膨胀土工程特性与路基工程处理技术.pptxVIP

膨胀土工程特性与路基处理技术;提 纲;1 概述;1 概述;膨胀土的工程地质分类 按膨胀土的成因及特征分为三个基本类型： 湖相沉积及其风化层，粘土矿物成分以蒙脱石为主，土的胀缩性极为显著 冲积、冲洪积、坡积物类型，主要分布在河流阶地上，粘土矿物以水云母为主，土的胀缩性也很显著 碳酸盐类岩石的残积、坡积及洪积的红粘土，液限高，但自由膨胀率小于40%，因而常被误判为非膨胀土。;1.4 膨胀土的基本属性 胀缩性 膨胀土吸水后体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果膨胀受阻即产生膨胀力； 膨胀土失水体积收缩，造成土体开裂； 击实膨胀土的膨胀性比原状膨胀土大，密实越高，膨胀性也越大。 多裂隙性 膨胀土中的裂隙，主要可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三种类型。这些裂隙将土层分割成具有一定几何形状的块体，从而破坏了土体的完整性，同时，??水分入渗开启了方便之门 超固结性 膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比小，密实度大，初始结构强度高 ;崩解性 膨胀土浸水后体积膨胀，发生崩解。 强膨胀土浸水后几分钟即完全崩解；弱膨胀土则崩解缓慢且不完全。 风化特性 膨胀土受气候因素影响很敏感，极易产生风化破坏作用。开挖后，在风化作用下，土体很快会产生破裂、剥落，从而造成土体结构破坏，强度降低。 受大气风化作用影响的深度各地不完全一样，云南、四川、广西地区约至地表下3~5 m，其他地区则在地表下2m左右。 强度衰减性 膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有峰值强度极高而残余强度极低的特性。 在风化带以内，湿胀干缩效应显著，经过多次湿胀干缩循环以后，特别是粘聚力C大幅度下降，而内摩擦角φ变化不大，一般反复循环2～3次以后趋于稳定。;1 概述;1.6 蒙脱石晶体缩胀机理;膨胀土公路病害 路面病害 －波浪变形、路面开裂、溅浆冒泥 路堑病害 －剥落、冲蚀、泥流；溜塌；坍塌；滑坡 路堤病害 －沉陷；坍肩；纵裂；溜塌；坍塌；滑坡;膨胀土沟渠病害 渠道膨胀土边坡滑坡，造成渠道的淤塞 ;膨胀土房屋建筑病害 ;2 膨胀土危害;2 膨胀土危害;膨胀土路基病害产生的原因 沿线膨胀土土质鉴别的力度不够 膨胀土处置方案不合理 膨胀土处置深度不够 路基压实控制标准不合理 施工方法不合理、维护不及时;膨胀土的矿物成分是由黏土矿物和碎屑矿物组成，黏土矿物主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等；碎屑矿物大多是粗颗粒的组成物质，大部分为石英、长石、方解石、绿泥石等。 黏土矿物成分与膨胀土的物理、化学、力学及胀缩性之间有密切的关系，主要是细颗粒的物质组成，当以蒙脱石为主时，结构单元是两层二氧化二铝和一层三氧化二铝组成，层间联结很弱，水分子可以渗入层间，生成水夹层，产生晶内膨胀；蒙脱石含有较多的钠、钙阳离子，由于阳离子的吸附作用，还产生粒间膨胀。 伊利石的晶格与蒙脱石相似，但晶格之间结合的不是水，而是正价钾离子，因而伊利石的晶架结构比较牢固，浸水后产生粒间膨胀，比蒙脱石的晶内膨胀弱的多。 高岭石矿物晶架联结牢固，一般很少有交换能力的阳离子，浸水膨胀性很弱;膨胀土中，普遍存在蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土矿物。这些矿物颗粒大多为鳞片状或扁平状，彼此相互集聚形成叠聚体，构成膨胀土中活动性的基本结构单元 在膨胀土中黏土矿物颗粒大多以面-面的方式彼此叠聚形成长扁平形的微叠聚体，正是这种叠聚体构成了膨胀土吸水膨胀与失水收缩的结构特征 膨胀土中这些微叠聚体相互连结和排列的方式，存在着各种不同的取向(图1、图2），因而影响着膨胀土的胀缩变形程度 在膨胀土中微叠聚体彼此连结后形成的定向程度差异较大，有的显示高度的定向性，各叠聚体相互连成平层状结构(图3），有的部分定向性(图4），各叠聚体紧密相连形似一环扣一环的链球状、蜂窝状、网格状结构(图5），也有的叠聚体是无序的，显现出黏土基质絮状、丝状结构(图6）;3 物质组成与结构特征;4 膨胀土的判别与分类;;;;;;4 膨胀土的判别与分类 ;5 压实膨胀土的工程特性 ;击实膨胀土的最佳含水量和最大干密度随击实功、膨胀土种类变化而变化 同一种膨胀土，压实功愈高，土的最大干密度也愈大，而对应的最佳含水量愈小； 不同种类的膨胀土，上述指标存在明显差异，相同击实功条件下的弱膨胀土最大干密度较中膨胀土高，而对应的弱膨胀土最佳含水量较中膨胀土低。 ; 膨胀特性;膨胀土胀缩特性--膨胀力 ;? ;收缩特性;体缩率随含水量增加而增大，近似成直线关系； 收缩系数随含水量增加而增大； 干密度对收缩指标影响甚微。;;从膨胀土的收缩特性看，如膨胀土路基填筑含水量超过最佳含水量较大时，需要重点考虑其收缩变形。 因此，从膨胀土的收缩特性角度考虑，膨胀土路基填筑含水量又不宜超过最佳含水量过多。;弱膨胀土的强度（CBR）特征 不同击实功下弱膨胀土CBR值随含水量的变化规律类似于击实曲线 在击实功较大时（每层击数