浅谈膨胀土地区岩土工程勘察方法

【摘要】膨胀土在我国分布较广，主要由强亲水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。常态多呈坚硬-硬塑状态，土的密度大，空隙比小，亲水性特强。干燥时土质坚硬，裂隙发育，具有典型的吸水膨胀失水收缩的及胀缩可逆的变形特性。由于它的这些特性，对建、构筑物造成的损坏或危害已不胜枚举。目前，已引起国内外岩土工程及设计人员的重视。本文就主要介绍了膨胀土的地区的岩土勘察目的、方法、存在的问题以及解决这些问题的一些措施，以供参考。

【关键字】膨胀土，岩土工程，勘察方法

中图分类号：TU475+.5文献标识码： A 文章编号：

一．前言

中国是膨胀岩土分布最广的国家之一,在黄河流域及其以南的20 余个省区均有不同范围的分布。由于膨胀土分布广泛，种类繁多，而且不同地区膨胀土差异较大，作用机理复杂，对其成因的认识还不够充分,因此在工程应用中对膨胀土造成的危害的影响远未达到消除与解决，因而加强对膨胀土的研究工作，是一件现实而有意义的工作。

二. 膨胀土的组成

膨胀土是指黏粒成分主要由强亲水性矿物组成的,液限大于40%且胀缩性能较大的黏性土。主要由次生黏土矿物—蒙脱石和伊利石组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。由于组成成分及比例的不同,其外观一般呈现褐色、红色、黄色或灰白色等,一般土质细腻,黏性大,呈硬塑状态,斜交裂隙和光滑面发育,裂面颜色呈灰白、黄褐等杂色交混,无明显界限。膨胀土的微结构特征值随母岩与地质成因不同而各异，灰白色膨胀土主要是残积膨胀土，由岩石风化而成，富含CaO颗粒（疆石结核）。

三．膨胀土的膨胀收缩成因及危害

1、膨胀土的膨胀收缩成因

粘性土具有亲水性，当浸水膨胀时，因土的外层膨胀量大，土粒间的联结强度就降低得更多，如果降低到不能承受土本身的自重时，就会崩裂、散开，即崩解，如此由外向里地发展，直到完全崩解。当含水量减少，结合水膜变薄，粒间引力作用增强，土粒相互靠拢，粘性土的体积因而缩小。天然含水量越小，膨胀性越大，反之，则收缩性越大。

2、膨胀土的危害

坐落在膨胀土地基上的房屋建筑，随季节性气候的变化会反复不断地产生不均匀的升降，从而使房屋破坏，尤其以单层或低层砌体房屋较为严重，危害性很大，并具有如下特征：

建筑物的开裂破坏具有地区性成群出现的特点。遇干旱年份裂缝发展更为严重，建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。

房屋墙面两端转角处的裂缝。如外墙出现垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，山墙上的对称或不对称的八字形、X形裂缝等。

（三）室内地坪和楼板发生纵向隆起开裂，并常与室外地裂相连，在地裂通过建筑物的地方，建筑物墙上出现上小下大的竖向或斜向裂缝。

四．对膨胀土地区岩土工程勘察的目的

1、查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案和建议；

2、查明场地岩土层的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力，提供岩土层的物理力学性质指标和变形计算参数；

3、查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；

4、调查地表水的排泄和积聚情况以及地下水类型、水位和变化规律；查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度；

5、判定场地水与土对建筑材料的腐蚀性；

6、查明膨胀岩土的岩性、地质年代、成因、产状、分布以及颜色、节理、裂缝等外观特征；

7、划分地貌单元和场地类型，查明有无浅层滑坡、地裂、冲沟以及微地貌形态和植被情况；

8、搜集当地降水量、蒸发力、气温、地温、干湿季节、干旱持续时间等气象资料，查明大气影响深度；

9、评价场地与地基的地震效应；

10、对场地工程地质条件进行分析评价，提供经济合理的地基基础设计方案和建议；并提供满足设计、施工所需的岩土参数；

11、对桩基类型、适宜性、持力层选择提出建议，提供桩基设计计算参数，并对成桩可行性、施工对环境的影响及桩基施工中应注意的问题提出建议；

12、对基坑的设计、施工方案提出建议，提供基坑稳定性计算、基坑开挖与支护设计所需的岩土技术参数。提供基坑开挖采取的地下水控制措施，提出抗浮设防水位。当采用降水控制措施时，分析评价降水对周围环境的影响。

五．膨胀土的勘察方法

对于膨胀土地区的勘察方法主要有钻探取样进行室内试验及原为测试等方法。为了对膨胀土的特性有一定的了解，采用钻探结合原位测试如：静力触探、标准贯入试验、旁压试验等方法对膨胀土进行综合评价。对于埋藏较浅的膨胀土欲采用天然地基时，条件允许的情况下采用浸水载荷试验的方法来确定地基土的承载力，取其破坏载荷的1/2 来作为地基土承载力标准值，单更切合实际的是根据建筑物情况按实际变形要求在P-S 曲线上选取所对应的荷载作为地基土承载力。另外，据有关资料表明，采用SWS 型多波列数字图像工程与工程检测仪对膨胀土地区进行勘察发现，该方法对膨胀土层面的划分效果明显，对于浅层膨胀土中夹层及不良地质体的探明尤为突出，因此，大面积的勘察时，宜采用SWS 工程勘探与检测仪进行剖面的勾勒，然后有重点的进行指标选取。

六．膨胀土勘察要点

膨胀土勘察的要点包括勘探、室内试验、资料整理等。勘探方法包括钻探、静力触探、井探、人力钻等；试验主要为室内试验、标准贯入试验、动力触探试验；膨胀土路基资料整理的重点在于划分膨胀土的分布范围、判定膨胀土的膨胀潜势。在进行勘察时我们应注意：

1、外业：野外记录应注重颜色、状态、湿度、包含物、裂隙等详细记采。结合勘探情况，详细调查地表水的排泄和集聚情况，地下水类型，特别是上层滞水的排泄和富积情况，常年水位和变化幅度等。野外钻探严禁用水，确保取样质量，取样位置应从地面下1到3.5米，间距宜为0.5到1米。

室内试验：可按拟建工程的设计要求选作不同的试验项目，对低矮砖混建筑物和市政工程建设除了进行常规项目的测试且，还应按要求做特殊试验。

资料整理：膨胀土地基变形量的计算，在不同地区的不同条件下应注意采用相适应的计算方法，考虑到天气气候等条件的影响。

七．膨胀土的处理方法

膨胀土最大的危害在于其胀缩性引起地基基础的变化，因此，膨胀土的处理方法也是针对该特点来进行的：

1、垫层：对于埋藏较小的膨胀土层，且下伏非膨胀土层较深时，可将表层强风化层挖除后采取砂或砂石垫层来进行处理，以充分利用膨胀土承载力较高的优点。

2、砂桩：砂桩与垫层相结合的的办法在于改变膨胀土的内因特性。布庄宜采用梅花点或矩形点布桩，砂桩的长度应大于大气影响深度，桩径及桩距视膨胀土等级而定，一般取置换率为6.5-12%，砂为中砂，垫层顶面必须有防水措施，但该方法只有膨胀土等级较高时才采用。

3、桩基础：对于埋深较大（大于8.0 米）上覆土层强度指标较低的膨胀土层，可考虑采用桩及扩底桩等基础形式，膨胀土首选为桩基持力层。据有关资料，此时膨胀土可按一般粘性土考虑，结合其特点，桩侧平均摩阻力值宜取180kPa，通过几种桩型试验和应用情况的分析比较，认定扩底桩是较为理想的桩基形式。

八．结束语

膨胀土是影响房屋建筑安全稳定的不良地质，其危害性较大，在房屋设计中应尽量将基础埋在大气影响深度以下，或直接坐在非膨胀土层上，避开膨胀土的膨胀应力，否则应采取安全有效的措施对其进行处理，最大限度地减少膨胀土带来的危害，以确保建筑物的安全使用。

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