黑山地區(qū)膨脹土特性分析及工程措施的探討

趙忠偉++劉東

摘 要：黑山地區(qū)膨脹土屬伊-蒙脫石膨脹土，火山灰成因，埋藏較淺，它具有含水量高，自由膨脹率高，重度小，孔隙比大，壓縮模量小等特點(diǎn)。通過對(duì)膨脹土樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)黑山地區(qū)膨脹土的特性，進(jìn)行工程措施的分析。

關(guān)鍵詞：黑山地區(qū)；膨脹土；特性分析；工程措施

膨脹土是由土中黏粒成分主要由親水性礦物組成，同時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的黏性土。膨脹巖土的特點(diǎn)是巖土體中含有大量的親水性粘土礦物成分，在環(huán)境濕度變化影響下可產(chǎn)生強(qiáng)烈的脹縮變形。

膨脹土的分布具有一定的區(qū)域性，不是成片存在的，埋藏深度和厚度也不一致，與其他巖土相比量少而分散，常成窩狀分布。黑山地區(qū)埋藏較淺的，對(duì)建筑物具有一定影響的膨脹土，在黑山城區(qū)范圍內(nèi)分布，因此對(duì)膨脹土的判別和評(píng)價(jià)要求很高。

1、膨脹土的工程地質(zhì)特征

1.1野外特征

（1）、地貌特征：多分布在二級(jí)及二級(jí)以上的階地與山前丘陵地區(qū)，個(gè)別分布在一級(jí)階地上，呈龍崗-丘棱與淺而寬的溝谷，地形坡度平緩，一般坡度小于12 度，無明顯的自然陡坎。在流水沖刷作用下的水溝水渠，常易崩塌、滑動(dòng)而淤塞。

（2）、結(jié)構(gòu)特征：膨脹土多呈堅(jiān)硬—硬塑狀態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，成棱形土塊者常具有脹縮性，棱形土塊越小，脹縮性越強(qiáng)。土內(nèi)分布有裂隙，斜交剪切裂隙越發(fā)育，脹縮性越嚴(yán)重。

膨脹土多為細(xì)膩的膠體顆粒組成，斷口光滑，土內(nèi)常包含鈣質(zhì)結(jié)核和鐵錳結(jié)核，呈零星分布，有時(shí)也富集成層。

（3）、地表特征：分布在溝谷頭部，庫(kù)岸和路塹邊坡上的膨脹土常易出現(xiàn)淺層滑坡，

新開挖的路塹邊坡，旱季常出現(xiàn)剝落，雨季則出現(xiàn)表面滑塌。膨脹土分布地區(qū)還有一個(gè)特點(diǎn)，即在旱季常出現(xiàn)地裂，長(zhǎng)可達(dá)數(shù)十米至近百米，深數(shù)米，雨季閉合。

（4）、地下水特征：膨脹土地區(qū)多為上層滯水或裂隙水，無統(tǒng)一水位，隨著季節(jié)水位變化，常引起地基的不均勻脹縮變形。

1.2物理力學(xué)指標(biāo)特征

黑山地區(qū)膨脹土屬伊-蒙脫石膨脹土，蒙脫石及伊利石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了黑山地區(qū)膨脹土在物理力學(xué)性質(zhì)上具有如下特征：它具有含水量高，自由膨脹率高，重度小，孔隙比大，壓縮模量小等特點(diǎn)。通過對(duì)本區(qū)一百多件膨脹土樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出了膨脹土的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值，見表1。

黑山地區(qū)膨脹土物理力學(xué)指標(biāo) 表1

2、膨脹土的判別

膨脹巖土的判別，大多采用綜合判別法。根據(jù)下列特征鑒別膨脹巖土：

（1）已有建筑經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)土中水分聚集時(shí)，土體膨脹，可能對(duì)與其接觸的建筑物產(chǎn)生強(qiáng)烈的膨脹壓力而導(dǎo)致建筑物的破壞；土中水分減少時(shí)，土體收縮并可使巖土體產(chǎn)生程度不同的裂隙，導(dǎo)致其自身強(qiáng)度的降低或消失。

（2）膨脹巖土一般分布在二級(jí)及二級(jí)以上的階地、山前丘陵和盆地邊緣。地形特征在山地表現(xiàn)為低丘緩坡，在平原地帶表現(xiàn)為地面龜裂、溝槽、無直立邊坡。

（3）膨脹巖土在風(fēng)干時(shí)出現(xiàn)大量的微裂隙，具有光滑面擠壓擦痕且有滑膩感。呈堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)的巖土體易沿微裂隙面散裂，當(dāng)其遇水時(shí)則軟化。膨脹巖土一般呈灰白、灰綠、灰黃、棕紅、褐黃等顏色。

（4）膨脹巖土分布地區(qū)易發(fā)生淺層滑坡、地裂。新開挖的基槽及路塹邊坡坍塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

3、膨脹土的地基評(píng)價(jià)

3.1膨脹土場(chǎng)地的分類

按場(chǎng)地的地形地貌條件，可將膨脹土建筑場(chǎng)地分為兩類：

（1）平坦場(chǎng)地：地形坡度小于5°；地形坡度大于5°小于14°，且距坡肩水平距離大于10m的坡頂?shù)貛А?/p>

（2）坡地場(chǎng)地：地形坡度大于或等于5°；地形坡度小于5°，但同一座建筑物范圍內(nèi)局部地形高差大于1m。

3.2膨脹潛勢(shì)

膨脹土的膨脹潛勢(shì)可按其自由膨脹率分為三類，見表2。

膨脹土的膨脹潛勢(shì) 表2

黑山地區(qū)膨脹土膨脹潛勢(shì)為中等。

3.3膨脹土地基的穩(wěn)定性

位于坡地場(chǎng)地上的建筑物的地基穩(wěn)定性按下列幾種情況驗(yàn)算：

（1）土質(zhì)均勻且無節(jié)理面時(shí)按圓弧滑動(dòng)法驗(yàn)算。

（2）巖土層較薄，層間存在軟弱層時(shí)，取軟弱層面為潛在滑動(dòng)面進(jìn)行驗(yàn)算。

（3）層狀構(gòu)造的膨脹巖土，如層面與坡面斜交且交角小于45°時(shí)，驗(yàn)算層面的穩(wěn)定性。

驗(yàn)算穩(wěn)定性時(shí)，必須考慮建筑物和堆料荷載，抗剪強(qiáng)度應(yīng)為土體沿潛在滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定安全系數(shù)可取1.2。

4.工程措施

4.1場(chǎng)址選擇

場(chǎng)址選擇時(shí)應(yīng)選具有排水通暢、坡度小于14°并有可能采用分級(jí)低擋土墻治理、脹縮性較弱的地段；避開地形復(fù)雜、地裂、沖溝、淺滑坡發(fā)育或可能發(fā)育、地下水位變化劇烈的地段。

4.2總平面設(shè)計(jì)

總平面設(shè)計(jì)時(shí)宜使同一建筑物地基土的分級(jí)變形差不大于35mm，豎向設(shè)計(jì)宜保持自然地形，避免大挖大填，應(yīng)考慮場(chǎng)地內(nèi)排水系統(tǒng)的管道滲水或排泄不暢對(duì)建筑物升降變形的影響。

4.3坡地建筑

在坡地上建筑時(shí)要驗(yàn)算坡體的穩(wěn)定性，考慮坡體的水平移動(dòng)和坡體內(nèi)土的含水量變化對(duì)建筑物的影響。

4.4斜坡滑動(dòng)防治

對(duì)不穩(wěn)定或可能產(chǎn)生滑動(dòng)的斜坡必須采取可靠的防治滑坡措施，如設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)、排除地面及地下水、設(shè)置護(hù)坡等措施。

4.5基礎(chǔ)埋置深度

膨脹土地基上建筑物的基礎(chǔ)埋置深度不應(yīng)小于1m。當(dāng)以基礎(chǔ)埋深為主要防治措施時(shí)，基礎(chǔ)埋深應(yīng)取大氣影響急劇層深度或通過變形驗(yàn)算確定。當(dāng)坡地坡角小于14°時(shí)，基礎(chǔ)外邊緣至坡肩的水平距離大于或等于2.5m時(shí)，基礎(chǔ)埋深通過計(jì)算確定。

4.6地基處理

膨脹土地基處理可采用換土、砂石墊層、土性改良等方法，亦可采用樁或墩基。

（1）換土可采用非膨脹性材料或灰土，換土厚度可通過變形計(jì)算確定。平坦場(chǎng)地上Ⅰ、Ⅱ級(jí)膨脹土的地基處理，宜采用砂、石墊層，墊層厚度不應(yīng)小于300mm，墊層寬度應(yīng)大于基底寬度，兩側(cè)宜采用與墊層相同的材料回填，并作好防水處理。

（2）采用樁基礎(chǔ)時(shí)，其深度應(yīng)達(dá)到脹縮活動(dòng)區(qū)以下，且不小于設(shè)計(jì)地面下5m。同時(shí)，對(duì)樁墩本身，宜采用非膨脹土作隔層。

5.結(jié)論

黑山地區(qū)膨脹土屬伊-蒙脫石膨脹土，在物理力學(xué)性質(zhì)上具有含水量高，自由膨脹率高，重度小，孔隙比大，壓縮模量小等特點(diǎn)。膨脹土膨脹潛勢(shì)為中等。

做好黑山地區(qū)膨脹土的勘察及評(píng)價(jià)，減少對(duì)建筑物的破壞都有著重要的意義。

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