淺談膨脹土的土工實驗方法及在工程勘察中的重要性

■王莉

（海南省地質測試研究中心　海南　海口　570206）

淺談膨脹土的土工實驗方法及在工程勘察中的重要性

■王莉

（海南省地質測試研究中心海南海口570206）

膨脹土具有強度低、脹縮性大等特點，在我國的發布廣泛，而在各類工程建設中，往往會因為土源緊張而用到膨脹土。因此在工程勘察過程中，對膨脹土進行相應的土工實驗研究，探討膨脹土的收縮率、載荷膨脹力等相關指標，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驗方法，并從膨脹土的膨脹率、載荷膨脹力等力學性質方面分析了土工實驗在工程勘察中的重要性。

膨脹土土工試驗力學性質

1　引言

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

2　膨脹土的土工試驗方法

2.1自由膨脹率實驗

將規定體積烘干的擾動土樣經過充分的吸水膨脹穩定后，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應注意選擇有代表性的土樣，其次在制備土樣時，應充分碾壓，使土樣中的細顆粒充分分散，否則對試驗結果影響都比較大。

2.2膨脹率的測定

原狀土在一定壓力下，在有側限條件下浸水膨脹穩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。在膨脹力的實驗測定過程中，試樣的制作過程和操作方法嚴格遵守《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-1999）。在膨脹力的具體實驗測定過程中，需要用到固結儀進行測試，相應的試樣制備與安裝同固結試驗，同時利用小鉛丸對試樣增加壓力，這樣的實驗方法也能夠隨時控制荷載，進而需要控制試樣注水后不再出現膨脹，在這樣的條件下就能夠根據總平衡荷重來測試計算出膨脹率[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。

2.3膨脹土的收縮性實驗

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

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

需要注意的是環境的溫度濕度對失水收縮的快慢有很大的影響，所以需要適當的控制樣品所處環境的溫濕度。

3　膨脹土的土工實驗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工程勘察中的重要工作之一，膨脹土的物理性質、力學性質等各項指標都是工程勘察中的重要內容。在膨脹土的土工實驗中能夠有效的檢測出膨脹土的力學性質、膨脹力等相關指標，而這些指標對工程勘察都會造成直接影響。因此對膨脹土進行相應的土工實驗，對工程勘察有著非常重要的意義。

3.1土工實驗能分析出膨脹土的壓縮性指標

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度。膨脹土也屬于土的一種，而土則屬于一種多孔介質體，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造成一定的影響[4]。同時公路路基在荷載的作用下肯定會出現變形，而變形則會對工程建設造成很大的破壞，因此要工程建設的質量，就必須要了解土的變形特性，這樣才能夠進一步計算出地基的變形量，進而了解土的壓縮性，最終設計出更完善的施工方案。而在膨脹土的土工實驗過程中，則能夠有效的檢測出土的壓縮性指標，從而也就能夠計算出膨脹土的準確壓縮性，因此對工程勘察工作極為重要。

3.2土工實驗能分析出膨脹土的強度指標

膨脹土的強度是工程勘察中的主要組成部分之一，膨脹土的強度也是衡量工程施工質量的一個重要指標之一。土的強度屬于土的一種力學性能，也能夠叫做土的抗剪強度。土的強度主要是指土在抗剪破壞時的最大應力，對地基的穩定性有著直接影響。膨脹土相對于其它優良土質而言，其強度要更低，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。在膨脹土的土工實驗中，能夠有效的檢測出土的力學性能、膨脹力等相關數據指標，這些數據指標對工程勘察工作都有極大的幫助。

4　結語

隨著我國工程建設的不斷發展，在工程建設過程中遇到膨脹土的區域在逐漸增多，而膨脹土極易造成邊坡的不穩而產生滑坡；地基膨脹土在含水率的變化以及外力的作用下產生不均勻的膨脹或者收縮變形，經常會使地基發生不均勻的沉降，使建在上面的建筑物墻面地板開裂甚至是傾斜，嚴重影響建筑物的使用功能，甚至發生事故；當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，在旱季時路基表面的脹縮作用比較明顯，極易造成路堤的坍塌，嚴重影響公路使用的安全。如果需要利用膨脹土進行工程建設，就必須要掌握膨脹土的脹縮性以及穩定性，改善膨脹土的性能，所以土工實驗對檢測膨脹土的各項性能指標對工程勘察都有極大的幫助，因此膨脹土的土工實驗會對工程施工質量造成直接影響。

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

[2]楊果林,滕珂,秦朝輝.膨脹土側向膨脹力原位試驗研究 [J].中南大學學報 (自然科學版),2014,07:2326-2332.

[3]施斌,朱志譯,劉松玉,土工試驗原理及方法,南京大學出版社,1994.

[4]賈東亮,丁述理,杜海金,郭忠玉.膨脹土工程性質的研究現狀與展望 [J].河北建筑科技學院學報,2003,01:33-39.

P694[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-275-1