【摘 要】膨脹土屬于一種特殊的災害土，遇水膨脹，失水收縮，對基坑危害極大。文章以成都東方華大廣場的基坑工程為研究對象，對該基坑的膨脹土進行室內(nèi)試驗，研究其含水量變化時剪切強度的變化規(guī)律及土性粘聚力和內(nèi)摩擦角的變化規(guī)律，總結出膨脹土物理力學參數(shù)特征，為膨脹土的基坑支護設計提供依據(jù)。

【關鍵詞】膨脹土；試驗；變化規(guī)律

膨脹土屬于高塑性粘土，它的壓縮性較低、親水性較強、強度較高以及持水性較強。土體遇水時膨脹，失水時干縮，在工程上，它的力學性質極其不穩(wěn)定，很容易致使地基發(fā)生隆起、塌陷，建筑物發(fā)生開裂等災害，在建筑物中是一種長期潛在的威脅，很容易致使建筑物發(fā)生變形破壞。在成都東郊龍泉驛地區(qū)，是四川省膨脹土分布最具有代表性的一個地方。隨著成都市城市規(guī)劃建設東部發(fā)展戰(zhàn)略的實施，超深超大基坑層出不窮，但是伴隨著的基坑事故也越來越多，據(jù)不完全統(tǒng)計，膨脹土地區(qū)的基坑事故占所有基坑事故的65%以上。因此，對膨脹土基坑的巖土體的物理力學參數(shù)，并總結出一個對工程簡單實用的計算方法是比較重要的。

一、研究區(qū)環(huán)境背景

研究區(qū)場地屬于成都東郊東方華大廣場的基坑項目，它位于廣闊的成都平原東部，屬于淺丘地貌，地勢起伏高差不大，最大高差不超過10米。主要地質構造是龍泉山斷裂帶。斷裂發(fā)育明顯，最大斷裂在龍泉山兩側。研究區(qū)場地的膨脹土分布廣泛，研究區(qū)場地粘土較多，主要為硬塑狀態(tài)，裂隙發(fā)育豐富，土體內(nèi)不僅含有許多親水性比較強的粘土礦物，而且裂隙面內(nèi)部含有大量灰綠色和白色的粘土，如圖1；遇水后軟化，如圖2。這屬于裂隙膨脹土，物理性質匯總如表1。通過室內(nèi)實驗測得研究區(qū)土體的自由膨脹率在39.03%到43.89%的范圍內(nèi)，平均膨脹率為41.46%，參照《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范（GBJ112—87）》，當膨脹率大于40%時，這種土體屬于弱膨脹土。

二、膨脹土參數(shù)室內(nèi)實驗

在基坑開挖面深度為4m～11m的常規(guī)地段取樣40kg左右配置不同含水率的試樣，并在其遇水軟化段取樣一組。實驗共分9組，常規(guī)段和遇水軟化的原狀土各一組；常規(guī)段原狀土加水調(diào)制土樣4組，每組含水率控制增量1.5%～2%，直至土樣飽和；室內(nèi)自然失水2小時、5天以及10天的土樣各一組。9組實驗含水率分布在9.7%～34.2%之間，試驗剪切實驗成果見表2-3和圖2-3。最大含水率土樣當在400Kpa壓力的直剪儀內(nèi)時，土樣在不剪切的情況下被直接擠出土樣盒，直接破壞。

三、試驗參數(shù)分析研究

將常規(guī)段的土樣和遇水軟化段的土樣對比后發(fā)現(xiàn)：土樣的含水率顯著增加，從24.4%變化到29.5%，粘聚力c值顯著減小，從33.12kPa變化到14.25kPa，內(nèi)摩擦角從26.06°減小到10.72°，土體的在含水率變化不大的情況下，它們的強度降低了一半以上?？梢钥闯?，含水率的變化對”成都粘土”的強度參數(shù)影戲極大。

通過對9組試樣數(shù)據(jù)按壓應力分別按100Kp到400Kpa，單次遞增100Kpa，共四種情況分別進行線性分析，得到它們的剪切強度與含水率的關系，如圖4、圖5、圖6、圖7所示，能夠發(fā)現(xiàn)在相同垂直壓應力下，含水率與膨脹土的剪切強度成反比，且整體具有良好的線性關系。

分析9組試樣的內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c分別與含水率的線性關系擬合曲線，圖8和圖9它們的分析結果。

由上述試驗結果分析可以看出：膨脹土粘聚力c與含水率呈線性關系，它的經(jīng)驗公式如（1）；內(nèi)摩擦角φ與含水率也呈線性關系，它的經(jīng)驗公式如（2）。

通過對比部分研究者的研究成果，對大于塑性（24.55%）的實驗土樣的粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ與含水率的關系進行回歸分析，能夠發(fā)現(xiàn)它們不僅有較好的線性關系，也有較好的指數(shù)關系，這基本是一致的。分析結果見圖10和圖11。

在膨脹土參數(shù)試驗操作過程中，含水率高的土樣配制較為容易，一般通過加水配制即可；而配制含水率低的土樣大家很容易忽略土體結構的完整，這就需要原狀土樣在自然狀態(tài)下干燥。在高含水率的膨脹土中，土體展示的離散性是因為它自身裂隙性的特點。在對粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ與含水率進行線性分析時，我們對各種含水率的土樣都要考慮，無論含水率高低，都要有數(shù)據(jù)分析的說明，這（下轉第184頁）樣才能全面的反映粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ與含水率的關系，使其更有說服力。

在現(xiàn)實的工程當中，膨脹土的強度參數(shù)一般不考慮開挖和降雨等情況，而是主要以工程經(jīng)驗以及前期勘察時鉆孔原狀土的直剪試驗成果為依據(jù)。根據(jù)實驗成果，我們建議“成都粘土”強度參數(shù)取值時：未遇水軟化段土體強度是遇水段強度的2倍左右。本次研究所得的經(jīng)驗公式在以后含水率的測定與常規(guī)的直剪試驗中具有一定的參考價值，可以在以后實際工程中得到廣泛的推廣應用。如果想保證統(tǒng)計規(guī)律的全面性，我建議把統(tǒng)計的范圍變得廣泛，降低含水率的最小取值，并多組取樣。然后建立關于含水率和土體強度參數(shù)的經(jīng)驗公式，再以實際工程經(jīng)驗和具體工程情況相結合，最終確定相應的強度參數(shù)，同時逐步總結經(jīng)驗，服務于實際工程。

四、結語

（1）在研究區(qū)場地內(nèi)的膨脹土，未遇水軟化段土體強度是遇水段強度的2倍左右；

（2）膨脹土強度參數(shù)粘聚力c和含水率呈線性關系，經(jīng)驗公式如（3），內(nèi)摩擦角φ與含水率均也呈線性關系，其經(jīng)驗公式如（4）；

參考文獻

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[4] 郭乃勝，劉克文，胡江春，等.膨脹土地區(qū)基坑支護的控制方案及險情處理方法[J].中原工學院學報，2015，26（04）：88-90.

作者簡介：沈仁寶（1988.10- ），男，四川南充人，碩士研究生，成都理工大學，四川省建筑科學研究院，研究方向：測量。