时间：2022-10-23 07:13:51
摘要：本文首先介绍了膨胀土的工程特性，接着又详细分析了膨胀土的主要工程危害，并提出相应的防治对策。本文的研究对从事相关工作的人员具有重要的参考价值和一定的实践指导意义。
关键词：膨胀土；高塑性粘土；湿胀干缩性；超固结性；外加剂
1 引言
通常，膨胀土为高塑性粘土，它是一种在自然地质过程中逐渐形成的地质体，具有明显的胀缩性、且裂隙较多。强亲水性矿物伊利石和蒙脱石是其主要粘粒成分，故其具有较好的粘聚性和可塑性，同时也具有良好的持水性和亲水性。此外，膨胀土体工程力学性质不稳定，反复变形特征明显，失水易发生收缩，遇水会产生急剧膨胀，加之土体中裂隙广布，且分布杂乱，从而膨胀土地基易出现局部隆起、坍塌或裂缝等问题。所以，必须要实施有效的工程措施，来防治膨胀土体胀缩变形，从而减少因其产生的工程危害[1]。由于我国关于膨胀土的研究工作起步较晚，近年来虽然我国在膨胀土研究方面取得了部分成绩，但也存在许多不足。加强膨胀土危害和防治研究，对我国人民的财产生命安全及建筑事业的稳健发展意义重大，目前，它是我国建筑行业所面临的重大研究课题。
2 膨胀土的工程特性
在我国膨胀土分布广泛，其中，广西、湖北、云南等长江流域及其南部地区分布相对较多。膨胀土的一个重要特征是裂隙发育，尤其在旱季，膨胀土分布地区常会出现地裂，裂缝深数米，长数十米。此外，膨胀土还具有以下主要工程特性。
（1）崩解性
崩解性是膨胀土较为显著的一个工程特性，它是土体浸水后产生的一种吸水湿化现象。由于土体内浸入水，破坏了土体结构连结，使土体内部部分胶结构物发生溶解，同时，通过吸附水分子，土块表面颗粒形成水化膜，削弱颗粒间的连结。在水膜的楔入效应作用下，从而使土块周围出现崩解和各种小块掉落等解体现象。
（2）多裂隙性
裂隙使土体风化加剧、胀缩效应显著，同时，也为地表水浸入提供通道，从而降低了土体强度，使土体的完整性和连续性遭受严重破坏[2]。反复的干缩湿胀，是膨胀土中裂隙发育最重要的原因。
（3）湿胀干缩性
当膨胀土体失水时，颗粒间距缩小，土颗粒表面结合水膜减薄，会引起土体收缩。当膨胀土体浸水时，颗粒间距拉大，结合水膜增厚，从而引起土体膨胀。导致膨胀土上面的建筑物开裂或破坏的主要原因就是反复的膨缩变形。
（4）超固结性
膨胀土体多处于超固结状态，主要是因为在地层历史上，该地层承受过比目前更大的前期固结压力。
3 膨胀土的主要危害
膨胀土的危害，主要体现在它的胀缩性上，通常，粘性土都具有一定的胀缩性，其胀缩量一般较小，从而对工程的影响不大。但是，膨胀土的胀缩现象非常明显，随着季节气候变化，膨胀土会出现反复的膨胀、收缩、再膨胀现象，从而使得建在膨胀土地基之上的建筑物，发生不均匀沉降，最终导致建筑物发生破坏[3]。膨胀土对工程的危害是多方面的，除了使建筑物发生开裂倾斜外，膨胀土的胀缩性还会引起路堑滑坡、路基破坏、涵洞桥梁等刚性结构物的不均匀沉降等工程危害，从而引发路面或坡面开裂，影响建筑物的正常使用，降低其使用年限和效率。
通常，膨胀土的危害具有以下规律：地基为膨胀土的建筑物具有地区性成群开裂破坏特点，其中，低层轻型砖混结构建筑物，易产生胀缩变形，主要是因为地基土对外界环境变化较为敏感，且基础埋置浅，房屋整体性较差重量轻，随气候变化建筑物裂缝反复张开闭合，从而使得该类建筑物较易发生开裂破坏；建筑物产生上升和不均匀沉降是膨胀土地基建筑物的主要破坏形式，膨胀土浸水后会产生膨胀，进而产生较大上举力，从而导致建筑物的开裂或破坏；膨胀土层上的建筑物荷载大小及层数都会对建筑物的破坏产生一定的影响，通常，这些值越小，破坏越严重。
膨胀土对工程的危害是多方面的，究其原因，主要有以下几点：相关设计及施工人员对膨胀土及其危害认识不足，对建筑场地土为膨胀土时，没有充分重视，从而没能够积极采取有效措施加以防止，最终导致建筑物发生破坏，从而造成重大的经济损失和不必要的人员的伤亡；对该土层区域的工程地质勘察不够详细，有可能会把膨胀土错判为普通粘性土，按普通粘性土进行设计和施工，忽略了膨胀土的胀缩性，从而导致建筑物的开裂与破坏；由于膨胀土压缩性低、强度较高，它很容易会被误判为良好地基，因此，可能会带来重大的工程事故。
膨胀土地基的上部荷载与含水率变化都会导致地基变形，有上部荷载造成的地基沉降计算方法同普通地基沉降计算方法相同。但由于膨胀矿物的失水收缩、吸水膨胀变形，膨胀土地基会发生下沉或上升，且其变形值明显大于由上部荷载变化引起的沉降量，目前，工程设计中，分层总和法是其主要计算方法。采用分层总和法时，膨胀变形计算公式为：
式中，为第层土的计算厚度；为基底下第层土的膨胀率；为自基础底面和计算深度划分的土层数，其中，计算深度为膨胀土层厚度及膨胀影响深度中的小值。
4 膨胀土危害防治对策
有上述分析可见，对膨胀土层地基如不做适当处理或把其误判为其它土层地基，将会对建筑物造成严重的负面影响。因此，当遇到膨胀土层地基时，要采取切实有效的措施，从而减少因膨胀土自身特性所带来的工程危害。通常，对膨胀土地基的防治对策主要有以下几点。
（1）对膨胀土层实施改良。成本低是这种方法的主要优点，其原理是通过掺加磷酸、水泥、氯化钠、聚乙二烯、粉煤灰、氯化钙或石灰等改性剂来稳定膨胀土层，减小膨胀土吸水膨胀特性，热敏性、亲水性和胀缩性是改良的主要内容。
掺入膨胀土内的外加剂，会与土内亲水性矿物产生化学反应，从而使亲水性粘土矿物含量降低，稳定性较强的产物逐渐生成。与此同时，还会产生部分胶凝物质，这会使得土颗粒间的连接强度得到较大提高，从而使膨胀土的膨胀率得有效控制[4]。但由于膨胀良施工影响因素复杂，目前该种方法在具体的施工过程中，还有许多问题有待解决。
（2）使膨胀土保持湿度。使膨胀土的含水量稳定，主要是通过限制膨胀土和外界的接触，从而限制住膨胀土的胀缩程度。在具体的施工过程中，保湿方式可根据工程特点灵活选取，其最终作用都是限制土层胀缩变形，减小建筑物裂缝大小及数量，从而避免建筑物发生破坏。
（3）换土处理。为保证基础稳定，可以实施大面积换土处理，即用非膨胀土替换膨胀土，对强性膨胀土，实施换土是一个较为有效合适的方法，但对中弱性膨胀土，该方法运输成本偏高。
5 结束语
综上所述，膨胀土体工程力学性质不稳定，反复变形特征明显，失水易发生收缩，遇水会产生急剧膨胀，它与一般粘性土具有明显的区别。膨胀土地基较一般粘性土地基更易发生工程事故，膨胀土地基必须采取切实有效地措施，才能够有效防治膨胀土体胀缩变形，从而确保现场工作人员安全，保证工程建设质量，延长建筑物的使用寿命，最终减少工程事故的发生。但由于我国关于膨胀土的研究工作起步较晚，因此，我国该领域的从业者任重道远。加强膨胀土危害和防治研究，对我国人民的财产生命安全及建筑事业的稳健发展意义重大，目前，它是我国建筑行业所面临的重大研究课题之一。
参考文献：
[1] 袁野,李晓红,张天脂,等.膨胀土路基病害防治[J].吉林交通科技,2004,15(2):50-52.
[2] 雷胜友,丁万涛.加筋纤维抑制膨胀土膨胀性的试验[J].岩土工程学报,2005,21(4):482-485.
[3] 李生林,秦素娟,薄遵昭.中国膨胀土工程地质研究[M].南京:江苏科学技术出版社,1992:87-89.
[4] 潘军,王桢.纤维土的发展及其在膨胀土中的应用[J].路基工程,2006,10(5):12-15.
简介：常明月（1980-06），男，广东广州人，职称：助理工程师，学历：本科，主要研究方向：岩土工程。