维普资讯 http://www.cqvip.com ３６ 西部探矿工程 ２００７年第６期 南友路宁明地段膨胀土工程特性试验研究① 刘利群 （湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙４１０００８） 摘要：通过对南友路宁明地段膨胀土的工程特性、室内膨胀土试验，揭示了宁明地段膨胀土的基本 性质，这对于南友路宁明地段膨胀土的处治具有重要的意义。 关键词：宁明膨胀土地段；膨胀土；工程特性；基本性质；试验研究 中图分类号：ＴＵ４４３文献标识码：Ｂ文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２Ｏ０７）０６—００３６—０２ 膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并 在１７０ｍ高程左右，保留有一层厚度不明的泥砾 具有显著胀缩性的地质体。是一种吸水膨胀软化、失水 收缩开裂的特种粘性土，并能反复胀缩变形的高塑性粘 土。同时具有超固结性和多裂隙性，其矿物成分以强亲 水的蒙脱石和伊利石为主。膨胀土是颗粒高分散、成分 以粘土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性粘 土。它的主要特征是［¨：（１）粒度组成中粘粒（＜２ ｍ） 含量大于３０ ；（２）粘土矿物成分中，伊利石一蒙脱石 等强亲水性矿物占主导地位；（３）土体湿度增高时，体积 膨胀并形成膨胀压力；土体干燥时，体积收缩并形成收 缩裂缝；（４）膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生，导 致土的强度衰减；（５）属液限大于４０ 的高塑性土；（６） 属固结性粘土。 １南友路膨胀土的工程特性［１］ 广西宁明膨胀土为东西构造断层盆地，沉积了厚约 １５００ｍ的始新统那渎组（Ｎｙ）湖相粘土岩，泥质粉砂岩 及少郭分砂岩。在研究区内仅有少量露头，产状平缓， 倾角一般为５。～７。，盆地边缘可增加至２２。。盆地四周 有侏罗纪、三叠纪砂岩及灰岩。 明江自东向西流，两岸有二级阶地。一级阶地顶部 为灰褐色亚砂土，结构疏松，具肉眼可见的大孔，下部为 综褐色亚粘土。二级阶地发育较好，最宽可达２．５ｋｍ， 具明显基座结构。底部为厚约ｌｍ多的卵石层。往上 为黄、白、红等杂色细砂，层理十分明显，总厚度为４～ 层。砾石大小不一，杂乱无章，最大砾石长轴达２４ｃｍ， 磨圆极好，表面具明显凹凸特征，凹面的最大深度有 ７ｃｍ。砾石几乎全部是紫红色的长石石英砂岩。泥砾 层之上有一层厚度不等的棕红、棕黄色夹砂岩碎块的亚 粘土，结构致密。 宁明盆地中的土按其成因类型大体归纳为三类： （１）冰川泥砾及上覆的洪积土；（２）那渎组风化残积～坡 积土；（３）明江一、二级阶地的冲积沉积物。 粗粒组矿物成分：残积一坡积土（膨胀土）以水云母 石英为主；冲积层（非膨胀土）以石英为主，含大量的赤 铁矿。粘土矿物综合鉴定的结果：残积一坡积土（膨胀 土）以伊利石为主，高岭石次之，含有一定量的蒙脱石及 少量绿泥石、针铁矿及石英。矿物外貌特征在电镜下观 察伊利石多呈片状，薄而细碎；高岭石颗粒大小不一，晶 形完好；而蒙脱石则结晶不好。冲积土的粘土矿物则以 高岭石为主，其次是伊利石、绿泥石及较多的极细赤铁 矿，高岭石晶形完好。 土的构造特征：残积一坡积土组织致密细腻，为棕 灰、棕褐夹棕红色斑点，有巧克力色。 ５ｍ。顶部为以棕红色为主，带白色、黄色斑点的致密亚 粘土，厚度一般在８ｍ以上。 二级阶地以上的是剥蚀丘陵区，高程一般为１４０ｍ 肉眼可分出均质隐层理及层理构造。隐层理经风干后 可见显出层理，层厚２～３ｍｍ，剪切后具平整剪切面。 如粘土层问夹氧化铁膜或薄膜（厚度１１１１１１１左右），则土 具明显的层理结构。冲积成因土组织致密，并较粗糙， 为棕红色，无层理构造，剪切时剪切面为凹凸平面。 残积一坡积土中的层理面裂隙十分发育，可能是土 在胀缩过程中因受力不均所产生，这些裂隙的存在是促 使其强烈膨胀和收缩的有利条件。 残积一坡积土由于其高度分散，矿物成分以伊利石 以上，表面有一层厚度不等的残积一坡积土。建在此类 土上的房屋已几乎全部开裂、变形破坏。 ① 西部交通建设科技项目（项目编号２ＯＯ２３１８ＯＯＯ１５）。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第６期 西部探矿工程 ３７ 为主，并含有一定数量的蒙脱石，在交换性盐基离子中 富含镁离子，所以其液限一般大于５０ ，最高可达 ６１．８ ，孔隙比亦大（０．７１～０．９０），随着原始含水量增 加而增加。冲积土属于中等分散程度（小于２ｆｆｍ颗粒 宁明膨胀土的胀缩性能主要受如下因素控制： 自然状态下的高度分散性；矿物成分中含一定数量 的蒙脱石；土的交换性盐基离子成分以离子为主；颗 粒团聚体的定向排列及存在有延续性强，发育良好 只含２３ ），矿物组成以高岭石为主，交换阳离子以钙 的层间裂隙。 为主，所以液限低（３８．５Ｘ），孔隙比亦大（０．５４）。 ２南友路宁明地段膨胀土的基本性质指标试验［２伽 宁明盆地膨胀土的特点：宁明盆地始新统湖积泥岩 ２．１颗粒分析试验 的风化残积一坡积土具有较强的胀缩性属膨胀土。 试验结果如表１所示。 表１颗粒分析试验（粒径所占比例）（单位：ｍｍ） ２．２膨胀土的基本性质指标试验 （３）土的膨胀力和膨胀率随着含水量增加而减小。 南友路膨胀土的基本性质指标试验结果土样说明： （４）膨胀土的抗剪强度指标：Ｃ一２６２ｋＰａ，‘＝Ｐ一 自由膨胀率６７ ９／６；液限７５．２ ；塑限３４．０ ９／６；塑性指数 ３１．４。。 ４】．２ ；最佳含水量１５．２ ；最大干密度１．８１ｇ／ｃｍ；比 （５）膨胀土的平均无荷膨胀量为１９．５２％；有荷膨 重２．７６。 胀量：５０ｋＰａ时为７．９８ ，１００ｋＰａ时为６．２２ 。 ２．３剪切试验 （６）击实试验：最佳含水量一１５．２ ，最大干密度一 剪切试验结果如表２所示。 １．８１ｇ／ｃｍ。。 （７）土样只有在膨胀土超过其上部荷载才能发生膨 表２剪切试验结果（４ｒ／ｒａｉｎ，ｋ—１．９２３ｋＰａ／０．０１ｍｍ） 胀，并且膨胀率随着压力的减小而显著增加； １００ｋＰａ ２００ｋＰａ ３ＯＯｋＰａ ４００ｋＰａ （８）收缩随着含水量的增加而增加。 剪切变形剪应力剪切变形剪应力剪切变形剪应力剪切变形剪应力 （９）平均体缩５．４５ ，平均缩限８．５７５ ９／６。 ０．０１ｍｍ（ｋＰａ）０．０１ｉＴｌｌｎ（ｋＰａ）０．０１ｎｍｌ（ｋＰａ）０．０ｌｍｍ（ｋＰａ） （１０）膨胀土的平均比重为２．７６。 （１１）土的自由膨胀率的值与试验条件有关。试验 所用的量简大小与土样所含的吸着水多少直接影响自 由膨胀率值。在１００ｍＩ 量简试验所得的土的自由膨胀 率比５０ｍＩ 量筒下测得的要大。这主要与土在量筒中 ２．４膨胀量试验 的高度有关。土样的高度大能增加自重压密。因而影 膨胀量试验结果如表３所示。 响土的膨胀。另外，土的自由膨胀率与所含的吸着水有 关，绝对干燥下的土样（在１０５℃烘干，此时吸着水为 表３膨胀量试验结果 零）的自由膨胀率最大，随着吸着水的增加，自由膨胀率 相应地降低，这是因为土内的吸着水使土粒体积已得到 某些增加。 参考文献： ［１］李生林，等．中国膨胀土工程地质研究ＬＭｊ．江苏科学技术 ３南友路膨胀土试验结论 出版社，１９９２． （１）小于０．００２ｍｍ粘粒含量大于５０ ；小于 Ｅ２］杨果林，等．水对膨胀土路基损害作用机理研究科研成果 ０．００５ｍｍ粘粒含量大于９０ ９／６。 报告ＥＲ３．２００４，９． ［４３杨果林，等．湖南省典型膨胀土工程特性研究科研成果报 （２）为高液限（７５．２ ），塑性指数达到４１．２ ，自 告ＥＲ３．２００４，４． 由膨胀率为６７ ，属中等膨胀土。