膨胀土及其工程性质17p
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  • v发布时间:2013-07-04 12:02:04
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  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。它是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特殊土,工程界常称之为灾害性土。
  它的主要特征是:
  ⑴粒度组成中粘粒(<2μm)含量大于30%;
⑵黏土矿物成分中,伊利石-蒙脱石等强亲水性矿物占主导地位;⑶土体湿度增高时,体积膨胀并形成膨胀压力;土体干燥失水时,体积收缩并形成收缩裂缝;
⑷膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生,导致土的强度衰减;⑸属液限大于40%的高塑性土;
⑹属超固结性黏土。
   膨胀土在世界范围内分布极广,遍及六大洲。我国是膨胀土分布最广的国家之一,先后有20多个省区发现有膨胀土。
  近地表的浅层膨胀土不仅裂隙特别发育,而且对气候变化特别敏感,是一种典型的非均匀三相介质。土质干湿效应明显,吸水时,土体膨胀、软化,强度下降;失水后土体收缩,随之产生裂隙。膨胀土的这种胀缩特性,当含水量变化时就会充分显示出来。反复的胀缩导致了膨胀土土体的松散,并在其中形成许多不规则的裂隙,从而为膨胀土表面的进一步风化创造了条件。裂隙的存在破坏了土体的整体性,降低了土体的强度,同时为雨水的侵入和土中水分的蒸发开启了方便之门,于是,天气的变化进一步导致了土中含水量的波动和胀缩现象的反复发生,这进一步导致了裂隙的扩展和向土层深部发展,使该部分土体的强度大为降低,形成风化层。这种风化层的最大深度大致在气候的影响深度范围内,一般在1.5-2.0 m,最大深度可达4.0 m。
   膨胀土的应力历史和广义应力历史决定了膨胀土具有超固结性,沉积的膨胀土在历史上往往经受过上部土层侵蚀的作用形成超固结土。膨胀土由于卸荷作用也能引起土体裂隙的发展,边坡的开挖,对土体产生了卸荷作用,这种卸荷对土中存在隐蔽微裂隙的膨胀土来说,必然会促进裂隙的张开和扩展,尤其是在边坡底部的剪应力集中区域裂隙面的扩展更为严重,这些区域往往是滑动开始发生的部位。卸荷裂隙的扩展与膨胀土的超固结特性密切相关。
   膨胀土的这种胀缩特牲、裂隙性、超固结性是膨胀土的基本特性,一般称之为“三性”,正是由于“三性”复杂的共同作用,使得膨胀土的工程性质极差,而常常对各类工程建设造成巨大的危害。在工程建设中,膨胀土作为建筑物的地基常会引起建筑物的开裂、倾斜而破坏;作为堤坝的建筑材料,可能在堤坝表面产生滑动;作为开挖介质时则可能在开挖体边坡产生滑坡失稳现象。我国铁路部门在总结膨胀土地区修建铁路时,有“逢堑必滑,无堤不塌”的说法。据估算,在八十年代以前,全世界每年因膨胀土造成的损失至少在50亿美元以上,中国每年因膨胀土造成的各类工程建筑物破坏的损失也在数亿元以上。膨胀土对工程建设的危害往往具多发性、反复性和长期潜在性。