一、膨脹土
(一)膨脹土的成因及其分布
膨脹土一般指粘粒成分主要由強(qiáng)親水性的蒙脫石和伊利石礦物組成,同時(shí)具有吸水膨脹和失水收縮兩種性能的粘性土。膨脹土的成因環(huán)境主要為溫和濕潤(rùn)且具備化學(xué)風(fēng)化的良好條件,在這種環(huán)境條件下,硅酸鹽為主的礦物不斷分解,鈣被大量淋失,鉀離子被次生礦物吸收形成伊利石和伊利石—蒙脫石混合物為主的粘性土。
膨脹土在我國(guó)分布廣泛,與其他土類不同的是,膨脹土主要呈島狀分布,根據(jù)現(xiàn)有資料,膨脹土在廣西、云南、貴州、湖北、河北、河南、四川、安徽、山東、陜西、江蘇和廣東等地均有不同范圍的分布,在國(guó)外則主要分布在非洲和南亞地區(qū)。
(二)膨脹土的工程特性及對(duì)工程的危害
膨脹土的工程特性主要表現(xiàn)在以下方面:
1. 脹縮性
膨脹土吸水后體積膨脹,使其上的建筑物隆起,如果膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力;膨脹土失水體積收縮,造成土體開裂,并使其上的建筑物下沉。土中蒙脫石含量越多,其膨脹量和膨脹力也越大;土的初始含水率越低,其膨脹量與膨脹力也越大;擊實(shí)膨脹土的膨脹性比原狀膨脹土大,密實(shí)越高,膨脹性也越大。
2. 崩解性
膨脹土浸水后體積膨脹,發(fā)生崩解。強(qiáng)膨脹土浸水后幾分鐘即完全崩解;弱膨脹土則崩解緩慢且不完全。
3. 多裂隙性
膨脹土中的裂隙,主要可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土層分割成具有一定幾何形狀的塊體,從而破壞了土體的完整性,容易造成邊坡的塌滑。
4. 超固結(jié)性膨脹土大多具有超固結(jié)性,天然孔隙比小,密實(shí)度大,初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。
5. 風(fēng)化特性
膨脹土受氣候因素影響很敏感,極易產(chǎn)生風(fēng)化破壞作用;娱_挖后,在風(fēng)化作用下,土體很快會(huì)產(chǎn)生破裂、剝落,從而造成土體結(jié)構(gòu)破壞,強(qiáng)度降低。受大氣風(fēng)化作用影響的深度各地不完全一樣,云南、四川、廣西地區(qū)約至地表下3~5m,其他地區(qū)2m左右。
6. 強(qiáng)度衰減性
膨脹土的抗剪強(qiáng)度為典型的變動(dòng)強(qiáng)度,具有峰值強(qiáng)度極高而殘余強(qiáng)度極低的特性。由于膨脹土的超固結(jié)性,初期強(qiáng)度極高,現(xiàn)場(chǎng)開挖很困難,然而隨著脹縮效應(yīng)和風(fēng)化作用時(shí)間的增加,其抗剪強(qiáng)度又大幅度衰減。在風(fēng)化帶以內(nèi),濕脹干縮效應(yīng)顯著,經(jīng)過(guò)多次濕脹干縮循環(huán)以后,特別是粘聚力c大幅度下降,而內(nèi)摩擦角 變化不大,一般反復(fù)循環(huán)2~3次以后趨于穩(wěn)定。
膨脹土對(duì)工程造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾方面:
1. 對(duì)建筑物的影響
膨脹土地基上易遭受破壞的大多為埋置較淺的低層建筑物,一般為三層以下的民房。房屋損壞具有季節(jié)性和成群性兩大特點(diǎn),房屋墻面角端的裂縫常表現(xiàn)為山墻上的對(duì)稱或不對(duì)稱的倒八字形縫,外縱墻下部出現(xiàn)水平縫,墻體外側(cè)并有水平錯(cuò)動(dòng),由于土體的脹縮交替,還會(huì)使墻體出現(xiàn)交叉裂縫。
2. 對(duì)道路交通工程的影響
膨脹土地區(qū)的道路,由于路幅內(nèi)土基含水率的不均勻變化,從而引起不均勻收縮,并產(chǎn)生幅度很大的橫向波浪形變形。雨季路面滲水,路基受水浸軟化,在行車荷載下形成泥漿,并沿路面的裂縫和伸縮縫濺漿冒泥。
3. 對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響
膨脹土地區(qū)的邊坡坡面最易受大氣風(fēng)化的作用。在干旱季節(jié)蒸發(fā)強(qiáng)烈,坡面剝落;雨季坡面沖蝕,沖蝕溝深一般為0.1~0.5m,最大可達(dá)1.0m,坡面變得支離破碎。土體吸水飽和,在重力與滲透壓力作用下,沿坡面向下產(chǎn)生塑流狀溜塌。當(dāng)雨季雨量集中時(shí)還會(huì)形成泥流,堵塞涵洞,淹埋路面,甚至引發(fā)出破壞性很大的滑坡。
(三)建筑施工注意事項(xiàng)
1. 建筑規(guī)劃措施
1)正確選擇場(chǎng)地。當(dāng)?shù)匦纹教箷r(shí)應(yīng)避免大挖大填,坡度應(yīng)小于14°,并有可能設(shè)置低擋墻以防止土體溜滑發(fā)生。
2)場(chǎng)地內(nèi)綠化布置。應(yīng)根據(jù)氣候條件,膨脹土條件等,結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn),種植草皮,并采用蒸發(fā)量小的樹木綠化。
2. 結(jié)構(gòu)措施
結(jié)構(gòu)措施的目的是要提高建筑物適應(yīng)地基變形的能力。方法主要有:設(shè)置圈梁或設(shè)置暗柱與圈梁形成框架結(jié)構(gòu),提高砌體強(qiáng)度,采用懸挑結(jié)構(gòu)等。
3. 地基處理措施
1)用足地基強(qiáng)度,增大基底壓力;
2)采用換土、砂石墊層等措施,改良土性;
3)改變基礎(chǔ)形式,可采用樁基、墩基等。
4. 消除局部熱源和水源的影響
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