黑山地区膨胀土特性分析及工程措施的探讨

赵忠伟++刘东

摘 要：黑山地区膨胀土属伊-蒙脱石膨胀土，火山灰成因，埋藏较浅，它具有含水量高，自由膨胀率高，重度小，孔隙比大，压缩模量小等特点。通过对膨胀土样进行统计分析，总结黑山地区膨胀土的特性，进行工程措施的分析。

关键词：黑山地区；膨胀土；特性分析；工程措施

膨胀土是由土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。膨胀岩土的特点是岩土体中含有大量的亲水性粘土矿物成分，在环境湿度变化影响下可产生强烈的胀缩变形。

膨胀土的分布具有一定的区域性，不是成片存在的，埋藏深度和厚度也不一致，与其他岩土相比量少而分散，常成窝状分布。黑山地区埋藏较浅的，对建筑物具有一定影响的膨胀土，在黑山城區范围内分布，因此对膨胀土的判别和评价要求很高。

1、膨胀土的工程地质特征

1.1野外特征

（1）、地貌特征：多分布在二级及二级以上的阶地与山前丘陵地区，个别分布在一级阶地上，呈龙岗-丘棱与浅而宽的沟谷，地形坡度平缓，一般坡度小于12 度，无明显的自然陡坎。在流水冲刷作用下的水沟水渠，常易崩塌、滑动而淤塞。

（2）、结构特征：膨胀土多呈坚硬—硬塑状态，结构致密，成棱形土块者常具有胀缩性，棱形土块越小，胀缩性越强。土内分布有裂隙，斜交剪切裂隙越发育，胀缩性越严重。

膨胀土多为细腻的胶体颗粒组成，断口光滑，土内常包含钙质结核和铁锰结核，呈零星分布，有时也富集成层。

（3）、地表特征：分布在沟谷头部，库岸和路堑边坡上的膨胀土常易出现浅层滑坡，

新开挖的路堑边坡，旱季常出现剥落，雨季则出现表面滑塌。膨胀土分布地区还有一个特点，即在旱季常出现地裂，长可达数十米至近百米，深数米，雨季闭合。

（4）、地下水特征：膨胀土地区多为上层滞水或裂隙水，无统一水位，随着季节水位变化，常引起地基的不均匀胀缩变形。

1.2物理力学指标特征

黑山地区膨胀土属伊-蒙脱石膨胀土，蒙脱石及伊利石的结构特点决定了黑山地区膨胀土在物理力学性质上具有如下特征：它具有含水量高，自由膨胀率高，重度小，孔隙比大，压缩模量小等特点。通过对本区一百多件膨胀土样进行统计分析，得出了膨胀土的物理力学指标统计值，见表1。

黑山地区膨胀土物理力学指标 表1

2、膨胀土的判别

膨胀岩土的判别，大多采用综合判别法。根据下列特征鉴别膨胀岩土：

（1）已有建筑经验证明，当土中水分聚集时，土体膨胀，可能对与其接触的建筑物产生强烈的膨胀压力而导致建筑物的破坏；土中水分减少时，土体收缩并可使岩土体产生程度不同的裂隙，导致其自身强度的降低或消失。

（2）膨胀岩土一般分布在二级及二级以上的阶地、山前丘陵和盆地边缘。地形特征在山地表现为低丘缓坡，在平原地带表现为地面龟裂、沟槽、无直立边坡。

（3）膨胀岩土在风干时出现大量的微裂隙，具有光滑面挤压擦痕且有滑腻感。呈坚硬、硬塑状态的岩土体易沿微裂隙面散裂，当其遇水时则软化。膨胀岩土一般呈灰白、灰绿、灰黄、棕红、褐黄等颜色。

（4）膨胀岩土分布地区易发生浅层滑坡、地裂。新开挖的基槽及路堑边坡坍塌等不良地质现象。

3、膨胀土的地基评价

3.1膨胀土场地的分类

按场地的地形地貌条件，可将膨胀土建筑场地分为两类：

（1）平坦场地：地形坡度小于5°；地形坡度大于5°小于14°，且距坡肩水平距离大于10m的坡顶地带。

（2）坡地场地：地形坡度大于或等于5°；地形坡度小于5°，但同一座建筑物范围内局部地形高差大于1m。

3.2膨胀潜势

膨胀土的膨胀潜势可按其自由膨胀率分为三类，见表2。

膨胀土的膨胀潜势 表2

黑山地区膨胀土膨胀潜势为中等。

3.3膨胀土地基的稳定性

位于坡地场地上的建筑物的地基稳定性按下列几种情况验算：

（1）土质均匀且无节理面时按圆弧滑动法验算。

（2）岩土层较薄，层间存在软弱层时，取软弱层面为潜在滑动面进行验算。

（3）层状构造的膨胀岩土，如层面与坡面斜交且交角小于45°时，验算层面的稳定性。

验算稳定性时，必须考虑建筑物和堆料荷载，抗剪强度应为土体沿潜在滑动面的抗剪强度，稳定安全系数可取1.2。

4.工程措施

4.1场址选择

场址选择时应选具有排水通畅、坡度小于14°并有可能采用分级低挡土墙治理、胀缩性较弱的地段；避开地形复杂、地裂、冲沟、浅滑坡发育或可能发育、地下水位变化剧烈的地段。

4.2总平面设计

总平面设计时宜使同一建筑物地基土的分级变形差不大于35mm，竖向设计宜保持自然地形，避免大挖大填，应考虑场地内排水系统的管道渗水或排泄不畅对建筑物升降变形的影响。

4.3坡地建筑

在坡地上建筑时要验算坡体的稳定性，考虑坡体的水平移动和坡体内土的含水量变化对建筑物的影响。

4.4斜坡滑动防治

对不稳定或可能产生滑动的斜坡必须采取可靠的防治滑坡措施，如设置支挡结构、排除地面及地下水、设置护坡等措施。

4.5基础埋置深度

膨胀土地基上建筑物的基础埋置深度不应小于1m。当以基础埋深为主要防治措施时，基础埋深应取大气影响急剧层深度或通过变形验算确定。当坡地坡角小于14°时，基础外边缘至坡肩的水平距离大于或等于2.5m时，基础埋深通过计算确定。

4.6地基处理

膨胀土地基处理可采用换土、砂石垫层、土性改良等方法，亦可采用桩或墩基。

（1）换土可采用非膨胀性材料或灰土，换土厚度可通过变形计算确定。平坦场地上Ⅰ、Ⅱ级膨胀土的地基处理，宜采用砂、石垫层，垫层厚度不应小于300mm，垫层宽度应大于基底宽度，两侧宜采用与垫层相同的材料回填，并作好防水处理。

（2）采用桩基础时，其深度应达到胀缩活动区以下，且不小于设计地面下5m。同时，对桩墩本身，宜采用非膨胀土作隔层。

5.结论

黑山地区膨胀土属伊-蒙脱石膨胀土，在物理力学性质上具有含水量高，自由膨胀率高，重度小，孔隙比大，压缩模量小等特点。膨胀土膨胀潜势为中等。

做好黑山地区膨胀土的勘察及评价，减少对建筑物的破坏都有着重要的意义。

参考文献

[1]《工程地质手册》编写委员会 工程地质手册 [m] 北京 中国建筑工业出版社 2007年.

[2] 中华人民共和国国家标准 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）[s] 北京 中国建筑工业出版社 2001年.

[3] 林宗元 《简明岩土工程勘察设计手册》[m] 北京 中国建筑工业出版社 2003.

[4] 中华人民共和国行业标准 《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ 112-87）[J] 北京 中国建筑工业出版社 1987年.

[5] 林宗元 《岩土工程处理手册》[m] 沈阳 辽宁科技技术出版社 1993.