膨胀土地基性质与处理方法分析学报

摘要:膨胀土是一种粘土,粘土含有大量亲水性矿物,有一些有利水楔微裂隙结构。并具有显著胀缩特性,在广西和我国海沿岸地区分布较广。为保证道路长时间路基稳定、路面平整度,安全,舒适的安全行车为目的,必须解决因膨胀土而引发了一系列的工程问题。近年来,我国的岩土工程中的膨胀土微观结构特征及其工程特性研究中取得了丰硕的成果,产生的膨胀土工程病害原因给予科学的解释,并提出了一些切实可行的措施。
关键词:膨胀土地基性质处理方法

1、膨胀土的物理性质及力学性质分析

膨胀土是一类结构不稳定的高塑性粘土,其全球分布极广,膨胀土的粘土矿物分类,可分为2类:一类为蒙脱石,另一个伊力士和高岭土为主的土壤。具有裂缝性,扩张性和收缩性及超固结性,对气候变化特别敏感,主要原因是膨胀土颗粒组成的土含量在30%以上,与蒙脱土,伊利石或一个,混合和强亲水性矿物做主要地位。蒙脱石粘土的亲水量增加时出现膨胀,但因为伊力土和高岭土有限膨胀,造成的变化情况,分析总结如下

1.1 含水量

膨胀土地区的地下水多为上层滞水和裂隙水,因而随季节性气候变化,土中水分发生剧烈变化而引起地基不均匀胀开或闭合。在工程建设,建立在水分含量保持不变在粘土结构不受损害所造成的扩张。当土壤水分含量的变化,即产生垂直和水平方向的体积膨胀。水分含量的变化很小,只有1%～2%的量值,是足以引起有害膨胀。在安康地区,膨胀土对人类危害极大,建造在膨胀土的地板在雨季,土壤水分含量增加地板倾斜裂缝造成的经常看见它。一般来说,非常干燥的粘土是危险的。这种黏土可吸收大量的水,其结果是毁灭性的扩展结构。相反,比较潮湿的粘土,因为大多数扩张已经完成,进一步扩大不会大。但应注意的是,潮湿的粘土,地下水位下降或其他条件的变化,可能成为干,显示收缩也不能低估。

1.2 干容重

粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的,干容重是膨胀土的另一重要指标。γ=18.0KN/m3的粘土,通常显示很高的膨胀潜势。在安康地区,人们对这种土的评语是“硬的象石头”。这表明着粘土将不可避免地出现膨胀问题。

1.3 力学性质

在工程地质中,这种粘土的膨胀现象很普遍,我们通过土工实验,得出粘土的力学指标,以供土质力学上的计算。通常对膨胀土的力学分析,主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。
(1)膨胀势:简单的说,在根据AASHO标准击实试验,试样在最佳含水量的压实密度最大,使横向限制的样品在一定的负荷,测定浸水后膨胀率。膨胀率可以用来预测结构的最大扩张潜力。规模的扩大主要取决于环境条件,如润湿润湿程度。时间和水分传输模式。因此,在建设,改性膨胀土周围的环境条件,是解决膨胀土工程问题为起点。(2)膨胀力:膨胀力,也是膨胀压力。通俗的讲,就是试样本最大膨胀后,加上负载返回其初始体积到所需的压力。对于一个给定的黏土,膨胀的压力是不变的,它只与干密度的变化。因此,膨胀力,可以作为一个衡量粘土膨胀特性的规模。对原状土,干容重原位土壤特性。所以原位干容重土壤膨胀压力可以直接用来讨论膨胀特性

2、膨胀土路基处理方法

针对膨胀土的工程特性与膨胀土地基的病害,要考虑工程的经济性,对膨胀土可采用多种处理方法,一般可分为膨胀土性质改良法、保湿法及换土法三类。膨胀上性质改良法是改变膨胀土的亲水性、热敏性和胀缩性的方法,包括机械改良法 (又称夯实法)、物理改良法及化学改良法;保湿法是保持膨胀土地基中的水分不发生改变,以克服膨胀土吸水膨胀、失水收缩性质的方法;换土法是将膨胀土全部挖除,采用非膨胀土进行换填。根据郑少高速公路的具体情况,综合考虑膨胀土的各种性质,对膨胀土路基处理采取“保湿防渗”的原则,采用放缓边坡、加强防护、换填非膨胀土、对膨胀土进行掺灰改良、加强排水等工程措施,确保膨胀土路基的稳定,满足工程建设要求。
(1)换填与膨胀土掺灰改性法。换填与浅层膨胀土掺灰改性法适用于浅层平面地基(路基基底)条件,一般处理深度不大于3m。与其他方法相比,一般换填法的造价最低。但换填方量过大时,废土可能占用大量土地,并引发生态环境问题;某些地区可能还存在借土困难或借土成本过大的问题。这时,可考虑膨胀土改性法或石灰桩加固法。
(2)有机大分子溶液改良法。改良技术既适用于斜面地基(堑坡),又适用于平面地基(路基基底),一般多用丁膨胀土堑坡的浅层稳定性处理。目前,国内比较成熟的有机大分子溶液改良技术有DAH改良液等。
(3)石灰桩或灰土桩加固法。石灰桩或灰土桩加固法对于斜面地基(堑坡)和平面地基(路基基底)均适用。对于厚度较大的膨胀土软基处理时,石灰桩或灰土桩加固法具有独特的优势,一般用于厚度大于2m的膨胀土软基。
(4)隔水封闭与渗沟排水法。隔水封闭是采用土工防水布、石灰与载土混合料等材料对地基或坡面进行隔水封闭,阻止气候干湿循环对膨胀土含水量的影响,达到稳定路基或边坡的目的。由于隔水封闭法的施工质量控制标准要求较高,建议设计时慎用。
采用隔水封闭措施,必须同时使用排水渗沟或其他排水措施,两者缺一不可。排水渗沟也可作为换填与掺灰改性、有机大分子溶液改良、石灰桩加固措施的辅助手段使用。该方法包括常用的路基基底使用的平面状渗沟与堑坡防护使用的支撑渗沟两种类型。平面渗沟作用在于排掉汇流到路基的地下水;而支撑渗沟不仅可以排水,并且具有阻止膨胀土边坡变形破坏的

摘自：毕业论文目录www.udooo.com

功能。

3、采用土工格栅加固中等膨胀土路堤边坡

土工合成物在国内外作为路基加固等方面应用很广泛,并可与土、石、混凝土等结合,覆盖于坡面或河底,构成抗冲刷护坡。在公路施工建设中,在部分区段利用土工格栅对边坡进行加固处理,首先按照设计要求沿边坡挖去2m厚度,然后每50cm一层加设土工格栅进行压实处理,最后将坡面按照要求坡度刷坡进行喷播植草,减少坡面雨水冲刷。此种方法能够使膨胀土边坡坡率降低,从而节约土地的占用,并可以有效地增加边坡的稳定性。
参考文献
中华人民共和国交通部.JTJ033-95<公路路基施工技术规范>.北京:人民交通出版社,1995.
李国雄等.改性膨胀土路基填筑施工压实控制标准研究[J].公路,2000,(3).