膨胀 土地 基特 性 膨胀土是一种其粘料成分主要 由强亲水性矿物组成的高塑性黏土， 常见的矿物成分有蒙脱 石、高岭石和伊利石 等。膨胀土多呈现坚硬或硬 塑状态 ， 强度一般较高 ， 具有吸水膨胀、失水 收缩和反复胀缩变形 ， 浸 水后强度衰减 ， 干缩裂隙发育的特征。
１１膨胀 性 ．
加强防水排 水措施对于路基处理至关重要 。在结合当地季节气候条件的 前搪睛 况下 ，分析降雨量 的变化规律 ，在路基建设范 围内的适当而必要 的地理位置修筑边沟、截水 沟、排水沟和急流槽等疏水排水构造物。同 时 ，为了防止排水过
程中存在 的大量水流下渗现象 ，应该在排水构造物 旁边设置防止水量下渗的防水材料 ，以确保地表水顺利彻底地排出 ， 保 证路基的安全。在地 下水发育地区 ， 应设置渗水盲沟和支撑渗 沟等 ，尽 量减少地下水对路基安全的不良影响 。
２２ 土 体 改 良或 置 换 ．
蒙脱石和伊利石是组成我国的膨胀土主要 的成分 ，这两种强吸水性 的矿物遇水膨胀后对其上部 的建筑物产生相 当的破坏 ，对重量轻 、整体 性较差、基 础埋置较浅的１ ３ — 层建筑物产生的危害尤甚 。膨胀土受水浸 湿后膨胀 ，产生很大是上举力 ，引起 房屋上升 ，而膨胀土上层 的含水量 又是四季循环变化的，小范围内含水量和重力密度的不均匀使上不建筑 物产生不均匀沉降。膨胀土的膨胀性可 以用 自由膨胀率来表示 ，自由膨 胀 率大于 １０ ０ ％的为强膨胀性土 ，小 于４ ％的则 为非膨胀性土 ， 于二 ０ 介 者之间的为中等膨胀性土。压力 的变化是膨胀土又一 主要 的外在因素 ， 同样条件下，基底压力越大则 土的膨胀率越低。在我 国膨胀土多沉积于 第三纪 ，系陆相沉积土 ， 在漫长 的地质历史中承受 了巨大的上覆压力 ， 处于超 固结状态 ，因此在一般情况下 ，膨胀土压缩性较低 ，强度较高 ， 在施工中易被误认为建筑性能 良好的地基 ，而这种错误的认识会给工程 施工带来很大 的影响 ，特别是在地下工程施工 中 （ 如巷道、隧道、洞室 等 ），卸荷后 的膨胀土抗 压强度有明显的降低 ，巷道顶部土体 变形垮落 现象严重 。
１２ 结构 性 ．
在膨胀土 中掺人石灰或粉煤灰对土体改 良具有 显著效果 。通常生石 灰是理想的路基膨胀土改 良试剂 ，石灰价格低廉 ，来源广泛 ，在江苏省 高速公路建设 中得到 了广泛应用并取得 了良好的改良效果 。在膨胀土体 中掺人一定量 的石灰粉便可消除其膨胀性 ，使其达到路基 的强度要求 ， 为了保障石灰改 良膨胀土的效果 ，需根据施工现场膨胀土特点选择合适 的石灰掺入方法 、掺入时机和碾压机械组合工艺 ，掺灰 时应尽量保证石 灰和土料搅拌均匀 。而应用石灰和粉煤灰二者改良膨胀土 ，则可以有效 提高土 的强度和稳定性达到要求更高的地基要求 。换土法即将 影响地基 安全 的膨胀土挖除 ， 用非膨胀粘性土或粗 粒土换填 ，换填厚度主要依据 因降雨而引起 的土体含水率急剧变化带的深度确定 。
２３ 其 他 方 法 ． ． 、
．
工程建设 中，可能有前途或者在工程中使用过的膨胀土处理方法还 有 ：桩 基础法 ，挤密法
，夯实法 ，温度控制法 ，有 机化 合物改 良剂法 等 。桩基础法通过在膨胀土地基中打桩穿透膨胀土层 ， 将载荷传递到膨 胀土层 以下 。温度控制 法常采用 预留保护层 、控制 临界湿度等施 工工 艺。有机化合物改 良剂法是通过利用有机化合物作为表 面活性剂 ，使膨 胀土变亲水性表面为疏水性表面 ，从而减弱膨胀土的胀缩特 陛。 ３ 结 束语 水分的运移是导致膨胀土地基变形的罪魁祸首 ， 在对场地膨胀土的 胀缩等级做 出判断之后 ， 要掌握 当地 的季节循环 的气候条件 ，特别是降 雨量 ，结合施工材料 、施工条件 、工程地质 条件等 因素 ，对膨胀土地基 在 １年以后的变形量和变性特征做出评估 ，同时参考膨胀土地基 之上 的 ０ 建筑物的容许变形值及建筑物 的结构对不均匀沉降 的适应能力进行 区别 对待 。从而得出贴合实 际的膨胀土地基处理方案 。膨胀土地基处理本着
裂隙发育是膨胀土结构的重要特征 ，因此膨胀土又称裂 隙粘土 。膨 胀 土普遍发育着各种形态裂隙 ，按其成 因可分为原生裂隙和次生裂隙 。 从开挖的地基基槽 面观察 ，常见 的裂缝有竖向 、斜向和水平三种 ； 从地 貌上看 ， 膨胀土表面布满了不规则 的网状裂缝 ，多呈现张开的楔形将膨 胀土分割成各种几何形态 的块体 。密布的裂隙使得雨水能够顺利的到达 膨胀 土体 中，使其膨胀 ， 而大大恶化了土体 的工程性质 ，这无 疑进一 从 步增加 了土体膨胀的可能性 。在雨季 ，许多地 区的边坡 因被水浸泡后呈 现软塑状态，在重力作用下常出现滑坡、崩塌等地质灾害。
．
因地制宜、区别对待的原则，根据当地膨胀土胀缩等级、气候条件、工
程地质条件和建筑类型的不同 ， 采取相应 的措施。
参考 文 献
［ 王宝 田， 海． 土的改 良技术 与工程应 用［ ． １ ］ 张福 膨胀 Ｍ］ 北京： 学出版社 ， ０． 科 ２ ９ ０
２ 膨胀 土 地基 处理 膨胀土 的自身性质决定了其 自 身体积很容易受到外界含水量 的变化 的影响。通常膨胀土 的湿度具有与环境保持一致的潜势 。也就是说 ，如
果膨胀土的 自 身含水量低于外界环境含水量 ， 将通过 吸收水分 的方式 其 与环境湿度保持平衡 ， 而使其 自 从 身体积大幅膨胀 ，导致地面相应的具 有抬升的趋势 ；反而言之 ， 如果膨胀土的含水量 高于外界环境湿度 ， 则 其会排出水分 以趋于环境湿度 ， 自 身体积因而缩减 ，地面相应降低。针 对膨胀土的胀缩性质与含水量直接相关的特点 ， 膨胀土地基处理的重点
［耿 建彬膨 胀 土地 区地裂
的形成发 育及其 危害 防治［． ２ 】 Ｊ岩士工 程技术 ， ９． 】 １ ８ ９ ［】 洪． ３ 刘特 工程建 设 中膨胀土 问题［ ． Ｍ］ 北京： 中国建筑工 业 出版 社， ９ ． １ ７ ９
作者简介
院地质工程 专业在 读 。
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欧 阳顺 （ ９９ ），男 ，湖南耒 阳人 ，中 国矿 业大学 资源与 地球科 学学 １８ 一
蔫 蟊 赫
正程科学
５ ９
对膨胀土地基性质和处理方法的探讨
欧 阳顺 ，孙 墨，许昊东
（ 中国矿业大学资源 与地球 科学学 院，江苏 徐州 ２ １０ ） ２０８
摘 要 膨 胀土是具有 显著胀缩 性的一种 多裂隙 的黏性土 ，其 常给工程 建设带来严 重破坏 。从对膨胀 土的地基杼 陛分析人 手 ，对 膨胀土地基 的常用处 理方法进行 探讨 ，对解 决膨胀土地 基和路基 问题具有 一定借鉴作 用 。
关键 词 膨胀土 ；地 基性质 ；处理方法
中图 分 类号 Ｔ ４ １ 文献 标 识码 Ａ Ｕ７ 文章 编号 １７— ６ １（ １） １０ ５— ｌ ６３９ ７一 ０００ －０９ ０ ２ ５
膨胀土是一种结构性不稳定 的高塑性黏土 ， 也是典型 的非饱和土。 建设者 如果 对膨胀土地基 不够 了解 ，在设 计施工 中没 有采取必要 的措 施 ，就会给建筑物带来 危害 ，据不完全统计 ， 全世界每年因膨胀 土地基 造成的损失在５亿美元 以上 ，而又因为其存在不易觉察 陛，所以人们称 Ｏ 其为 “ 隐藏 的灾害” 。我 国是多膨胀土 国家 ，膨胀土广泛 分布于滇 、 贵 、黔、冀 、鲁 、豫 、晋、川 、陕 、皖等ｌ 多个省市 自治区 。 ２ 世纪 Ｏ 从 Ｏ ５ 年代便对膨胀土开展 了较为系统的研究 ， Ｏ Ｏ ７ 年代起开始有组织有计划 的在全 国范围内开展大规模的膨胀土科学实验研究工作。随着我 国全面 建设 小康社会步伐 的加快 ，很多地 建工程开始 向膨胀 土地 区营运 和修 建 ，对膨胀土地基的研究成为当前岩土工作者必须的工作。
应在 于控制含水量对地基 的影响 ，从而分化出两条主要路基 处理思路 ： ① 隔水 ，采取防水措施 ，阻断外界供水途径 ，彻底阻断膨胀 土的渗水路 径 。②换土 ， 通过换填非膨胀土或采取土体改 良的方法改变路基土的工 程 眭质。
２１ 防水排水措施 ． 由于膨胀土具有显著的吸水膨胀软化和失水收缩硬裂 的特点 ，所以
１ 膨胀 土地 基特 性 膨胀土是一种其粘料成分主要 由强亲水性矿物组成的高塑性黏土， 常见的矿物成分有蒙脱 石、高岭石和伊利石 等。膨胀土多呈现坚硬或硬 塑状态 ， 强度一般较高 ， 具有吸水膨胀、失水 收缩和反复胀缩变形 ， 浸 水后强度衰减 ， 干缩裂隙发育的特征。
１１膨胀 性 ．
加强防水排 水措施对于路基处理至关重要 。在结合当地季节气候条件的 前搪睛 况下 ，分析降雨量 的变化规律 ，在路基建设范 围内的适当而必要 的地理位置修筑边沟、截水 沟、排水沟和急流槽等疏水排水构造物。同 时 ，为了防止排水过
程中存在 的大量水流下渗现象 ，应该在排水构造物 旁边设置防止水量下渗的防水材料 ，以确保地表水顺利彻底地排出 ， 保 证路基的安全。在地 下水发育地区 ， 应设置渗水盲沟和支撑渗 沟等 ，尽 量减少地下水对路基安全的不良影响 。
２２ 土 体 改 良或 置 换 ．
蒙脱石和伊利石是组成我国的膨胀土主要 的成分 ，这两种强吸水性 的矿物遇水膨胀后对其上部 的建筑物产生相 当的破坏 ，对重量轻 、整体 性较差、基 础埋置较浅的１ ３ — 层建筑物产生的危害尤甚 。膨胀土受水浸 湿后膨胀 ，产生很大是上举力 ，引起 房屋上升 ，而膨胀土上层 的含水量 又是四季循环变化的，小范围内含水量和重力密度的不均匀使上不建筑 物产生不均匀沉降。膨胀土的膨胀性可 以用 自由膨胀率来表示 ，自由膨 胀 率大于 １０ ０ ％的为强膨胀性土 ，小 于４ ％的则 为非膨胀性土 ， 于二 ０ 介 者之间的为中等膨胀性土。压力 的变化是膨胀土又一 主要 的外在因素 ， 同样条件下，基底压力越大则 土的膨胀率越低。在我 国膨胀土多沉积于 第三纪 ，系陆相沉积土 ， 在漫长 的地质历史中承受 了巨大的上覆压力 ， 处于超 固结状态 ，因此在一般情况下 ，膨胀土压缩性较低 ，强度较高 ， 在施工中易被误认为建筑性能 良好的地基 ，而这种错误的认识会给工程 施工带来很大 的影响 ，特别是在地下工程施工 中 （ 如巷道、隧道、洞室 等 ），卸荷后 的膨胀土抗 压强度有明显的降低 ，巷道顶部土体 变形垮落 现象严重 。
１２ 结构 性 ．
在膨胀土 中掺人石灰或粉煤灰对土体改 良具有 显著效果 。通常生石 灰是理想的路基膨胀土改 良试剂 ，石灰价格低廉 ，来源广泛 ，在江苏省 高速公路建设 中得到 了广泛应用并取得 了良好的改良效果 。在膨胀土体 中掺人一定量 的石灰粉便可消除其膨胀性 ，使其达到路基 的强度要求 ， 为了保障石灰改 良膨胀土的效果 ，需根据施工现场膨胀土特点选择合适 的石灰掺入方法 、掺入时机和碾压机械组合工艺 ，掺灰 时应尽量保证石 灰和土料搅拌均匀 。而应用石灰和粉煤灰二者改良膨胀土 ，则可以有效 提高土 的强度和稳定性达到要求更高的地基要求 。换土法即将 影响地基 安全 的膨胀土挖除 ， 用非膨胀粘性土或粗 粒土换填 ，换填厚度主要依据 因降雨而引起 的土体含水率急剧变化带的深度确定 。
２３ 其 他 方 法 ． ． 、
．
工程建设 中，可能有前途或者在工程中使用过的膨胀土处理方法还 有 ：桩 基础法 ，挤密法
，夯实法 ，温度控制法 ，有 机化 合物改 良剂法 等 。桩基础法通过在膨胀土地基中打桩穿透膨胀土层 ， 将载荷传递到膨 胀土层 以下 。温度控制 法常采用 预留保护层 、控制 临界湿度等施 工工 艺。有机化合物改 良剂法是通过利用有机化合物作为表 面活性剂 ，使膨 胀土变亲水性表面为疏水性表面 ，从而减弱膨胀土的胀缩特 陛。 ３ 结 束语 水分的运移是导致膨胀土地基变形的罪魁祸首 ， 在对场地膨胀土的 胀缩等级做 出判断之后 ， 要掌握 当地 的季节循环 的气候条件 ，特别是降 雨量 ，结合施工材料 、施工条件 、工程地质 条件等 因素 ，对膨胀土地基 在 １年以后的变形量和变性特征做出评估 ，同时参考膨胀土地基 之上 的 ０ 建筑物的容许变形值及建筑物 的结构对不均匀沉降 的适应能力进行 区别 对待 。从而得出贴合实 际的膨胀土地基处理方案 。膨胀土地基处理本着
裂隙发育是膨胀土结构的重要特征 ，因此膨胀土又称裂 隙粘土 。膨 胀 土普遍发育着各种形态裂隙 ，按其成 因可分为原生裂隙和次生裂隙 。 从开挖的地基基槽 面观察 ，常见 的裂缝有竖向 、斜向和水平三种 ； 从地 貌上看 ， 膨胀土表面布满了不规则 的网状裂缝 ，多呈现张开的楔形将膨 胀土分割成各种几何形态 的块体 。密布的裂隙使得雨水能够顺利的到达 膨胀 土体 中，使其膨胀 ， 而大大恶化了土体 的工程性质 ，这无 疑进一 从 步增加 了土体膨胀的可能性 。在雨季 ，许多地 区的边坡 因被水浸泡后呈 现软塑状态，在重力作用下常出现滑坡、崩塌等地质灾害。
．
因地制宜、区别对待的原则，根据当地膨胀土胀缩等级、气候条件、工
程地质条件和建筑类型的不同 ， 采取相应 的措施。
参考 文 献
［ 王宝 田， 海． 土的改 良技术 与工程应 用［ ． １ ］ 张福 膨胀 Ｍ］ 北京： 学出版社 ， ０． 科 ２ ９ ０
２ 膨胀 土 地基 处理 膨胀土 的自身性质决定了其 自 身体积很容易受到外界含水量 的变化 的影响。通常膨胀土 的湿度具有与环境保持一致的潜势 。也就是说 ，如
果膨胀土的 自 身含水量低于外界环境含水量 ， 将通过 吸收水分 的方式 其 与环境湿度保持平衡 ， 而使其 自 从 身体积大幅膨胀 ，导致地面相应的具 有抬升的趋势 ；反而言之 ， 如果膨胀土的含水量 高于外界环境湿度 ， 则 其会排出水分 以趋于环境湿度 ， 自 身体积因而缩减 ，地面相应降低。针 对膨胀土的胀缩性质与含水量直接相关的特点 ， 膨胀土地基处理的重点
［耿 建彬膨 胀 土地 区地裂
的形成发 育及其 危害 防治［． ２ 】 Ｊ岩士工 程技术 ， ９． 】 １ ８ ９ ［】 洪． ３ 刘特 工程建 设 中膨胀土 问题［ ． Ｍ］ 北京： 中国建筑工 业 出版 社， ９ ． １ ７ ９
作者简介
院地质工程 专业在 读 。
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欧 阳顺 （ ９９ ），男 ，湖南耒 阳人 ，中 国矿 业大学 资源与 地球科 学学 １８ 一