膨胀土地基简介

1938年发现轻型砖砌房屋大量破坏以后，这种现象才引起岩土工程界的注意。对膨胀土的物质构造、变形特征、房屋破坏机理、工程设计与处理等已经有了基本认识，并逐渐发展成为土力学的一个分支学科。

膨胀土的工程特性 　引起膨胀的主要物质是蒙脱石，它具有较大的比表面及阳离子交换量，在与水相互作用过程中，能吸水引起粒间膨胀及矿物晶体膨胀。膨胀后的土体强度急骤降低、膨胀势能减弱。遇有蒸发可能时，土的含水量也减少，体积随之收缩，吸附能力增加。膨胀-收缩-再膨胀的反复可逆变形特性是膨胀土与其他土的基本区别。

土中的水因外界环境条件的改变而不断转移称为水分转移，它是引起膨胀收缩的重要原因。没有水的补给，膨胀变形不可能产生；没有失水条件，收缩也不会发生。促使水分转移的环境因素有三：①气候的变化，包括季节性降雨、蒸发、气温及湿度等。它直接影响接近地表的一定深度内的土层的含水量。离地表愈近，含水量的变化幅度愈大;到一定深度时，气候的影响很小,含水量也比较稳定。这个深度称为气候影响深度，一般为1～3米。如基础位于此深度以内，则可观测到它随着降雨和蒸发作周期升降运动。②由于建筑物、地坪、散水、路面等覆盖了原有地面，覆盖面以下的含水量将因水的气态和液态的热转移而增高，使建筑物上升，地坪、地面隆起。③施工期大挖大填和平整场地破坏了原有的水分平衡，局部曝晒及浸水引起局部含水量发生变化，都能促使水分转移。

膨胀土的鉴别 　识别膨胀土有三种方法：①矿物鉴定法。如:X射线折射法、差热法、电镜辨别法、化学分析法等。目的是直接测定矿物成分及其结构。蒙脱石含量超过10%并处于胶凝状态时，就足以引起较大膨胀。②物理指标判别法。如：自由膨胀率法、缩限法、活性法等。这些方法是通过物理指标与膨胀性能相关的统计得出的，优点是简单易行。③力学测定法。直接用膨胀仪和收缩仪测定原状土的膨胀力、膨胀系数和收缩系数等指标，并计算变形量。中国采用综合法，即：根据土的自由膨胀率及现场调查结果（包括地形地貌、野外地质特征、土的裂隙与结构形态等）综合考虑，待初步判别为膨胀土后，再进行力学测定和计算变形量，作为地基评价及设计的依据。

建筑物变形计算 　膨胀土地基上的建筑物变形可大致分为上升型、升降型、下降型三类。各类变形都与外界因素及起始含水量有关。在半干旱地区，土的起始含水量很低，一般出现上升型；在温带半湿润气候下，土的起始含水量在塑限附近波动，多出现升降型；当含水量达1.2倍塑限以上时,或由于生产设备的热力作用导致地基土干燥时,则出现下降型。实际上变形颇为复杂,有时,同一栋房屋南面下沉、北面上升,或者中部上升、四角下沉。因此，预估建筑物各点的升降值是极为困难的，仅能反映若干年内变形的最大幅值。

膨胀上升变形值SH与收缩下沉值SS分别由下两式表达：式中h为某层土的计算厚度；ep为某层土在压力p（附加压力与自重压力之和）作用下的膨胀率；eS为某层土的竖向收缩系数,即减少1%含水量时的线收缩率；Δw为某层土天然含水量与最小含水量之差;K1、K2为工作条件系数。

计算深度由实际情况确定,一般小于5米。对于升降型变形幅度可取膨胀上升值变形与收缩下沉值之和。

基础埋深一般宜大于1米,以避开气候急骤影响层。

地基设计 　设计时主要考虑:①坡体的稳定性;②不同结构可能承受的变形。

膨胀土属于易产生浅层滑动的特殊土,因此,治坡是保证建筑安全的首要措施。膨胀土边坡稳定角较低，一般为11°～14°，层状土质边坡稳定角还需由层面与坡面的变角确定。过去对该特性缺乏认识，由坡体蠕动引起的房屋损坏事故很多。因此，在处理时应先做好整体规划,防止大挖大填；施工时做好场区排水及抗滑挡墙,挡墙背后宜填非膨胀土，以减少膨胀压力。

根据膨胀土地基已建房屋调查，排架结构、高耸结构和三层以上的砌体结构都比较完好,变形幅度亦小;在三层及三层以下的砖石结构中，以一层房屋损坏较严重，二层次之，三层又次之；坡地上的房屋损坏又比平坦地形上的重。针对这种情况，所采取的主要措施偏重于减少变形幅度及其差异变形。具体做法为：①适当增加基础埋深和增大基底压力，以限制其膨胀变形幅度，如：独立基础（见基础）、桩基础、换土垫层（见换土法）等。②稳定地基土含水量，减少蒸发量，控制下沉。各种保湿措施都属此类，其中常用的有：用松散材料做垫层的宽散水，在缓坡地带采用低挡墙以减少坡面蒸发，以及在房屋四周种草植树等。③增加墙体强度，如增设圈梁或墙体配筋等。

这些措施只有根据各地的实际情况选用，才能收到较好的技术和经济效益。

对于有热源的设备基础如隧道窑和均热炉等，要防止热量传入地下以减少收缩下沉，常用的有效方法是在基础中增设通风层，用通风装置及时排出热空气。地坪隆起与开裂是普通存在的现象，解决的方法是大量换土或做架空地板。但由于费用较大，这种方法仅在修建工业厂房时采用。

使用期间的维护对延长建筑物的使用期限是至关重要的。经常检修管道，排除积水，可避免局部地基浸水膨胀而引起的房屋损坏。

英文

释义：预防和治理膨胀土地基的工作。除注意工程建筑选址外，对重要工程的膨胀土地基应采取防水保湿和地基改良措施，以减少胀缩变形。防水保湿措施是加强对建筑物周围的湿度控制，以减小气候变化和人为活动对地基含水量的影响，从而控制膨胀土胀缩变形。

本书介绍了国内外公路膨胀土地基与基础研究现状和作者近10年的研究成果，论述了公路膨胀土地基与基础性状和技术对策，全面系统地反映了我国公路膨胀土地基与基础理论和技术的最新研究成果。全书共分6章，内容主要包括中国公路膨胀土概况和病害处治、膨胀土变形和强度特性试验研究、公路膨胀土地基与基础大型模型试验研究、公路膨胀土地基与基础离心模型试验研究、公路膨胀土地基与基础非饱和土理论分析、公路膨胀土地基与基础现场试验研究。

第一章 中国公路膨胀土概况和病害处治

第二章 膨胀土变形和强度特性试验研究

第三章 公路膨胀土地基与基础大型模型试验研究

第四章 公路膨胀土地基与基础离心模型试验研究

第五章 公路膨胀土地基与基础非饱和土理论分析

第六章 公路膨胀土地基与基础现场试验研究

参考文献 2100433B