浅析膨胀土快速判别-分类的工程指标

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析膨胀土快速判别分类的工程指 标 摘要：鉴于以往的规范、规定和 条例中存在的不足之处，本文简要分析 了膨胀土分类的意义、原则和评价指标。 阐述原因并提出建议的评价指标，既全 面反映土的成分和结构的影响又能消除 土的天然湿度和密度状态的影响。 中国论文网 /2/view-12897581.htm 关键词：膨胀土；评价指标；分 类原则 Abstract：Inadequacies exist in the past because of the norms, rules and regulations。 This article analyzes the meaning of expansive soil classification, -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 principles and evaluation indicators briefly. Explain why and make recommendations on the evaluation index, both reflect the soil composition and structure fully but also to eliminate the natural soil moisture and density of states of expansive soil. Key words: Expansive soils, Evaluation indicators, Classification principles 中图分类号：U416.1+67 文献标 识码：A 文章编号： 1概述 膨胀土是一种吸水膨胀、失水收 缩开裂的特殊高液限黏土。多呈坚硬或 硬塑状态,强度一般较高,具有漫水强度 衰减,干缩裂隙发育的特性。如果对膨胀 土的特性缺乏了解,或在设计和施工中没 有采取必要的措施,当利用其作为建筑物 地基时,则会给建筑物造成危害,尤其对 三至四层以下的低层轻型建筑带来极大 危害,并且不易修复。我国是世界膨胀土 分布最广、面积最大的国家之一，广泛 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 分布于滇、桂、黔、鄂、冀、豫、鲁、 晋、川、陕、皖等 10 多个省和自治区。 无数的工程经验告诉我们，正确 辨别膨胀土的意义是异常重大的，不仅 可以避免工程隐患，还可以避开不必要 的资源浪费。膨胀土判别的目的就是正 确合理划分膨胀土与非膨胀土的界限， 准确快速地将膨胀土与非膨胀土区别开 来。判别之后就可以对膨胀土进行分类， 从而确定设计原则及相应的工程措施。 1.1 膨胀土分类的工程意义 1）确定工程处理措施 2）预测可能出现的问题 对于膨胀土的判别、分类，国内 外都做了大量的研究，提出了很多的方 法，以此对膨胀土进行判别与分类。但 是目前还没有一个单一的指标能完全反 映作为工程环境或工程结构体一部分的 膨胀土的复杂的特性。所以用复合指标 来表征膨胀土的工程特性，是更为合理 和必要的。据多年来工程实践中的经验 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 总结和工程地质特征，采用现场定性和 室内试验指标相结合的方法判别较为合 理。 1.2 膨胀土判别的原则 对膨胀土的判别，最终的目的也 是为了工程的应用而服务，所以，其判 别方法要尽可能的贴近工程实际，建议 遵循以下的一些原则： 膨胀土的判别应以实验室的判别 指标为主，以现场的宏观判别为辅。二 者结合，缺一不可。 判别与分类应区别对待，工作上 应遵循先判别，后分类的原则。在已经 判别定性为膨胀土的基础上进行分类， 从而达到快速准确的目的。 判别的指标要尽可能反应与水的 相互作用的性质，且要常规化，规范化。 判别的指标要主次分明，注重相 互联系，并且不能存在过多的判别指标。 2.膨胀土的胀缩性评判指标分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 决定膨胀土的特殊工程性质的因 素是多方面的，研究表明。膨胀土的矿 物成分、交换阳离子成分和微观结构特 性是造成膨胀土胀缩的必要条件。因此 要鉴别某种土是否是膨胀土，应根据本 身的固有属性来区分。工程上通常用直 接或间接反映膨胀特性的指标来进行评 判。直接反映胀缩性的指标有自由膨胀 率、膨胀总率等，间接反映胀缩性的包 括液限、塑限、塑性指数、黏粒含量等。 2.1 常规指标 1) 界限含水量：反映土粒与水 相互作用的灵敏指标之一，一定程度反 映土的亲水性能。它与土的颗粒组成、 黏土矿物成分、阳离子交换性能、土的 分散度和比表面积，以及水溶液的性质 等有着密切的关系。一般来说，膨胀土 是具有高塑性、高收缩性的黏性土，液 限越高，缩限越低，则土的胀缩潜势越 大。 2) 塑性指数：土的胀缩性能是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 由于土粒与水作用所形成的结合水变化 的结果。自由膨胀率：反应黏性土在 无结构力影响下的膨胀情况，其值取决 于土的物质组成，但不能反映土的天然 结构。该指标可初步评价黏性的膨胀性。 3) 胀缩总率：采用原状土进行 试验，可以反映膨胀土的黏土矿物组成 和结构特征。在一定条件下，他是膨胀 土比较稳定的属性指标，同时也是在工 程中有实用价值的重要指标。 4) 粒度成分：反映膨胀土物质 组成的基本特性指标，土中的黏粒与胶 粒成分的含量愈高，一般表明蒙脱石成 分较多，分散性较好，比表面积大，亲 水性强，膨胀性越大。风干含水量： 风干含水量不仅依赖土样中细粒含量， 更依赖于土中黏土矿物种类。 5) 比表面积和阳离子交换量： 其与膨胀土中蒙脱石黏土矿物成分的含 量有密切关系。但测定需要特殊的试验 方法和设备，对实验技术人员要求高。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 不适用工程上上的判别和分类。 指标 膨胀潜势等级 非膨胀土 弱膨胀土 中膨胀土 强膨胀土 液限/% 70 塑性指数 35 自由膨胀率/% 90 50 胀缩总率/% 4.0 表 l 膨胀潜势等级判定标准 现有规范、规定和条例的膨胀土 判别方法能大致反映膨胀土的胀缩性， 且都有一般的常规实验指标，测试简便 易行，有其适用性的一面。但是这些判 别指标都存在一定局限性：1）不能全 面反映土的成分和结构的影响；2）不 能消除土的天然湿度和密度状态的影响。 为了选择合理的判别指标，首先研究反 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 映膨胀土基本性质的各指标间的相互关 系，以及这些指标的组合规律，着重考 虑胀缩机理，选择相关性最大的特征指 标。 笔者认为：对膨胀土的判别，首 先应从工程地质观点出发，分析土体的 裂隙特征，在已经判别定性为膨胀土的 基础上进行分类，从而达到快速准确的 目的。判别的指标要尽可能反应与水的 相互作用的性质，且要常规化，规范化。 建议采用自由膨胀率与最大体膨胀率结 合的方法快速判定。 2.2 判别指标需要达到的目的 能否充当膨胀土的判别指标，主 要看它是否可以达到以下的目的所在： 1）能够极大地反映出膨胀土的 胀缩本质。 2）选取的判定指标，快速、简 单、适用。 3）指标要可靠稳定，离散性小。 3.建议采用的综合判别指标 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 3.1.自由膨胀率 ef 选用自由膨胀率 ef 作为判别的 首要指标，主要是据于以下几点考虑： 1)ef 试验简便，易于操作。自 由膨胀率试验要求的实验仪器简单，一 般的土工实验室都具备，该实验操作也 非常简单，一般试验人员均可操作，这 就为使用该指标作为膨胀土的判别指标， 而广泛推广应用奠定了基础。 2)ef 能反映膨胀土的膨胀特性。 不同的黏土矿物成分的土粒具有不同的 亲水性能，其膨胀性也有显著差异。当 膨胀土的结构相似时，土中黏土矿物成 分蒙脱石含量愈多，自由膨胀率愈大。 3)ef 使用多年，积累了丰富 的经验。现有的规范、规定和条例都采 用了自由膨胀率作为膨胀土的判别指标， 已经积累了近 20 年的经验，可以这么 说用自由胀缩率来判别膨胀土已经深入 人心，广为接受。 但是需要指出的是，自由膨胀率 只是土粒膨胀特性的量度指标，仅反映 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 黏土颗粒的矿物成分，由于实验时破坏 了土的天然结构，因此，不能反映土体 的结构特性。所以，在工程实际中最好 采用自由膨胀率和其他能弥补其缺陷的 指标相配合的综合判别和分类方法。建 议采用最大体胀缩率 v 作为膨胀土判 别的补充指标。 3.2.最大体胀缩率 v 选用最大体胀缩率 v 作为判别 补充指标，主要是据于以下几点考虑： 1）v 能准确的评定土的膨胀性。 它是指原状土从胀限到缩限的体积收缩 率。其在任意胀前起始含水率，浸水到 膨胀稳定后的胀后含水率和孔隙比都为 一定值，及不受土的天然湿度和密度的 影响。 2）v 能表征天然状态下胀缩性 红黏土的胀缩特性。 3）v 反映了地基土在自然条件 下可能达到的最不利工作状态。在距地 表一定深处的膨胀土地基，其含水量在 某种气象条件下从胀限变化至缩限是可 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 能的，此时属最不利状态。所以，此时 由原状土测定的 v 是符合地基土的实 际工作状态的。 4)v 可直接用于工程设计。最大 体缩率 v，除了可以用作膨胀土的判 别指标，并对其胀缩潜势分级，还可作 为地基胀缩性变形计算的参数，从而达 到判别、分类和计算使用同一指标的目 的。 5)v 的测试方法，一般的勘察设 计单位都能掌握，易于推广。 3.3 试验研究 试验准备：分别在两个地点，沿 不同深度选择了如下 4 种土样，各项指 标如下表示： 表 2 膨胀土判别试验成果 结论：对比表 1 可知前 2 种土样 中 5 个判别指标中塑性指数、液限、自 由膨胀率、胀缩总率等 4 个指标落在弱 膨胀土区间，而0.005 mm 颗粒含量 则在中膨胀土区间，可综合判定为弱膨 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 胀土；而后 2 种 5 个判别指标中塑性指 数、液限、0.005 mm 颗粒含量等 3 个指标落在强膨胀土区间，而自由膨胀 率、胀缩总率等 2 个指标则在中膨胀土 区间，事实上，塑性指数、液限、 0.005 mm 颗粒含量等 3 个指标虽落 在强膨胀土区间，但偏向中膨胀土的上 限值，因此，判定为中膨胀土更合适， 判别