黑山地區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。通過對膨脹土樣進行統計分析，總結黑山地區膨脹土的特性，進行工程措施的分析。

關鍵詞：黑山地區；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。膨脹巖土的特點是巖土體中含有大量的親水性粘土礦物成分，在環境濕度變化影響下可產生強烈的脹縮變形。

膨脹土的分布具有一定的區域性，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。黑山地區埋藏較淺的，對建筑物具有一定影響的膨脹土，在黑山城區范圍內分布，因此對膨脹土的判別和評價要求很高。

1、膨脹土的工程地質特征

1.1野外特征

（1）、地貌特征：多分布在二級及二級以上的階地與山前丘陵地區，個別分布在一級階地上，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、滑動而淤塞。

（2）、結構特征：膨脹土多呈堅硬—硬塑狀態，結構致密，成棱形土塊者常具有脹縮性，棱形土塊越小，脹縮性越強。土內分布有裂隙，斜交剪切裂隙越發育，脹縮性越嚴重。

膨脹土多為細膩的膠體顆粒組成，斷口光滑，土內常包含鈣質結核和鐵錳結核，呈零星分布，有時也富集成層。

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

新開挖的路塹邊坡，旱季常出現剝落，雨季則出現表面滑塌。膨脹土分布地區還有一個特點，即在旱季常出現地裂，長可達數十米至近百米，深數米，雨季閉合。

（4）、地下水特征：膨脹土地區多為上層滯水或裂隙水，無統一水位，隨著季節水位變化，常引起地基的不均勻脹縮變形。

1.2物理力學指標特征

黑山地區膨脹土屬伊-蒙脫石膨脹土，蒙脫石及伊利石的結構特點決定了黑山地區膨脹土在物理力學性質上具有如下特征：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。通過對本區一百多件膨脹土樣進行統計分析，得出了膨脹土的物理力學指標統計值，見表1。

黑山地區膨脹土物理力學指標 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。根據下列特征鑒別膨脹巖土：

（1）已有建筑經驗證明，當土中水分聚集時，土體膨脹，可能對與其接觸的建筑物產生強烈的膨脹壓力而導致建筑物的破壞；土中水分減少時，土體收縮并可使巖土體產生程度不同的裂隙，導致其自身強度的降低或消失。

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

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

（4）膨脹巖土分布地區易發生淺層滑坡、地裂。新開挖的基槽及路塹邊坡坍塌等不良地質現象。

3、膨脹土的地基評價

3.1膨脹土場地的分類

按場地的地形地貌條件，可將膨脹土建筑場地分為兩類：

（1）平坦場地：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的坡頂地帶。

（2）坡地場地：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局部地形高差大于1m。

3.2膨脹潛勢

膨脹土的膨脹潛勢可按其自由膨脹率分為三類，見表2。

膨脹土的膨脹潛勢 表2

黑山地區膨脹土膨脹潛勢為中等。

3.3膨脹土地基的穩定性

位于坡地場地上的建筑物的地基穩定性按下列幾種情況驗算：

（1）土質均勻且無節理面時按圓弧滑動法驗算。

（2）巖土層較薄，層間存在軟弱層時，取軟弱層面為潛在滑動面進行驗算。

（3）層狀構造的膨脹巖土，如層面與坡面斜交且交角小于45°時，驗算層面的穩定性。

驗算穩定性時，必須考慮建筑物和堆料荷載，抗剪強度應為土體沿潛在滑動面的抗剪強度，穩定安全系數可取1.2。

4.工程措施

4.1場址選擇

場址選擇時應選具有排水通暢、坡度小于14°并有可能采用分級低擋土墻治理、脹縮性較弱的地段；避開地形復雜、地裂、沖溝、淺滑坡發育或可能發育、地下水位變化劇烈的地段。

4.2總平面設計

總平面設計時宜使同一建筑物地基土的分級變形差不大于35mm，豎向設計宜保持自然地形，避免大挖大填，應考慮場地內排水系統的管道滲水或排泄不暢對建筑物升降變形的影響。

4.3坡地建筑

在坡地上建筑時要驗算坡體的穩定性，考慮坡體的水平移動和坡體內土的含水量變化對建筑物的影響。

4.4斜坡滑動防治

對不穩定或可能產生滑動的斜坡必須采取可靠的防治滑坡措施，如設置支擋結構、排除地面及地下水、設置護坡等措施。

4.5基礎埋置深度

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

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算確定。平坦場地上Ⅰ、Ⅱ級膨脹土的地基處理，宜采用砂、石墊層，墊層厚度不應小于300mm，墊層寬度應大于基底寬度，兩側宜采用與墊層相同的材料回填，并作好防水處理。

（2）采用樁基礎時，其深度應達到脹縮活動區以下，且不小于設計地面下5m。同時，對樁墩本身，宜采用非膨脹土作隔層。

5.結論

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

做好黑山地區膨脹土的勘察及評價，減少對建筑物的破壞都有著重要的意義。

參考文獻

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