浅谈膨胀土的土工实验方法及在工程勘察中的重要性

■王莉

（海南省地质测试研究中心　海南　海口　570206）

浅谈膨胀土的土工实验方法及在工程勘察中的重要性

■王莉

（海南省地质测试研究中心海南海口570206）

膨胀土具有强度低、胀缩性大等特点，在我国的发布广泛，而在各类工程建设中，往往会因为土源紧张而用到膨胀土。因此在工程勘察过程中，对膨胀土进行相应的土工实验研究，探讨膨胀土的收缩率、载荷膨胀力等相关指标，对我国的工程勘察极为重要。本文主要阐述了膨胀土的土工实验方法，并从膨胀土的膨胀率、载荷膨胀力等力学性质方面分析了土工实验在工程勘察中的重要性。

膨胀土土工试验力学性质

1　引言

膨胀性土是一种具有特殊变形性质的粘土，粘粒主要是亲水性很强的粘土矿物，如伊利石、蒙脱石、水云母等。膨胀土最本质的特征是吸水膨胀失水收缩。一般膨胀性土的液限、塑限和塑性指数都很大，状态常处于坚硬或硬塑之间[1]。室内测定膨胀土应先进行定性测定，则需要做自由膨胀率的试验，一般情况下其值大于或等于40%时定为膨胀性土，此试验具有方法简单易行，便于大量室内试验、出成果较快等优点。定性之后需要进行定量的试验判定，这时需要做膨胀率、收缩试验来测定膨胀程度的大小。

2　膨胀土的土工试验方法

2.1自由膨胀率实验

将规定体积烘干的扰动土样经过充分的吸水膨胀稳定后，测得增加的体积与干土的体积之比即为自由膨胀率ef，用百分比表示。

需要注意的是在取样时应注意选择有代表性的土样，其次在制备土样时，应充分碾压，使土样中的细颗粒充分分散，否则对试验结果影响都比较大。

2.2膨胀率的测定

原状土在一定压力下，在有侧限条件下浸水膨胀稳定后增加的高度与原高度之比，用百分率表示。其值愈大，说明土的膨胀性愈强。在膨胀力的实验测定过程中，试样的制作过程和操作方法严格遵守《土工试验方法标准》（GB/T 50123-1999）。在膨胀力的具体实验测定过程中，需要用到固结仪进行测试，相应的试样制备与安装同固结试验，同时利用小铅丸对试样增加压力，这样的实验方法也能够随时控制荷载，进而需要控制试样注水后不再出现膨胀，在这样的条件下就能够根据总平衡荷重来测试计算出膨胀率[2]。

需要注意的是要保持透水石的湿度与土样的湿度大概一致，以免其中的水分影响初始读数。

2.3膨胀土的收缩性实验

表征土的收缩性指标有体缩率v、线缩率si、收缩系数λn。试样的制作过程和操作方法要符合《土工试验方法标准》（GB/T 50123-1999）

土的收缩过程分为三个阶段：当土的体积收缩与含水量的减少成正比时为第一阶段，其斜率为收缩系数；土体收缩随着含水量的变化而越来越小时为第二阶段；含水量虽然继续减少但是土的体积却不再变化为之第三阶段，这就是整个收缩过程[3]。

需要注意的是环境的温度湿度对失水收缩的快慢有很大的影响，所以需要适当的控制样品所处环境的温湿度。

3　膨胀土的土工实验对工程勘察的重要性

在工程勘察过程中，土层的勘察工作对整个工程勘察中的重要工作之一，膨胀土的物理性质、力学性质等各项指标都是工程勘察中的重要内容。在膨胀土的土工实验中能够有效的检测出膨胀土的力学性质、膨胀力等相关指标，而这些指标对工程勘察都会造成直接影响。因此对膨胀土进行相应的土工实验，对工程勘察有着非常重要的意义。

3.1土工实验能分析出膨胀土的压缩性指标

膨胀土的物理性能包括了膨胀土的渗透性、变形特性以及土的强度。膨胀土也属于土的一种，而土则属于一种多孔介质体，其骨架颗粒之间存在一定的空隙，从而能够让水在其中穿行，因此土都具有渗透性，土的渗透性会对工程建设造成一定的影响[4]。同时公路路基在荷载的作用下肯定会出现变形，而变形则会对工程建设造成很大的破坏，因此要工程建设的质量，就必须要了解土的变形特性，这样才能够进一步计算出地基的变形量，进而了解土的压缩性，最终设计出更完善的施工方案。而在膨胀土的土工实验过程中，则能够有效的检测出土的压缩性指标，从而也就能够计算出膨胀土的准确压缩性，因此对工程勘察工作极为重要。

3.2土工实验能分析出膨胀土的强度指标

膨胀土的强度是工程勘察中的主要组成部分之一，膨胀土的强度也是衡量工程施工质量的一个重要指标之一。土的强度属于土的一种力学性能，也能够叫做土的抗剪强度。土的强度主要是指土在抗剪破坏时的最大应力，对地基的稳定性有着直接影响。膨胀土相对于其它优良土质而言，其强度要更低，因此对分布着膨胀土的公路路基而言，工程勘察工作就显得更加的重要。在膨胀土的土工实验中，能够有效的检测出土的力学性能、膨胀力等相关数据指标，这些数据指标对工程勘察工作都有极大的帮助。

4　结语

随着我国工程建设的不断发展，在工程建设过程中遇到膨胀土的区域在逐渐增多，而膨胀土极易造成边坡的不稳而产生滑坡；地基膨胀土在含水率的变化以及外力的作用下产生不均匀的膨胀或者收缩变形，经常会使地基发生不均匀的沉降，使建在上面的建筑物墙面地板开裂甚至是倾斜，严重影响建筑物的使用功能，甚至发生事故；当膨胀土路基遇到雨水浸泡后土体膨胀，容易造成路基的坍塌、隆起或裂缝，在旱季时路基表面的胀缩作用比较明显，极易造成路堤的坍塌，严重影响公路使用的安全。如果需要利用膨胀土进行工程建设，就必须要掌握膨胀土的胀缩性以及稳定性，改善膨胀土的性能，所以土工实验对检测膨胀土的各项性能指标对工程勘察都有极大的帮助，因此膨胀土的土工实验会对工程施工质量造成直接影响。

[1]唐大雄,刘佑荣,张文殊,王清修订,工程岩土学.-2版.北京：地质出版社,1999.8

[2]杨果林,滕珂,秦朝辉.膨胀土侧向膨胀力原位试验研究 [J].中南大学学报 (自然科学版),2014,07:2326-2332.

[3]施斌,朱志译,刘松玉,土工试验原理及方法,南京大学出版社,1994.

[4]贾东亮,丁述理,杜海金,郭忠玉.膨胀土工程性质的研究现状与展望 [J].河北建筑科技学院学报,2003,01:33-39.

P694[文献码]B

1000-405X（2016）-9-275-1