膨脹巖土研究歷史

對膨脹土的研究，始于20世紀(jì)50年代，重點(diǎn)是兩個(gè)方面：其一，對建造在膨脹土地基上的建筑物、構(gòu)筑物的變形和破壞事故進(jìn)行分析，提出地基加固處理和建筑物修復(fù)的措施；其二，對膨脹土的成分、結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)進(jìn)行研究，以探討膨脹土的變形機(jī)理。

自1956年第一屆國際膨脹土?xí)h以來，已召開了七屆膨脹土國際會(huì)議。我國鐵路部門在上世紀(jì)60-70年代的鐵路建設(shè)中，不斷遭遇路塹、路堤的滑塌，特別是焦(作)枝(江)鐵路更是病害不斷。

為此70年代后，在全國范圍內(nèi)開展了有組織、有計(jì)劃的膨脹土研究工作。召開了兩次全國性膨脹土地基設(shè)計(jì)專題研究學(xué)術(shù)會(huì)議，1990年在成都召開了全國首屆膨脹土科學(xué)研討會(huì)，出版了論文集。李生林等根據(jù)大量研究成果，出版了《中國膨脹土工程地質(zhì)研究》一書，高國瑞在《近代土質(zhì)學(xué)》一書中也對膨脹土的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。劉特洪則主要根據(jù)南水北調(diào)中線工程的研究與實(shí)踐，出版了專著《工程建筑中的膨脹土問題》。建設(shè)部1987年發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GBJ 112--87)。交通部出版的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路路基施工技術(shù)規(guī)程》及《路基》設(shè)計(jì)手冊等，對膨脹土也作出了相應(yīng)的規(guī)定。當(dāng)前國際上主要將膨脹土的研究納入非飽和土的研究范疇。重點(diǎn)研究其作為非飽和土的各種特性，如吸力、土一水特征關(guān)系、滲透性、體積與強(qiáng)度變化及氣候環(huán)境的影響等。

膨脹土的粘粒成分主要由強(qiáng)親水性礦物蒙脫石和伊利石組成。在自然條件下，多呈硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，顏色為黃、紅、灰白色，裂隙發(fā)育，常見光滑面和擦痕。其吸水膨脹、失水收縮并且反復(fù)變形的性質(zhì)，以及土體中雜亂分布的裂隙，對路基、輕型建筑、機(jī)場、岸坡及堤壩等都有嚴(yán)重的破壞作用。

膨脹巖土干時(shí)堅(jiān)硬，遇水軟化，在自然條件下多呈堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，自由膨脹率一般大于40%，呈棱形土塊者常具有脹縮性，棱形土塊越小，脹縮性越強(qiáng)。土內(nèi)分布有裂隙，裂縫發(fā)育，方向不規(guī)則，常有光滑面和擦痕，裂縫中常充填灰白、灰綠色粘土。膨脹巖土多為細(xì)膩的膠體顆粒組成，斷口光滑，土內(nèi)常包含鈣質(zhì)結(jié)核和鐵錳結(jié)核，呈零星分布，有時(shí)也富集成層。

膨脹土在世界范圍內(nèi)廣泛分布，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其實(shí)際分布范圍已遍及六大洲約奶多個(gè)國家和地區(qū)。美國一半的國土面積分布有膨脹土，處理膨脹土危害費(fèi)用高于震害數(shù)倍。世界上典型膨脹土的成因類型大致可歸納為殘積、沖積、湖積、洪積、坡積及混合相，個(gè)別地區(qū)還有冰水成因，其中的殘積、沖積、湖積成因分布較普遍。在我國膨脹土也有相當(dāng)廣泛的分布，其成因和分布見表

多分布在二級及二級以上的階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形坡度平緩，無明顯的自然陡坎。在流水作用下的水溝水渠，常易崩塌、滑動(dòng)而淤塞。

分布在溝谷頭部、庫岸和路塹邊坡上的膨脹土常易出現(xiàn)淺層滑坡，新開挖的路塹、邊坡、基槽，旱季常出現(xiàn)剝落，雨季則出現(xiàn)表面滑塌。膨脹土分布地區(qū)還有一個(gè)特點(diǎn)，即在旱季常出現(xiàn)地裂，長可達(dá)數(shù)十米至近百米，深數(shù)米，雨季閉合。

膨脹巖土場地，按地形地貌條件可分為平坦場地和坡地場地。符合下列條件之一者應(yīng)劃為平坦場地：

1地形坡度小于5°，且同一建筑物范圍內(nèi)局部高差不超過1m；

2地形坡度大于5°小于14°，與坡肩水平距離大于10m的坡頂?shù)貛А?

不符合以上條件的應(yīng)劃為坡地場地。

膨脹巖土調(diào)查

1查明膨脹巖土的巖性、地質(zhì)年代、成因、產(chǎn)狀、分布以及顏色、節(jié)理、裂縫等外觀特征；

2劃分地貌單元和場地類型，查明有無淺層滑坡、地裂、沖溝以及微地貌形態(tài)和植被情況；

3調(diào)查地表水的排泄和積聚情況以及地下水類型、水位和變化規(guī)律；

4搜集當(dāng)?shù)亟邓?、蒸發(fā)力、氣溫、地溫、干濕季節(jié)、干旱持續(xù)時(shí)間等氣象資料，查明大氣影響深度；

5調(diào)查當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)。

膨脹巖土勘察

1勘探點(diǎn)宜結(jié)合地貌單元和微地貌形態(tài)布置；其數(shù)量應(yīng)比非膨脹巖土地區(qū)適當(dāng)增加，其中采取試樣的勘探點(diǎn)不應(yīng)少于全部勘探點(diǎn)的1/2；

2勘探孔的深度，除應(yīng)滿足基礎(chǔ)埋深和附加應(yīng)力的影響深度外，尚應(yīng)超過大氣影響深度；控制性勘探孔不應(yīng)小于8m，一般性勘探孔不應(yīng)小于5m；

3在大氣影響深度內(nèi)，每個(gè)控制性勘探孔均應(yīng)采取Ⅰ、Ⅱ級土試樣，取樣間距不應(yīng)大于1．0m，在大氣影響深度以下，取樣間距可為1．5～2．0m；一般性勘探孔從地表下1m開始至5m深度內(nèi)，可?、蠹壨猎嚇?，測定天然含水量。

膨脹巖土試驗(yàn)

1自由膨脹率；

2一定壓力下的膨脹率；

3收縮系數(shù)；

4膨脹力。

重要的和有特殊要求的工程場地，宜進(jìn)行現(xiàn)場浸水載荷試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)或旁壓試驗(yàn)。對膨脹巖應(yīng)進(jìn)行粘土礦物成分、體膨脹量和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。對各向異性的膨脹巖土，應(yīng)測定其不同方向的膨脹率、膨脹力和收縮系數(shù)。

1對建在膨脹巖土上的建筑物，其基礎(chǔ)埋深、地基處理、樁基設(shè)計(jì)、總平面布置、建筑和結(jié)構(gòu)措施、施工和維護(hù)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GBJ112）的規(guī)定；

2一級工程的地基承載力應(yīng)采用浸水載荷試驗(yàn)方法確定； 二級工程宜采用浸水載荷試驗(yàn)；三級工程可采用飽和狀態(tài)下不固結(jié)不排水三軸剪切試驗(yàn)計(jì)算或根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)確定；

3對邊坡及位于邊坡上的工程，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算；驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮坡體內(nèi)含水量變化的影響；均質(zhì)土可采用圓弧滑動(dòng)法，有軟弱夾層及層狀膨脹巖土應(yīng)按最不利的滑動(dòng)面驗(yàn)算；具有脹縮裂縫和地裂縫的膨脹土邊坡，應(yīng)進(jìn)行沿裂縫滑動(dòng)的驗(yàn)算。2100433B

美國工程界稱膨脹土是“隱藏的災(zāi)害”。日本工程界稱膨脹土是“難對付的土”、“問題多的土”。我國膨脹土造成的災(zāi)害更是觸目驚心，我國由于膨脹土地基致害的建筑面積達(dá)1000萬m2以上，公路工程中因膨脹土發(fā)生的邊坡失穩(wěn)、路基變形、路面破壞、構(gòu)造物開裂、倒塌等公路病害造成的經(jīng)濟(jì)損失也是十分巨大的。因此，研究膨脹土的工程性質(zhì)，切實(shí)做好其工程勘察、設(shè)計(jì)與施工是確保工程建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵，忽視其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)都將給工程帶來隱患。

對膨脹土的研究，始于20世紀(jì)50年代，重點(diǎn)是兩個(gè)方面：其一，對建造在膨脹土地基上的建筑物、構(gòu)筑物的變形和破壞事故進(jìn)行分析，提出地基加固處理和建筑物修復(fù)的措施；其二，對膨脹土的成分、結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)進(jìn)行研究，以探討膨脹土的變形機(jī)理。自1956年第一屆國際膨脹土?xí)h以來，已召開了七屆膨脹土國際會(huì)議。我國鐵路部門在上世紀(jì)60-70年代的鐵路建設(shè)中，不斷遭遇路塹、路堤的滑塌，特別是焦(作)枝(江)鐵路更是病害不斷。為此70年代后，在全國范圍內(nèi)開展了有組織、有計(jì)劃的膨脹土研究工作。召開了兩次全國性膨脹土地基設(shè)計(jì)專題研究學(xué)術(shù)會(huì)議，1990年在成都召開了全國首屆膨脹土科學(xué)研討會(huì)，出版了論文集。李生林等根據(jù)大量研究成果，出版了《中國膨脹土工程地質(zhì)研究》一書，高國瑞在《近代土質(zhì)學(xué)》一書中也對膨脹土的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。劉特洪則主要根據(jù)南水北調(diào)中線工程的研究與實(shí)踐，出版了專著《工程建筑中的膨脹土問題》。建設(shè)部1987年發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GBJ 112--87)。交通部出版的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路路基施工技術(shù)規(guī)程》及《路基》設(shè)計(jì)手冊等，對膨脹土也作出了相應(yīng)的規(guī)定。當(dāng)前國際上主要將膨脹土的研究納入非飽和土的研究范疇。重點(diǎn)研究其作為非飽和土的各種特性，如吸力、土一水特征關(guān)系、滲透性、體積與強(qiáng)度變化及氣候環(huán)境的影響等。 2100433B

廣西是全國典型的膨脹巖土分布地區(qū)之一，由于膨脹巖土地基脹縮引起的建筑物開裂、邊坡失穩(wěn)等問題突出，工程防治難度大。實(shí)際工程建設(shè)中遇到膨脹巖土滑坡災(zāi)害問題時(shí)，以前往往是借鑒相關(guān)規(guī)范的一些規(guī)范條文，但由于膨脹巖土滑坡的特殊性，經(jīng)常導(dǎo)致治理工程失效，有些工程甚至導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 膨脹巖土滑坡往往出現(xiàn)工況特殊、防治工程難度及風(fēng)險(xiǎn)大的情況，屬于特珠巖土工程問題。經(jīng)過多年來在膨脹巖土及其支護(hù)理論方面所做的研究工作，以及對邊坡的設(shè)計(jì)方案和施工方案大量的論證和優(yōu)化案例總結(jié)，并大量結(jié)合室內(nèi)外原狀樣模擬試驗(yàn)，形成了在合理地確定了邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)參數(shù)、危險(xiǎn)滑動(dòng)面后，對治理方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等多方面的重要?jiǎng)?chuàng)新，并建立了完整的膨脹巖土滑坡治理體系。所述成果也均已在工程實(shí)踐中等到論證，在節(jié)約工程投資、治理效果長期有效等社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益方面收效顯著。,廣西是全國典型的膨脹巖土分布地區(qū)之一，由于膨脹巖土地基脹縮引起的建筑物開裂、邊坡失穩(wěn)等問題突出，工程防治難度大。實(shí)際工程建設(shè)中遇到膨脹巖土滑坡災(zāi)害問題時(shí)，以前往往是借鑒相關(guān)規(guī)范的一些規(guī)范條文，但由于膨脹巖土滑坡的特殊性，經(jīng)常導(dǎo)致治理工程失效，有些工程甚至導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 膨脹巖土滑坡往往出現(xiàn)工況特殊、防治工程難度及風(fēng)險(xiǎn)大的情況，屬于特珠巖土工程問題。經(jīng)過多年來在膨脹巖土及其支護(hù)理論方面所做的研究工作，以及對邊坡的設(shè)計(jì)方案和施工方案大量的論證和優(yōu)化案例總結(jié)，并大量結(jié)合室內(nèi)外原狀樣模擬試驗(yàn)，形成了在合理地確定了邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)參數(shù)、危險(xiǎn)滑動(dòng)面后，對治理方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等多方面的重要?jiǎng)?chuàng)新，并建立了完整的膨脹巖土滑坡治理體系。所述成果也均已在工程實(shí)踐中等到論證，在節(jié)約工程投資、治理效果長期有效等社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益方面收效顯著。 2100433B