膨脹土“三看一摸”簡易判別法

韓勝杰, 劉曉琪

(河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院,河北 石家莊 050021)

膨脹土“三看一摸”簡易判別法

韓勝杰, 劉曉琪

(河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院,河北 石家莊 050021)

通過對南水北調(diào)工程邯鄲西部膨脹土巖宏觀特征的研究,總結(jié)出的膨脹土“三看一摸”簡易鑒別方法,即運(yùn)用眼看、手摸進(jìn)行膨脹土巖判別。該方法簡單易學(xué),適用于現(xiàn)場快速鑒別膨脹土巖,并可估測膨脹土巖膨脹等級。運(yùn)用該方法現(xiàn)場鑒定膨脹土巖不會發(fā)生漏判,用于估測土體的膨脹等級則存在誤差,成功率約70%,估測等級一般偏高。

巖土勘察;簡易鑒別;膨脹土

南水北調(diào)中線一期工程邯鄲西部渠段分布有大量膨脹土巖,其分布約占總干渠段長的40%。膨脹土巖具有吸水膨脹、失水收縮的特性,且可以反復(fù)脹縮,對工程危害很大。要消除或降低膨脹土巖的危害,關(guān)鍵是防止土體含水率發(fā)生明顯變化。這就要求施工現(xiàn)場快速開挖、快速覆蓋[1],以減小對膨脹土巖狀態(tài)的影響。施工的快速處理,取決于膨脹土巖的快速鑒別。

膨脹土分布區(qū)往往地質(zhì)條件復(fù)雜,巖性多變,不同膨脹等級的膨脹土巖相互交錯包裹分布,在勘察階段難以徹底查清。渠道開挖后，需要對膨脹土與非膨脹土的邊界進(jìn)行確認(rèn)，對已經(jīng)確定為膨脹土的膨脹等級進(jìn)行復(fù)核判別，如果是膨脹土或疑似膨脹土，就要采取如預(yù)留保護(hù)層等措施，等待地基處理方案的最后確定。于是，提出了現(xiàn)場對膨脹土的簡易判別問題。文獻(xiàn)[2]的作者幾乎與筆者同期進(jìn)行了類似研究，提出了膨脹土野外速判分級的“綜合指標(biāo)快速打分法”，其原則適合膨脹土的野外判別，但有地區(qū)局限性，如其研究區(qū)域灰白色的土膨脹性強(qiáng)[2]，而河北的邯鄲地區(qū)是灰綠色的土膨脹性強(qiáng)。

筆者結(jié)合南水北調(diào)中線工程的前期勘察及施工地質(zhì)工作，對邯鄲西部膨脹土巖的宏觀特征進(jìn)行了分析研究，概括為：膨脹土“三看一摸”簡易判別法，適用于現(xiàn)場快速鑒別膨脹土巖，并可估測膨脹土巖膨脹等級。

1 膨脹土的時代、成因、巖性特征

邯鄲西部的膨脹土巖均為湖相沉積形成,有上第三系粘土巖、粘土,第四系下更新統(tǒng)粘土、壤土[3]。

2 膨脹土巖的宏觀特征

應(yīng)用于現(xiàn)場的簡易鑒別方法,應(yīng)通過簡單的方式實(shí)現(xiàn),且越簡單越好,因此,抓住膨脹土巖體的宏觀特征,成為該項(xiàng)研究工作的關(guān)鍵。國內(nèi)外工程技術(shù)人員對膨脹土有過大量研究,膨脹土的膨脹特性主要取決于蒙脫石[4-6]。

蒙脫石別稱蒙皂石,其宏觀特征:白色,有時為淺灰、粉紅、淺綠色,有皂滑感,加水膨脹,失水收縮,膨脹時體積能增加幾倍。有皂滑感是其鑒定特征。

基于土巖體特征是其主要組成礦物特征反映這一思想,結(jié)合多年的勘察經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)場觀察,確定對膨脹土巖宏觀特征的分析,從以下四個方面入手:土體的顏色、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、節(jié)理裂隙面情況(擦痕、光澤、皂感)、揉捏稍濕碎土皂感程度。

經(jīng)過觀察、手感、描述后,現(xiàn)場取樣進(jìn)行室內(nèi)自由膨脹率試驗(yàn),然后對比分析。

膨脹土巖的宏觀特征分析見表1、表2。

表粘土巖、粘土不同膨脹等級宏觀特征分析匯總表

表湖積粘土、壤土不同膨脹等級宏觀特征分析匯總表

3 膨脹土巖現(xiàn)場簡易鑒別方法

通過反復(fù)對比分析,筆者對邯鄲西部膨脹土巖現(xiàn)場簡易鑒別方法,概括總結(jié)為“三看一摸”法。

3.1 看土的顏色

3.2 看龜裂、裂縫

開挖后較快龜裂的土為膨脹土。開裂越快、裂縫越寬大,膨脹性越強(qiáng)。

3.3 看裂面光澤

裂面有油脂或蠟質(zhì)光澤的土為膨脹土。光澤越明顯,膨脹性越強(qiáng)。有擦痕的土,一般具中等以上膨脹潛勢。

3.4 觸摸裂隙面或揉捏稍濕散土

土質(zhì)細(xì)膩、有皂感、滑膩感的土為膨脹土。皂感越強(qiáng),土質(zhì)越細(xì)膩,膨脹性越強(qiáng)。

“三看一摸”簡易判別法不需要設(shè)備儀器,只用眼看、手摸,簡單、易學(xué)易記。稍加培訓(xùn),現(xiàn)場施工人員就可以掌握。該方法通過由遠(yuǎn)及近、由粗及細(xì)對土體的觀察,鑒別者對土體的感覺逐漸加深,對膨脹土的定性逐漸明晰,最終綜合分析確定土體是否為膨脹土巖,并可參照表3估測膨脹潛勢等級。

南水北調(diào)中線一期工程邯鄲段施工中,對膨脹土“三看一摸”簡易判別法進(jìn)行了驗(yàn)證,應(yīng)用該取得了較好效果。代表性例證見表4、表5。

表3 邯鄲西部膨脹土(巖)膨脹潛勢等級現(xiàn)場估測表

表4 邯鄲西部粘土巖、粘土現(xiàn)場簡易鑒別

表5 邯鄲西部粘土、壤土現(xiàn)場簡易鑒別

多次驗(yàn)證結(jié)果顯示:①“三看一摸”法確定的膨脹土巖,經(jīng)室內(nèi)自由膨脹率測定個別不具膨脹性,但室內(nèi)根據(jù)自由膨脹率測定確定的膨脹土巖,運(yùn)用該法均確定為膨脹土巖。經(jīng)該方法現(xiàn)場鑒定膨脹土巖一般不會發(fā)生漏判。②運(yùn)用“三看一摸”簡易判別法估測的膨脹等級,與采用室內(nèi)自由膨脹率劃分的膨脹等級,存在誤差。在涉及第三系粘土巖、粘土的25個場地土體驗(yàn)證中,現(xiàn)場與室內(nèi)判定膨脹等級一致的占61%,基本一致(自由膨脹率測定存在較大誤差[6],本文視自由膨脹率值變動±5%為正常)的占8%;對第四系下更新統(tǒng)粘土、壤土的17個場地土體驗(yàn)證中,現(xiàn)場與室內(nèi)判定膨脹等級一致的占53%,基本一致的占23%。總體分析,“三看一摸”法對土體膨脹等級判別成功率約70%,一般估測等級偏高。

4 結(jié)語

通過對南水北調(diào)工程邯鄲西部上第三系、第四系下更新統(tǒng)膨脹土巖宏觀特征的研究,總結(jié)出了膨脹土“三看一摸”簡易判別法,該方法通過眼看、手摸進(jìn)行判別,簡單易學(xué)易記,適用于現(xiàn)場快速鑒別膨脹土巖,并可估測膨脹土巖的膨脹等級。運(yùn)用該方法現(xiàn)場鑒定膨脹土巖一般不會發(fā)生漏判,但用于估測土體的膨脹等級則存在誤差,基本成功率約70%,估測等級一般偏高。

膨脹土巖及其膨脹等級受物質(zhì)來源、形成環(huán)境等諸多因素的影響,具有很強(qiáng)的地域性,在邯鄲西部總結(jié)出的膨脹土“三看一摸”簡易判別法,適用于邯鄲地區(qū)現(xiàn)場相關(guān)人員對膨脹土的初步判別。該方法的鑒別原則可以作為其他地區(qū)膨脹土判別的參考。

[1] 中華人民共和國城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部.膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范:GB50112—2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2] 王青薇,曾斌,劉清秉,等.膨脹土野外速判分級方法研究[J].人民長江，2013，44(5):31-35.

[3] 河北省地礦局.河北省北京市天津市區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

[4] 燕守勛,曲永新,韓勝杰.蒙皂石含量與膨脹土膨脹勢指標(biāo)相關(guān)關(guān)系研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2004，12(1):74-82.

[5] 曲永新,張永雙,馮玉勇,等.中國膨脹土粘土礦物組成的定量研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2002，10(增刊):416-422.

[6] 郭愛國,孔令偉,陳建斌.自由膨脹率試驗(yàn)的影響因素[J].巖石力學(xué)，2006，27(11):1949-1953.

(責(zé)任編輯：陳姣霞)

Simple Identification Method of Expansive Soil

HAN Shengjie, LIU Xiaoqi

(No.2HebeiResearchInstituteofInvestigationofWaterConservaneyandHydropower,Shijiazhuang,Hebei050021)

Through the study on the macro characteristics of expansive soil of South-to-North Water Diversion Project in western Handan,the paper sums up simple identification method of expansive soil. The method is simple and easy to learn,it is suitable for the rapid identification of expansive soil rock,and it can be used to estimate the expansive grade of expansive soil. Using this method to identify the expansive soil rock will not leak,but it is used to estimate the soil expansion level,there is an error,the basic success rate is about 70%,grade of general estimate is high.

geotechnical investigation; simple identification; expansive soil

韓勝杰(1965-),男,高級工程師,水文與工程地質(zhì)專業(yè),主要從事工程地質(zhì)勘察。E-mail:h369abc@163.com

2016-04-29;改回日期:2016-05-09

TU443

A

1671-1211(2016)03-0464-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.03.050

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160511.1629.022.html 數(shù)字出版日期:2016-05-11 16:29