膨脹土的性質(zhì)及改良

1、膨脹土的性質(zhì)及改良1 膨脹土及其工程性質(zhì) 膨脹土是顆粒高分散、成分以黏土礦物為主、對環(huán)境的濕熱變化敏感的高塑性黏土。它是一種吸水膨脹軟化、失水收縮干裂的特殊土，工程界稱之為災(zāi)害性土。它的主要特征是： （1）粒度組成粘粒（<2m）含量大于30%; （2）黏土礦物成分中，伊利石-蒙脫石等強親水性礦物占主導(dǎo)地位； （3）土體濕度增高時，體積膨脹并形成膨脹壓力；土體干燥失水時，體積收縮并形成收縮裂縫； （4）膨脹、收縮變形可隨環(huán)境變化往復(fù)發(fā)生，導(dǎo)致土的強度衰弱； （5）屬液限大于40%的高塑性土； （6）屬超固結(jié)性黏土。膨脹土在世界范圍內(nèi)分布極廣，遍及六大洲。我國是膨脹土分布最廣的國家之一，先后

2、有20多個省區(qū)發(fā)現(xiàn)有膨脹土。近地表的淺層土不僅裂隙特別發(fā)育，而且對氣候變化特別敏感，是一種典型的非均勻三相介質(zhì)。土質(zhì)干濕效應(yīng)明顯，吸水時，土體膨脹、軟化，強度下降；失水后土體收縮，隨之產(chǎn)生裂隙。膨脹土的這種收縮特性，當含水量變化時就會充分顯示出來。反復(fù)的脹縮導(dǎo)致了膨脹土土體的松散，并在其中形成許多不規(guī)則的裂隙，從而為膨脹土表面的進一步風(fēng)化創(chuàng)造了條件。裂隙的存在破壞了土體的整體性，降低了土體的強度，同時為雨水的侵入和土中水分的蒸發(fā)開啟了方便之門，于是，天氣的變化進一步導(dǎo)致了土中含水量的波動和脹縮現(xiàn)象的反復(fù)發(fā)生，這進一步導(dǎo)致了裂隙的擴展和向土層深部發(fā)展，使該部分土體的強度大為降低，形成風(fēng)化層。這種

3、風(fēng)化層的最大深度大致在氣候的影響深度范圍內(nèi)，一般在1.52.0m，最大深度可達4.0m。膨脹土的應(yīng)力歷史和廣義應(yīng)力歷史決定了膨脹土具有超固結(jié)性，沉積的膨脹土在歷史上往往經(jīng)受過上部土層侵蝕的作用形成超固結(jié)土。膨脹土由于卸荷作用也能引起土體裂隙的發(fā)展，邊坡的開挖，對土體產(chǎn)生了卸荷作用，這種卸荷對土中的隱蔽微裂隙膨脹土來說，必然會促進裂隙的張開和擴展，尤其是在邊坡底部的剪應(yīng)力集中區(qū)域裂隙面的擴展更為嚴重，這些區(qū)域往往是滑動開始發(fā)生的部位。卸荷裂隙的擴展與膨脹土的超固結(jié)特性密切相關(guān)。膨脹土的這種脹縮性、裂隙性、超固結(jié)性是膨脹土的基本特性，一般稱之為“三性”，正是由于“三性”復(fù)雜的共同作用，使得膨脹土的

4、工程性質(zhì)極差，而常常對各類工程建設(shè)造成巨大的危害。在工程建設(shè)中，膨脹土作為建筑物的地基常會引起建筑物的開裂、傾斜的破壞；作為堤壩的建筑材料，可能在堤壩表面產(chǎn)生滑動；作為開挖介質(zhì)時可能在開挖體邊坡產(chǎn)生滑動失穩(wěn)現(xiàn)象。我國鐵路部門在總結(jié)膨脹土地區(qū)修建鐵路時，有“逢塹必滑，無堤不塌”的說法。據(jù)估算，在八十年代以前，全世界每年因膨脹土造成的損失至少在50億美元以上，中國每年因膨脹土造成的各類工程建筑物破壞的損失也在數(shù)億元以上。膨脹土對工程建設(shè)的危害往往具有多發(fā)性、反復(fù)性和長期潛在性。膨脹土對公路工程的危害主要體現(xiàn)在如下兩方面：1、 路基問題由于膨脹土具有很高的黏聚性，當含水量較大時，一經(jīng)施工機械攪動，將

5、粘結(jié)成塑性很高的巨大團塊，很難晾干。隧著水分的逐漸流失，土塊的可塑性降低，由于黏聚性的繼續(xù)作用，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。因此，如果含水量高的膨脹土直接用作路基填料，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)10cm厚左右的蓬松層，重則在5080cm深度范圍內(nèi)形成“橡皮泥”；若在干燥季節(jié)，隨著水分的散失，土體將嚴重干縮龜裂，其裂縫寬度約1-2cm，裂縫深度可達30-50cm,雨水可通過裂縫直接灌入土體深處，使土體膨脹濕軟，從而喪失承載能力，且由于膨脹土具有極強的親水性，土體愈干燥密實，膨脹量愈大，當膨脹受到約束時，

6、土體中會產(chǎn)生膨脹力，當這種膨脹變形超過上部荷載或臨界荷載時，路基出項嚴重的崩解，從而造成路基局部坍塌、隆起或裂縫。歸結(jié)起來，就是低強度和反復(fù)的脹縮變形形成危害路基的穩(wěn)定和變形。2、 邊坡問題在膨脹土地區(qū)，無論是路塹或路堤，極其普遍而嚴重的邊坡變形，都是其它土質(zhì)路基中所罕見的。膨脹土地區(qū)的公路線上，由于大氣物理風(fēng)化作用和濕脹干縮效應(yīng)，邊坡圖塊崩解，土體抗剪強度衰減，而造成邊坡的溜塌、滑坡等變形病害現(xiàn)象十分突出，而常常使路基的堅實性和穩(wěn)定性遭受破壞，造成路基失穩(wěn)，影響形成安全。膨脹土邊坡變形和破壞常常具有反復(fù)性和長期潛在性的特點。膨脹土地區(qū)路基工程的穩(wěn)定性，已成為當前公路工程地質(zhì)中一個不可忽視的重

7、要課題，結(jié)合實際工程，研究膨脹土的工程特性，進而提出相應(yīng)的工程措施與施工控制標準具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。膨脹土的工程性質(zhì)的主要特性如下：膨脹土的裂隙性多裂隙性是膨脹土的典型特征，多裂隙構(gòu)成的裂隙結(jié)構(gòu)體及軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生了復(fù)雜的物理力學(xué)效應(yīng)，大大降低了膨脹土的強度，導(dǎo)致膨脹土的工程地質(zhì)性質(zhì)惡化。長期以來，膨脹土裂隙一直是人們的重點研究內(nèi)容，但由于膨脹土裂隙演化的不確定性和隨機性，其研究進展緩慢，定量化程度低。膨脹土中普遍發(fā)育的各種形態(tài)裂隙，按其成因可分為兩類，即原生裂隙和次生裂隙，而次生裂隙可分為：風(fēng)化裂隙、減荷斜坡裂隙和滑坡裂隙等。原生裂隙具有隱蔽特征，多為閉合狀的顯微裂隙，需要借助光

8、學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察。次生裂隙則有張開樁特征，多為宏觀裂隙，肉眼下即可辨認。次生裂隙一般又多由原生裂隙發(fā)育發(fā)展而成，所以，次生裂隙常具有繼承性質(zhì)。膨脹土中的垂直裂隙，通常是由于構(gòu)造力與土的脹縮效應(yīng)產(chǎn)生的張力應(yīng)變形成，水平裂隙大多由沉積間斷與脹縮效應(yīng)所形成的水平應(yīng)力差而形成。裂隙面上黏土顆粒具有高度定向性，常見有鏡面擦痕，顯燭狀光澤。裂隙面大多有灰白色黏土，薄膜成條帶，富水軟化，使土的裂隙結(jié)構(gòu)具有比較復(fù)雜的物理化學(xué)和力學(xué)特性，嚴重影響和制約著膨脹土的工程特性。膨脹土中普遍存在23組以上的裂隙，形成各種各樣的裂隙結(jié)構(gòu)體。一般而言，從裂隙組合的形狀看，膨脹土中的裂隙在平面上都表現(xiàn)為不規(guī)則的網(wǎng)狀多

9、邊形裂隙特征及裂隙分岔現(xiàn)象。網(wǎng)格狀多邊形裂隙在膨脹土中分布最廣，類型將膨脹土體切割成一定幾何形態(tài)的塊體，例如棱柱體、短柱體、鱗片狀及塊狀等，可將土體層層分割，使膨脹土具有不連續(xù)特征。這類裂隙存在各種規(guī)模和間距，并且同等級的裂隙一般近似表現(xiàn)出等間距的形式。實際上，自然地質(zhì)環(huán)境中的膨脹土裂隙具有隨機分形特征，大都由不同規(guī)模和間距的網(wǎng)狀裂隙組成，形成一系列大小不一致的多邊形塊體，雖然看起來雜亂無章，但具有統(tǒng)計意義上的自相似性。膨脹土的風(fēng)華作用強烈，脹縮作用頻繁，加劇了膨脹土裂隙的變形和發(fā)展，使土中原生裂隙逐漸顯露張開，并不斷加寬加深，由于地質(zhì)作用的不均勻性，膨脹土裂隙經(jīng)常產(chǎn)生分岔現(xiàn)象。膨脹土裂隙的存

10、在，破壞了膨脹土的均一性和連續(xù)性，導(dǎo)致膨脹土的抗剪強度產(chǎn)生各向異性特征，且易在淺層或局部或局部形成應(yīng)力集中分布區(qū)，產(chǎn)生一定深度的強度軟弱帶。膨脹土的多裂隙結(jié)構(gòu)，首先切割土體產(chǎn)生機械破碎，同時，在原先裂隙的基礎(chǔ)上又發(fā)育了風(fēng)化裂隙，這就加劇了土體的破碎與破壞程度，使膨脹土具備了物理風(fēng)化與化學(xué)風(fēng)華的天然破碎條件。裂隙的發(fā)育為水的滲入與蒸發(fā)創(chuàng)造了良好通道，促進了水在土中的循環(huán)，一方面加劇了土體的干縮濕脹效應(yīng)，引起土體的變形和破碎；另一方面，有限的液溶進一步促使化學(xué)風(fēng)華的進行，有利于土體中伊利石和蒙脫石的形成。這種后期的化學(xué)風(fēng)華作用在裂隙結(jié)構(gòu)面上表現(xiàn)最為活躍，其主要標志是在膨脹土中的裂隙面上，普遍發(fā)育有

11、灰白色次生蒙脫石黏土條帶或薄膜，有的富集呈塊。顯然，這使膨脹土的親水性大大增強，常表現(xiàn)在裂隙面上灰白黏土的吸水性要比兩側(cè)土體高的很多，膨脹性欲崩解性也同樣增強，這對于土體的穩(wěn)定性是十分不利的。膨脹土中各種特定形態(tài)的裂隙，是在一定的成土過程和風(fēng)化作用下形成的，產(chǎn)生裂隙的原因主要是由于膨脹土的脹縮特性，即吸水膨脹失水干縮，往復(fù)周期變化，導(dǎo)致膨脹土土體結(jié)構(gòu)松散，形成許多不規(guī)則的裂隙。裂隙的發(fā)育又為膨脹土表層的進一步風(fēng)化創(chuàng)造條件，同時，裂隙又成為雨水進入土體的通道，含水量的波動變化反復(fù)脹縮，從而又導(dǎo)致裂隙的發(fā)展。另外，膨脹土的裂隙發(fā)育程度，除受膨脹土的物質(zhì)組成和成土條件控制外，還與開挖土體的時間和氣候

12、條件密切相關(guān)，卸荷（或開挖）土體中的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化也產(chǎn)生裂隙，或促使裂隙的張開和發(fā)展。膨脹土的脹縮性從土質(zhì)學(xué)觀點，膨脹土由于具有親水性，只要與水相互作用，都具有增大其體積的能力，土體濕度也同時隨之增加。膨脹土吸水體積增大而產(chǎn)生膨脹，可使建筑在土基上的道路或其他建筑物產(chǎn)生隆起等變形破壞。如果土體在吸水膨脹時受到外部約束的限制，阻止其膨脹，此時則在土中產(chǎn)生一種內(nèi)應(yīng)力，即為膨脹力或稱膨脹壓力。與土體吸水膨脹相反，倘若土體失水，其體積隨之減小而產(chǎn)生收縮，并伴隨土中出現(xiàn)裂隙。膨脹土體收縮同樣可造成其土基的下沉及道路的開裂等變形破壞。十分清楚，由于膨脹土-水體系中水介質(zhì)的變化而引起土中內(nèi)應(yīng)力的改變，從而

13、導(dǎo)致土體積的膨脹與收縮。假如只有膨脹土的存在，而沒有水介質(zhì)參與相互作用，或土中含水量保持恒定，不發(fā)生水分的遷移變化時，所謂土的膨脹與收縮都將不可能顯示。有的即使在膨脹土-水體系中出現(xiàn)含水量增加的現(xiàn)象，如若土中產(chǎn)生的膨脹力不能突破外部荷載的阻抗，同樣也不可能見到有土體積膨脹的現(xiàn)象發(fā)生。然而，此時在土體內(nèi)部確是積儲了相當?shù)呐蛎洕搫?，一旦膨脹力突破外部阻抗或外部荷載在某種條件下被解除，土體則即刻顯示去強烈的膨脹。同樣，在膨脹土-水體系中，如果含水量以及小到一定程度，即土體已處于比較干燥的狀態(tài)，此時含水量即使再繼續(xù)減小，其土體積的收縮也將是很微弱的餓，然而，一旦吸水則膨脹力十分驚人。由此可見，膨脹土的

14、膨脹與收縮變形的產(chǎn)生，實際上是土中水分的得失而引起的土體積的變化。不過，膨脹土中的水分得失變化是一個相當復(fù)雜的物理-化學(xué)-力學(xué)效應(yīng)作用的過程。它除了取決膨脹土本身的物質(zhì)組成與喂結(jié)構(gòu)特征，同時，還與膨脹土所處環(huán)境條件有密切關(guān)系。地表水與地下水的動態(tài)變化可引起土中水分的變化，氣候（大氣降雨、蒸發(fā)、溫度）的變化可促使土中水分的遷移、變化，水的滲漏可導(dǎo)致土中水分增加，熱力傳導(dǎo)可促使土中水分散失，這些都將直接引起膨脹土收縮變形的產(chǎn)生。膨脹土的黏土礦物成分中含有較多的蒙脫石、伊利石和多水高嶺石，這類礦物具有較強的與水結(jié)合的能力，吸水膨脹、失水收縮，并具有膨脹-收縮-再膨脹的往復(fù)脹縮特性，特別是蒙脫石含量直

15、接決定其膨脹性能的大小，因此，黏土礦物的組成、含量及排列結(jié)構(gòu)是膨脹土產(chǎn)生膨脹的首要物質(zhì)基礎(chǔ)，極性分子或電解質(zhì)液體的滲入是膨脹土產(chǎn)生膨脹的外部作用條件。膨脹土的脹縮問題亦是黏土礦物與極性水組成的兩相介質(zhì)體系內(nèi)部所發(fā)生的物理-化學(xué)-力學(xué)作用問題。膨脹土的膨脹性能與其礦物成分、結(jié)構(gòu)連結(jié)類型及強度、密實度等密切相關(guān)。膠結(jié)連結(jié)有抑制膨脹的作用，膠結(jié)強度越高，越不利于膨脹的發(fā)生和發(fā)展。結(jié)構(gòu)的疏密程度也影響膨脹量得大小。在力的作用下產(chǎn)生的擴容膨脹效應(yīng)則在于擴容改變了膨脹巖土的結(jié)構(gòu)連結(jié)和密實程度，從而使膨脹量發(fā)生變化。擴容膨脹效應(yīng)隨力學(xué)作用程度不同而各異。當力學(xué)作用未使膨脹巖土的膠接連結(jié)發(fā)生大的改變，則擴容后

16、的膨脹效應(yīng)不明顯，膨脹以物化作用為主。當力學(xué)作用破壞了部分原始膠結(jié)連結(jié)時，膨脹抑制力有所減弱，膨脹勢得以充分發(fā)揮，從而促進物化作用膨脹進一步發(fā)展。膨脹土的抗剪強度特性抗剪強度特性既是土體抗剪切破壞能力的表征，同時也是驗算路基邊坡穩(wěn)定性能的重要參數(shù)。其取值受膨脹土脹縮等級、含水量、土覆壓力、填筑條件等的影響，其中含水量是主要影響因素。其變化規(guī)律是：土體脹縮等級越高，值降低時C值變化不大；土體含水量變小，抗剪強度增大；上覆壓力增大，C、的值均增大；填筑土體干容量越大，抗剪強度越高，土體含水量越大，抗剪強度越低。但擊實土在膨脹后，C、的最大值卻出現(xiàn)在最佳含水量擊實到最大干重量的時候。膨脹土的風(fēng)化特性

17、膨脹土路基長期暴露在大氣環(huán)境中，尤其受環(huán)境水分變化的影響，極易在表層部分破碎泥化，形成表面松散層，強度降低。大氣環(huán)境對膨脹土的風(fēng)化作用隨土層深度的增加而減弱。可通過分析土體內(nèi)的含水量變化來取得風(fēng)化深度的近似值，國內(nèi)有關(guān)資料認為，在降水量和蒸發(fā)量差別不大的地區(qū)，大氣風(fēng)化作用深度一般為1m左右，但對于長期干旱地區(qū)則可達3m以上，因而風(fēng)化深度對研究膨脹土路基邊坡的穩(wěn)定性具有重要意義。2 膨脹土分類方法無數(shù)工程建設(shè)的實踐經(jīng)驗告訴我們，把膨脹土誤認為普通的非膨脹土，實際上等于給工程建筑物埋下禍根，事后成為建筑物產(chǎn)生嚴重禍害的隱患；反之，如果把普通的非膨脹土錯劃為膨脹土，則必將增加建筑物的大量工程措施。前

18、者將造成重大工程事故，后者將造成工程的極大浪費，同意都會造成巨大的損失。膨脹土并不可怕，可怕的是由于判別錯誤，沒有對其采取措施，因而導(dǎo)致工程事故的發(fā)生。因此，在膨脹土地區(qū)進行工程建設(shè)，首先必須正確區(qū)分膨脹土與非膨脹土，劃分膨脹土的類別和等級，然后確定建筑物的設(shè)計原則及其相應(yīng)的工程措施，這是一個很重要的問題。膨脹土判別的目的是為了正確區(qū)分膨脹土與非膨脹土的界限，以便將膨脹土與其它土類區(qū)別開來。對膨脹土進行分類，則是在已經(jīng)判別為膨脹土的基礎(chǔ)上，對膨脹土進行再判別，從而將工程性質(zhì)基本相同的膨脹土進一步劃分為同一類型，工程性質(zhì)相差較大的劃分為不同類型，為工程建設(shè)提供合理的參數(shù)和科學(xué)依據(jù)。膨脹土分類的工

19、程意義在于：（1） 確定工程處理措施；（2） 預(yù)測可能出現(xiàn)的問題。關(guān)于膨脹土的判別與分類，近幾年，國內(nèi)外開展了大量的研究工作，提出了許多判別與分類方法。但，目前還沒有一個單一指標能充分表述作為工程環(huán)境或工程結(jié)構(gòu)體一部分的膨脹土的復(fù)雜形態(tài)，因此，一些因素的某種組合來對膨脹土進行判別與分類是十分必要的。常見的膨脹土分類方法目前，國內(nèi)外膨脹土分類的方法很多，不同的研究者提出了不同的標準，所選擇的指標和標準也不一，其中具有代表性的分類方法分述如下：2.1美國墾務(wù)局法（USBR法）將膨脹土脹縮等級分為四級，評價指標為塑性指數(shù)、縮限、膨脹體變、小于0.001mm膠粒含量，分類標準見標2.2美國膨脹土分類標

20、準指標塑性指數(shù)縮限膨脹體變/%膠粒含量（<0.001mm)/%極強>35<11>30>28強254171220302031中528101610201323弱<18>15<10<152.3 楊世基法楊世基法將膨脹土脹縮等級分為三級，評判指標為液限、塑性指數(shù)、脹縮總率、吸力、CRB膨脹量，評判標準見標膨脹土脹縮等級-楊世基法級別液限/%塑性指數(shù)脹縮總率/%吸力/kPaCRB膨脹量/%強>60>35>4>440>3中506025352416044023弱405018250.72100160122.4國家標準膨脹土地區(qū)

21、建筑技術(shù)規(guī)范（GBJ112-87)判別法膨脹土的工程地質(zhì)特征表現(xiàn)為：（1）裂隙發(fā)育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填著灰白、灰綠色黏土，在自然條件下呈堅硬或硬塑狀態(tài)；（2）多出露于二級或二級以上階地、山前和盆地邊緣丘陵地帶，地形平緩，無明顯自然陡坎；（3）常見淺層塑性滑坡、地裂、新開挖（槽）易發(fā)生坍塌等；（4）建筑物裂縫隨氣候變化而張開和閉合。判別指標：自由膨脹率Fs40%。膨脹土的膨脹潛勢等級；按自由膨脹率大小劃分膨脹土的膨脹潛勢，如表：膨脹土的膨脹潛勢自由膨脹率Fs膨脹潛勢40Fs<65弱65Fs<90中等Fs90強2.5按最大脹縮性指標進行分類柯尊敬認為，一個合適的脹縮性評價

22、指標必須全面反映土的粒度組成和礦物成分，以及宏觀與微觀結(jié)構(gòu)特征的影響，同時能消除土的溫度和密度狀態(tài)的影響，即不隨土的濕度和密度狀態(tài)的變化而變化，二且還要適應(yīng)脹縮土各向異性的特點。因此，推薦用直接指標，即用最大線縮率sv´,最大體縮率v´,最大膨脹率ep´等作為分類指標，判別標準見下表。這里，最大線縮率與最大體縮率是天然狀態(tài)的土樣膨脹后的收縮率與體縮率，最大膨脹率是天然狀態(tài)在一定條件下風(fēng)干后的膨脹率。按最大膨脹性指標分類指標弱膨脹土中膨脹土強膨脹土極強膨脹土最大線縮率sv´2558811>11最大體縮率v´81616232330>30

23、最大膨脹率ep´2447710>102.6按自由膨脹率與脹縮總率進行分類根據(jù)脹縮性指標，綜合國內(nèi)有關(guān)專家提出劃分類別的界限值歸納如下表。表中對于地基土按線脹縮總率es´進行評價時，其膨脹率是在50kPa荷載下獲得的，因此，膨脹等級劃分標準也不一，即強膨脹土 es>5%，中膨脹土es=2%-5%，弱膨脹土es<2%，關(guān)于脹縮總率的計算公式如下：es=ep+s(-min)es線脹縮總率ep土在50kPa荷載的膨脹率（%）；土的天然含水量（%）；min建筑場地的最小含水量（%），即旱季含水量平均值；s土的收縮系數(shù)，s=s/;s收縮過程中與兩點含水量對應(yīng)的豎向線收

24、縮率之差（%)。收縮過程中直線變化階段兩點含水量之差（%）。2.7按自由膨脹率與脹縮率分類 類別無荷載下脹縮總率無荷載下線脹縮總率 線膨脹率縮限含水量狀態(tài)下的體縮率 自由膨脹率強膨脹土>18>8>4>23>80中膨脹土12-186-82-416-2350-80弱膨脹土8-124-60.7-28-1630-502.8按塑性圖判別與分類塑性圖系由A.卡薩格蘭首先提出，后來李生林教授作了深入的研究，它是以塑性指數(shù)為縱軸，以液限為橫軸的指教坐標，如圖4.1 因此，運用塑性圖聯(lián)合使用塑性指數(shù)與液限來判別膨脹土，不僅能反映直接液限脹縮性能的物質(zhì)組成成分，而且也能在一定程度上反

25、映控制形成脹縮性能的濃差滲透吸附結(jié)合水的發(fā)育程度。2.9 印度對黑棉土的判別分類標準他們將膨脹土分為4個等級，采用的評判指標為塑性指數(shù)、收縮指數(shù)、膠粒含量、液限、脹縮率、膨脹勢、差分自由膨脹率，其分類方法如圖所示：2.10 南非威廉姆斯對膨脹土的分類采用塑性指數(shù)及小于2m顆粒的成分含量作為評判指標，對膨脹土分為極高、高、中等、低等4級。具體標準如下圖所示：3 國內(nèi)外膨脹土路基加固技術(shù) 基于對膨脹土工程性質(zhì)的研究和大量工程實踐經(jīng)驗的總結(jié)，國內(nèi)外膨脹土路基加固技術(shù)也在逐步發(fā)展，主要有以下方法：3.1換土法用非膨脹土將膨脹土換掉是一種簡單可靠的辦法，但對于大面積的膨脹土分布地區(qū)顯得不經(jīng)濟，且對生態(tài)環(huán)

26、境效益差。3.2預(yù)濕法在施工前給土體浸水，使土體充分膨脹，并維持其高含水量，使土體體積保持不變，就不會因為土體膨脹造成建筑路基破壞，但這種方法無法保證路基所要求的足夠強度和剛度。3.3壓實控制法該法控制膨脹土在低于容重和高含水量下壓實可以有效地減少膨脹，但高含水量的膨脹粘土壓實很困難，而土體在低于容重下壓實其強度較小，同意不能滿足工程要求。3.4全封閉發(fā)（外包式路堤）該法又稱包蓋法。在堤心部位天膨脹土，用非膨脹土來包蓋堤身。包蓋土層后不小于1m,并要把包蓋土拍緊，將膨脹土封閉，其目的也是限制堤內(nèi)膨脹土溫度變化。但邊坡往往是施工碾壓的薄弱部位。如果封閉土層與路堤土一道分層填筑壓實，并達到同樣的壓

27、實度，則處理效果會更好一些。但在實際施工中很難做到。3.5化學(xué)處理法（改性處理）在膨脹土中摻石灰、水泥、粉煤灰、氯化鈣和磷酸等。通過土與摻入劑之間的化學(xué)反應(yīng)，改變土體的膨脹性，提高其強度，達到穩(wěn)定的目的。國內(nèi)外大量試驗表明：摻石灰的效果最好，由于石灰是一種較廉價的建筑材料，用于改良膨脹土叫摻入其他材料經(jīng)濟，故這種辦法較常用，也是“公路路基設(shè)計規(guī)范”所提倡的方法。但因膨脹土天然含水量較大，土中粘粒含量多，易結(jié)塊，要將大土塊打碎后再與石灰攪勻，施工中大面積采用有一定難度。此外，摻拌石灰施工時易揚塵（尤其是摻生石灰），造成一定環(huán)境污染。但總而言之不失為一種較好且較成熟的方法。3.6土工格網(wǎng)加固法土工

28、格網(wǎng)加固法是受加筋土技術(shù)用于解決土體穩(wěn)定加固路基邊坡成功的實踐所啟示，近年來才開始采用的一種新方法。通過膨脹土路堤施工中分層水平鋪格網(wǎng)，充分利用土工網(wǎng)與填土間的摩擦力和咬合力，增大土體抗剪強度，約束膨脹土的膨脹變形，達到穩(wěn)定路基的目的。由于膨脹土路堤的風(fēng)化作用深度一般在2m以內(nèi)，所以土工加網(wǎng)長度只需在邊坡表面一定范圍內(nèi)，施工方便。同時，土中加網(wǎng)后可采用較陡的邊坡坡率，比正常路堤填筑節(jié)省用地，技術(shù)和經(jīng)濟效果均好，是一種值得采用和推廣的方法。3.7石灰改良土的改良機理陽離子交換作用石灰中的Ca2+與土顆粒表面的陽離子如：Na+、K+、H+發(fā)生交換作用，是土顆粒膠體的雙電層中擴散層變薄，土顆粒間結(jié)合

29、力增強，土體強度提高，改善土體性質(zhì)。由于石灰中的Ca2+與土顆粒表面的陽離子發(fā)生交換作用，改變了土顆粒表面的帶電性質(zhì)，從而使膠體顆粒加速絮凝，使小的團粒相互凝聚變成大的團粒。膠凝作用石灰中的CaO與土中的SiO2、Al2O3發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)復(fù)雜的化合物，如硅酸鈣鹽、鋁酸鈣水化物，產(chǎn)生較強的粘結(jié)作用，使改良土的強度提高。改良土中的石灰與空氣中的CO2發(fā)生鈣化反應(yīng)，生成CaCO3使土硬化，起到了加固土體的作用?；瘜W(xué)作用由于生石灰與水在熟化過程中，發(fā)生吸水、發(fā)熱、膨脹作用，可以降低土體含水量，促進土體的固結(jié)，這也有助于土體強度的提高。4石灰改良膨脹土場拌法施工工藝流程 用場拌法改良膨脹土填料進行路基填筑可采用“三階段、四區(qū)段、九流程”的施工工藝組織施工。4.1施工準備在施工準備中，除了要做一些常規(guī)的準備外，還要做好石灰加工的準備工作，根據(jù)設(shè)計要求，如果是用生石灰改良膨脹土，那么在臨時工程規(guī)劃中，就需要考慮安裝球磨機等相關(guān)石灰加工設(shè)備的場地，做好碎土設(shè)備、穩(wěn)定土拌和站的規(guī)劃建設(shè)，并做好相應(yīng)的環(huán)境保護工作。如果是用熟石灰改良膨脹土，應(yīng)選擇一避風(fēng)近水的場所進行石灰的消解、過篩，并把消解殘余物集中堆放，及時清除，做好相應(yīng)的環(huán)境保護工作。4.2基底處理按照