膨胀土“三看一摸”简易判别法

韩胜杰, 刘晓琪

(河北省水利水电第二勘测设计研究院,河北 石家庄 050021)

膨胀土“三看一摸”简易判别法

韩胜杰, 刘晓琪

(河北省水利水电第二勘测设计研究院,河北 石家庄 050021)

通过对南水北调工程邯郸西部膨胀土岩宏观特征的研究,总结出的膨胀土“三看一摸”简易鉴别方法,即运用眼看、手摸进行膨胀土岩判别。该方法简单易学,适用于现场快速鉴别膨胀土岩,并可估测膨胀土岩膨胀等级。运用该方法现场鉴定膨胀土岩不会发生漏判,用于估测土体的膨胀等级则存在误差,成功率约70%,估测等级一般偏高。

岩土勘察;简易鉴别;膨胀土

南水北调中线一期工程邯郸西部渠段分布有大量膨胀土岩,其分布约占总干渠段长的40%。膨胀土岩具有吸水膨胀、失水收缩的特性,且可以反复胀缩,对工程危害很大。要消除或降低膨胀土岩的危害,关键是防止土体含水率发生明显变化。这就要求施工现场快速开挖、快速覆盖[1],以减小对膨胀土岩状态的影响。施工的快速处理,取决于膨胀土岩的快速鉴别。

膨胀土分布区往往地质条件复杂,岩性多变,不同膨胀等级的膨胀土岩相互交错包裹分布,在勘察阶段难以彻底查清。渠道开挖后，需要对膨胀土与非膨胀土的边界进行确认，对已经确定为膨胀土的膨胀等级进行复核判别，如果是膨胀土或疑似膨胀土，就要采取如预留保护层等措施，等待地基处理方案的最后确定。于是，提出了现场对膨胀土的简易判别问题。文献[2]的作者几乎与笔者同期进行了类似研究，提出了膨胀土野外速判分级的“综合指标快速打分法”，其原则适合膨胀土的野外判别，但有地区局限性，如其研究区域灰白色的土膨胀性强[2]，而河北的邯郸地区是灰绿色的土膨胀性强。

笔者结合南水北调中线工程的前期勘察及施工地质工作，对邯郸西部膨胀土岩的宏观特征进行了分析研究，概括为：膨胀土“三看一摸”简易判别法，适用于现场快速鉴别膨胀土岩，并可估测膨胀土岩膨胀等级。

1 膨胀土的时代、成因、岩性特征

邯郸西部的膨胀土岩均为湖相沉积形成,有上第三系粘土岩、粘土,第四系下更新统粘土、壤土[3]。

2 膨胀土岩的宏观特征

应用于现场的简易鉴别方法,应通过简单的方式实现,且越简单越好,因此,抓住膨胀土岩体的宏观特征,成为该项研究工作的关键。国内外工程技术人员对膨胀土有过大量研究,膨胀土的膨胀特性主要取决于蒙脱石[4-6]。

蒙脱石别称蒙皂石,其宏观特征:白色,有时为浅灰、粉红、浅绿色,有皂滑感,加水膨胀,失水收缩,膨胀时体积能增加几倍。有皂滑感是其鉴定特征。

基于土岩体特征是其主要组成矿物特征反映这一思想,结合多年的勘察经验,现场观察,确定对膨胀土岩宏观特征的分析,从以下四个方面入手:土体的颜色、节理裂隙发育程度、节理裂隙面情况(擦痕、光泽、皂感)、揉捏稍湿碎土皂感程度。

经过观察、手感、描述后,现场取样进行室内自由膨胀率试验,然后对比分析。

膨胀土岩的宏观特征分析见表1、表2。

表粘土岩、粘土不同膨胀等级宏观特征分析汇总表

表湖积粘土、壤土不同膨胀等级宏观特征分析汇总表

3 膨胀土岩现场简易鉴别方法

通过反复对比分析,笔者对邯郸西部膨胀土岩现场简易鉴别方法,概括总结为“三看一摸”法。

3.1 看土的颜色

3.2 看龟裂、裂缝

开挖后较快龟裂的土为膨胀土。开裂越快、裂缝越宽大,膨胀性越强。

3.3 看裂面光泽

裂面有油脂或蜡质光泽的土为膨胀土。光泽越明显,膨胀性越强。有擦痕的土,一般具中等以上膨胀潜势。

3.4 触摸裂隙面或揉捏稍湿散土

土质细腻、有皂感、滑腻感的土为膨胀土。皂感越强,土质越细腻,膨胀性越强。

“三看一摸”简易判别法不需要设备仪器,只用眼看、手摸,简单、易学易记。稍加培训,现场施工人员就可以掌握。该方法通过由远及近、由粗及细对土体的观察,鉴别者对土体的感觉逐渐加深,对膨胀土的定性逐渐明晰,最终综合分析确定土体是否为膨胀土岩,并可参照表3估测膨胀潜势等级。

南水北调中线一期工程邯郸段施工中,对膨胀土“三看一摸”简易判别法进行了验证,应用该取得了较好效果。代表性例证见表4、表5。

表3 邯郸西部膨胀土(岩)膨胀潜势等级现场估测表

表4 邯郸西部粘土岩、粘土现场简易鉴别

表5 邯郸西部粘土、壤土现场简易鉴别

多次验证结果显示:①“三看一摸”法确定的膨胀土岩,经室内自由膨胀率测定个别不具膨胀性,但室内根据自由膨胀率测定确定的膨胀土岩,运用该法均确定为膨胀土岩。经该方法现场鉴定膨胀土岩一般不会发生漏判。②运用“三看一摸”简易判别法估测的膨胀等级,与采用室内自由膨胀率划分的膨胀等级,存在误差。在涉及第三系粘土岩、粘土的25个场地土体验证中,现场与室内判定膨胀等级一致的占61%,基本一致(自由膨胀率测定存在较大误差[6],本文视自由膨胀率值变动±5%为正常)的占8%;对第四系下更新统粘土、壤土的17个场地土体验证中,现场与室内判定膨胀等级一致的占53%,基本一致的占23%。总体分析,“三看一摸”法对土体膨胀等级判别成功率约70%,一般估测等级偏高。

4 结语

通过对南水北调工程邯郸西部上第三系、第四系下更新统膨胀土岩宏观特征的研究,总结出了膨胀土“三看一摸”简易判别法,该方法通过眼看、手摸进行判别,简单易学易记,适用于现场快速鉴别膨胀土岩,并可估测膨胀土岩的膨胀等级。运用该方法现场鉴定膨胀土岩一般不会发生漏判,但用于估测土体的膨胀等级则存在误差,基本成功率约70%,估测等级一般偏高。

膨胀土岩及其膨胀等级受物质来源、形成环境等诸多因素的影响,具有很强的地域性,在邯郸西部总结出的膨胀土“三看一摸”简易判别法,适用于邯郸地区现场相关人员对膨胀土的初步判别。该方法的鉴别原则可以作为其他地区膨胀土判别的参考。

[1] 中华人民共和国城乡建设环境保护部.膨胀土地区建筑技术规范:GB50112—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] 王青薇,曾斌,刘清秉,等.膨胀土野外速判分级方法研究[J].人民长江，2013，44(5):31-35.

[3] 河北省地矿局.河北省北京市天津市区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[4] 燕守勋,曲永新,韩胜杰.蒙皂石含量与膨胀土膨胀势指标相关关系研究[J].工程地质学报，2004，12(1):74-82.

[5] 曲永新,张永双,冯玉勇,等.中国膨胀土粘土矿物组成的定量研究[J].工程地质学报，2002，10(增刊):416-422.

[6] 郭爱国,孔令伟,陈建斌.自由膨胀率试验的影响因素[J].岩石力学，2006，27(11):1949-1953.

(责任编辑：陈姣霞)

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

韩胜杰(1965-),男,高级工程师,水文与工程地质专业,主要从事工程地质勘察。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

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160511.1629.022.html 数字出版日期:2016-05-11 16:29