■王莉

（海南省地質(zhì)測試研究中心　海南　海口　570206）

淺談膨脹土的土工實(shí)驗(yàn)方法及在工程勘察中的重要性

■王莉

（海南省地質(zhì)測試研究中心海南?？?70206）

膨脹土具有強(qiáng)度低、脹縮性大等特點(diǎn)，在我國的發(fā)布廣泛，而在各類工程建設(shè)中，往往會因?yàn)橥猎淳o張而用到膨脹土。因此在工程勘察過程中，對膨脹土進(jìn)行相應(yīng)的土工實(shí)驗(yàn)研究，探討膨脹土的收縮率、載荷膨脹力等相關(guān)指標(biāo)，對我國的工程勘察極為重要。本文主要闡述了膨脹土的土工實(shí)驗(yàn)方法，并從膨脹土的膨脹率、載荷膨脹力等力學(xué)性質(zhì)方面分析了土工實(shí)驗(yàn)在工程勘察中的重要性。

膨脹土土工試驗(yàn)力學(xué)性質(zhì)

1　引言

膨脹性土是一種具有特殊變形性質(zhì)的粘土，粘粒主要是親水性很強(qiáng)的粘土礦物，如伊利石、蒙脫石、水云母等。膨脹土最本質(zhì)的特征是吸水膨脹失水收縮。一般膨脹性土的液限、塑限和塑性指數(shù)都很大，狀態(tài)常處于堅(jiān)硬或硬塑之間[1]。室內(nèi)測定膨脹土應(yīng)先進(jìn)行定性測定，則需要做自由膨脹率的試驗(yàn)，一般情況下其值大于或等于40%時(shí)定為膨脹性土，此試驗(yàn)具有方法簡單易行，便于大量室內(nèi)試驗(yàn)、出成果較快等優(yōu)點(diǎn)。定性之后需要進(jìn)行定量的試驗(yàn)判定，這時(shí)需要做膨脹率、收縮試驗(yàn)來測定膨脹程度的大小。

2　膨脹土的土工試驗(yàn)方法

2.1自由膨脹率實(shí)驗(yàn)

將規(guī)定體積烘干的擾動土樣經(jīng)過充分的吸水膨脹穩(wěn)定后，測得增加的體積與干土的體積之比即為自由膨脹率ef，用百分比表示。

需要注意的是在取樣時(shí)應(yīng)注意選擇有代表性的土樣，其次在制備土樣時(shí)，應(yīng)充分碾壓，使土樣中的細(xì)顆粒充分分散，否則對試驗(yàn)結(jié)果影響都比較大。

2.2膨脹率的測定

原狀土在一定壓力下，在有側(cè)限條件下浸水膨脹穩(wěn)定后增加的高度與原高度之比，用百分率表示。其值愈大，說明土的膨脹性愈強(qiáng)。在膨脹力的實(shí)驗(yàn)測定過程中，試樣的制作過程和操作方法嚴(yán)格遵守《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）。在膨脹力的具體實(shí)驗(yàn)測定過程中，需要用到固結(jié)儀進(jìn)行測試，相應(yīng)的試樣制備與安裝同固結(jié)試驗(yàn)，同時(shí)利用小鉛丸對試樣增加壓力，這樣的實(shí)驗(yàn)方法也能夠隨時(shí)控制荷載，進(jìn)而需要控制試樣注水后不再出現(xiàn)膨脹，在這樣的條件下就能夠根據(jù)總平衡荷重來測試計(jì)算出膨脹率[2]。

需要注意的是要保持透水石的濕度與土樣的濕度大概一致，以免其中的水分影響初始讀數(shù)。

2.3膨脹土的收縮性實(shí)驗(yàn)

表征土的收縮性指標(biāo)有體縮率v、線縮率si、收縮系數(shù)λn。試樣的制作過程和操作方法要符合《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）

土的收縮過程分為三個(gè)階段：當(dāng)土的體積收縮與含水量的減少成正比時(shí)為第一階段，其斜率為收縮系數(shù)；土體收縮隨著含水量的變化而越來越小時(shí)為第二階段；含水量雖然繼續(xù)減少但是土的體積卻不再變化為之第三階段，這就是整個(gè)收縮過程[3]。

需要注意的是環(huán)境的溫度濕度對失水收縮的快慢有很大的影響，所以需要適當(dāng)?shù)目刂茦悠匪幁h(huán)境的溫濕度。

3　膨脹土的土工實(shí)驗(yàn)對工程勘察的重要性

在工程勘察過程中，土層的勘察工作對整個(gè)工程勘察中的重要工作之一，膨脹土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等各項(xiàng)指標(biāo)都是工程勘察中的重要內(nèi)容。在膨脹土的土工實(shí)驗(yàn)中能夠有效的檢測出膨脹土的力學(xué)性質(zhì)、膨脹力等相關(guān)指標(biāo)，而這些指標(biāo)對工程勘察都會造成直接影響。因此對膨脹土進(jìn)行相應(yīng)的土工實(shí)驗(yàn)，對工程勘察有著非常重要的意義。

3.1土工實(shí)驗(yàn)?zāi)芊治龀雠蛎浲恋膲嚎s性指標(biāo)

膨脹土的物理性能包括了膨脹土的滲透性、變形特性以及土的強(qiáng)度。膨脹土也屬于土的一種，而土則屬于一種多孔介質(zhì)體，其骨架顆粒之間存在一定的空隙，從而能夠讓水在其中穿行，因此土都具有滲透性，土的滲透性會對工程建設(shè)造成一定的影響[4]。同時(shí)公路路基在荷載的作用下肯定會出現(xiàn)變形，而變形則會對工程建設(shè)造成很大的破壞，因此要工程建設(shè)的質(zhì)量，就必須要了解土的變形特性，這樣才能夠進(jìn)一步計(jì)算出地基的變形量，進(jìn)而了解土的壓縮性，最終設(shè)計(jì)出更完善的施工方案。而在膨脹土的土工實(shí)驗(yàn)過程中，則能夠有效的檢測出土的壓縮性指標(biāo)，從而也就能夠計(jì)算出膨脹土的準(zhǔn)確壓縮性，因此對工程勘察工作極為重要。

3.2土工實(shí)驗(yàn)?zāi)芊治龀雠蛎浲恋膹?qiáng)度指標(biāo)

膨脹土的強(qiáng)度是工程勘察中的主要組成部分之一，膨脹土的強(qiáng)度也是衡量工程施工質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)之一。土的強(qiáng)度屬于土的一種力學(xué)性能，也能夠叫做土的抗剪強(qiáng)度。土的強(qiáng)度主要是指土在抗剪破壞時(shí)的最大應(yīng)力，對地基的穩(wěn)定性有著直接影響。膨脹土相對于其它優(yōu)良土質(zhì)而言，其強(qiáng)度要更低，因此對分布著膨脹土的公路路基而言，工程勘察工作就顯得更加的重要。在膨脹土的土工實(shí)驗(yàn)中，能夠有效的檢測出土的力學(xué)性能、膨脹力等相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)，這些數(shù)據(jù)指標(biāo)對工程勘察工作都有極大的幫助。

4　結(jié)語

隨著我國工程建設(shè)的不斷發(fā)展，在工程建設(shè)過程中遇到膨脹土的區(qū)域在逐漸增多，而膨脹土極易造成邊坡的不穩(wěn)而產(chǎn)生滑坡；地基膨脹土在含水率的變化以及外力的作用下產(chǎn)生不均勻的膨脹或者收縮變形，經(jīng)常會使地基發(fā)生不均勻的沉降，使建在上面的建筑物墻面地板開裂甚至是傾斜，嚴(yán)重影響建筑物的使用功能，甚至發(fā)生事故；當(dāng)膨脹土路基遇到雨水浸泡后土體膨脹，容易造成路基的坍塌、隆起或裂縫，在旱季時(shí)路基表面的脹縮作用比較明顯，極易造成路堤的坍塌，嚴(yán)重影響公路使用的安全。如果需要利用膨脹土進(jìn)行工程建設(shè)，就必須要掌握膨脹土的脹縮性以及穩(wěn)定性，改善膨脹土的性能，所以土工實(shí)驗(yàn)對檢測膨脹土的各項(xiàng)性能指標(biāo)對工程勘察都有極大的幫助，因此膨脹土的土工實(shí)驗(yàn)會對工程施工質(zhì)量造成直接影響。

[1]唐大雄,劉佑榮,張文殊,王清修訂,工程巖土學(xué).-2版.北京：地質(zhì)出版社,1999.8

[2]楊果林,滕珂,秦朝輝.膨脹土側(cè)向膨脹力原位試驗(yàn)研究 [J].中南大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2014,07:2326-2332.

[3]施斌,朱志譯,劉松玉,土工試驗(yàn)原理及方法,南京大學(xué)出版社,1994.

[4]賈東亮,丁述理,杜海金,郭忠玉.膨脹土工程性質(zhì)的研究現(xiàn)狀與展望 [J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào),2003,01:33-39.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-275-1