当前课程知识点:地质学与工程地质 > 第9章 土体的工程地质性质 > 9.4 特殊土及工程性质 > Chapter 9.4.3 膨胀土及工程性质
同学们好
欢迎来到地质学与工程地质课程
自然界中有一类特殊的粘土
它主要由亲水性矿物组成
吸水后体积将急剧地膨胀软化
并产生较大的膨胀力
而失水后呢
会发生显著的收缩开裂
也就是具有
反复胀缩变形的特性
在工程中将它称为膨胀土
膨胀土的地质成因
一般以残积 坡积
冲积 洪积 湖积
和冰水沉积为主
通常分布在一些盆地内的
垅岗、山前
丘陵地带和二、三级阶地上
在我国主要集中分布在
珠江、长江、黄河中下游
及淮河、海河流域的平原
盆地、河湖阶地
及河间地块
平缓的丘陵地带
与道路建筑工程极为密切
尤其在云南、广西
安徽、湖北等省分布较多
并具有代表性
我国范围内的膨胀土
按照它的成因及特征
大致可以分为三类
第一类是湖相沉积及风化层
粘土矿物以蒙脱石为主
自由膨胀率、液限
塑性指数较大
土的膨胀、收缩性最为显著
第二类为冲积、冲洪积
及坡积物
粘土矿物以伊利石为主
自由膨胀率和液限较大
土的膨胀和收缩性
也较为显著
第三类为碳酸盐类岩石的残积
坡积及洪积的红粘土
液限高
而自由膨胀率呢
通常小于40%
所以常被定为非膨胀土
但是它的收缩性很显著
由于膨胀土独特的
矿物组成及形成环境
使得膨胀土具有亲水性
多裂隙性、强胀缩性、
超固结性
强度衰减性等特点
膨胀土的粒度成分
以粘粒为主
粒径很小
比表面积大
颗粒表面由具有游离价的
原子或离子组成
因而具有表面能
在水溶液中能吸引极性水分子
和水中离子
呈现出强亲水性
膨胀土的裂隙十分发育
也是区别于其它土的
明显的标志
从成因上来看
主要分为两类
一类是原生裂隙
这类裂隙呢
一般是闭合的
表面光滑
常有蜡状光泽
长期暴露在地表后呢
受风化影响
裂隙会逐渐地张开
另外一类是次生裂隙
主要是以风化裂隙为主
在水的淋滤作用下
附近的蒙脱石含量明显增加
呈现白色或灰白色
通常会构成膨胀土的
一些软弱面
是引起膨胀土
边坡失稳的主要原因
膨胀土具有强烈的
膨胀性和收缩性
天然状态下膨胀土的
吸水膨胀率为23%以上
而在干燥状态下呢
它的吸水膨胀率
可达40%以上
膨胀土的失水收缩率呢
可到达50%以上
影响膨胀土胀缩性的因素呢
主要有土的粒度组成
矿物成分
天然含水量、结构状态等等
一般来讲亲水性强的蒙脱石
矿物含量越多
土的胀缩性就越强
天然含水量越小膨胀性越大
而失水收缩性会降低
膨胀土的这种胀缩性
会导致建筑物开裂和损坏
在斜坡地段会引起崩塌
和滑坡等灾害
在膨胀土受到的应力历史中
有时会受到
比现在土的上覆自重压力
更大的压力
也就是具有超固结性
所以它的孔隙比一般比较小
压缩性也比较低
一旦开挖 上覆压力降低
遇水膨胀
强度会迅速地降低
从而造成土体的破坏
比如成昆线的狮子山滑坡
就是由于具有超固结性的
成都膨胀土组成
施工后几年发生滑动
最终产生滑坡灾害
天然状态下
膨胀土结构紧密
孔隙比小
含水量较少
一般为硬塑
或者是坚硬状态
强度较高
压缩性中等偏低
有时会被误认为
强度较好的天然地基
当含水量增加
或结构扰动后
它的力学性能
会明显地衰减
已有的国内外研究资料表明
膨胀土被浸湿后
它的抗剪强度降低到
三分之一到二分之一
而由于结构损害
引起的抗剪强度降低
可达三分之二
到四分之三之间
甚至会接近饱和的
淤泥的强度
在膨胀土地区修建工程时
通常遇到的工程地质问题有
路基病害问题、地基病害问题
及边坡病害问题等等
膨胀土地区的路基
随着行车密度和速度的增加
由于膨胀土抗剪强度的衰减
以及基床上土体承载力的降低
将引起路基长期不均匀下沉
翻浆冒泥现象等等尤其突出
甚至会造成路面的开裂
路基的溜滑、失稳等等
因此在膨胀土地区
修建铁路、公路时
首先必须要掌握
工程区膨胀土的
工程地质条件
判断它的膨胀类别
在此基础上
进行正确的路基设计
确定边坡的形式
坡高和坡度
解决好防水保湿的关键问题
以保持土中水分的
相对稳定性
主要的工程防治措施
除了路面 路基
横断面的设计
应满足防水保湿的基本要求外
还有完善各种路基排水设施
保持其排水功能
从而防止冲刷和下渗
在施工时采取路基压实等
必要的施工措施
同时还可以采用石灰、水泥等
无机结合料进行改良
或者放置土工合成材料
进行加固等等
在膨胀土地基上
修建的桥涵及房屋等
结构建筑物随着地基上的
胀缩性发生不均匀的变形
从而导致建筑物
在膨胀土地区
产生开裂失稳
所以膨胀土的地基问题
既有地基承载力的问题
也有引起结构 建筑
产生变形的问题
除了考虑强度的衰减之外
还要需要湿胀干缩的变形特性
在工程中常用的防治措施
主要有两大类
一类是防水保湿措施
另一类是地基土的改良措施
比如适当加深建筑物基础
以减少膨胀土的厚度
或者采用换填土、土垫层
桩基础及采用石灰
或水泥进行
化学加固的方法等处理
大多数膨胀土为
裂隙极为发育的
裂隙性粘土
通常被大大小小
不同方向的裂隙所切割
尤其在斜坡地段
由于土体的卸荷松驰
导致裂隙更为发育
由于裂隙较为发育
雨季雨水沿着裂隙入渗
导致膨胀土边坡很不稳定
非常容易产生滑坡
特别是膨胀土边坡开挖后
由于强度衰减
在雨季常常导致
大大小小的滑坡频繁发生
清除后会再次发生破坏
所以膨胀土滑坡通常具有
一般为三到五米范围内的
浅表层反复破坏的特点
膨胀土边坡工程中
常用的防护措施有
设置天沟
边坡平台排水沟
等排水措施
尽快将坡面的水排除
也可采用植物、浆砌片石
及路堑坡面快速封闭等措施
来保持土体内的水分
有时采用挡土墙、抗滑桩
片石剁等支挡工程
以及粘土包边
土工格栅包边
及石灰土夹层等措施
来加固路堤及路堑边坡
这个是南水北调中线渠道
采用的土工袋进行防护
好 这节课我们学习了
膨胀土及其工程性质
通过这节课的学习
同学们要掌握
膨胀土的工程性质
了解膨胀土地区
常见的工程地质问题
及相应的工程处置措施
-0.1 人类工程活动与地质环境
-0.2 工程地质学的任务
-知识巩固--作业
-1.1 地球的形成与演化
-1.2 地球的基本性质
-1.3 岩石圈板块构造与地质作用
-知识巩固
-2.1 地壳运动
--默认
-2.2 岩浆作用
-2.3 变质作用
-2.4 地震作用
-知识巩固
-3.1 引述
-3.2 风化作用
-第3章 外动力地质作用--3.2 风化作用
-3.3 地面流水的地质作用
-3.3 地面流水的地质作用--作业
-3.4 风的地质作用
-3.4 风的地质作用--作业
-3.5 冰川的地质作用
-3.5 冰川的地质作用--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-4.1 矿物
-第4章 矿物与岩石--4.1 矿物
-4.2 岩浆岩
-第4章 矿物与岩石--4.2 岩浆岩
-4.3 沉积岩
-4.3 沉积岩--作业
-4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-基础篇
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-提高篇
-5 地质年代
-知识巩固--作业
-6.1 水平构造与倾斜构造
-6.2 褶皱构造
-6.3 断裂构造
-第6章 地质构造--知识巩固-基础篇
-第6章 地质构造--知识巩固-提高篇
-7.1 概述
-7.2 地质图的表示方法
-7.3 地质图的阅读和分析
-第7章 地质图--知识巩固-基础篇
-第7章 地质图--知识巩固-提高篇
-8.1 基本概念
-8.1 基本概念--作业
-8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-第8章 地下水--8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-8.3 地下水的运动
-8.3 地下水的运动--作业
-8.4 地下水的水质
-8.4 地下水的水质--作业
-8.5 与地下水有关的工程地质问题
-8.5 与地下水有关的工程地质问题--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-第8章 地下水--知识巩固-提高篇
-9.1 土的物质组成
-9.1 土的物质组成--作业
-9.2 土的基本性质
-9.2 土的基本性质--作业
-9.3 土的工程分类
-9.4 特殊土及工程性质
-9.4 特殊土及工程性质--作业
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-基础篇
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-提高篇
-10.1 概述
--10.1练习
-10.2 岩石的物理和水理性质
--10.2练习
-10.3 岩石的力学性质
--10.3习题
-10.4 岩体结构、结构面与结构体
--10.4习题
-10.5 结构面的特征及力学性质
--10.5习题
-10.6 岩体力学性质
--10.6习题
-10.7 岩体的工程地质分类
--10.7习题
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-11.1 斜坡变形与破坏
-11.1 斜坡变形与破坏--作业
-11.2 影响斜坡稳定的因素
-11.3 斜坡稳定性分析
-11.3 斜坡稳定性分析--作业
-11.4 岩质边坡稳定的结构分析法
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施--作业
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-基础篇
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-提高篇
-12.1 地下洞室及其应力重分布
-12.1 地下洞室及其应力重分布--作业
-12.2 洞室围岩的变形与破坏
-12.3 影响洞室围岩稳定性的因素
-12.4 洞室围岩失稳的防治措施
-第12章 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析--知识巩固
-13.1 水利工程坝基
--Chapter 13.1.1 坝型及对工程地质条件的要求
-13.2 常见地基处理方法
-第13章 地基岩体稳定性工程地质问题分析--知识巩固
-14.1 水库渗漏
-14.2 库岸稳定问题
-14.3 库周浸没及水库淤积
-知识巩固--作业
-15.1 概述
-15.2 工程地质测绘
-15.3 工程地质勘探与野外试验
-15.4 地质罗盘的使用方法
-知识巩固
-汶川地震泥石流——5年的回顾
--汶川地震泥石流
--汶川地震这五年
--解疑答惑
-期末考试