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2019岩土工程师《岩土力学与土力学》高频考点(3)

中华考试网  [ 2019年7月30日 ]  【

  一、膨胀土

  (一)膨胀土的成因及其分布

  膨胀土一般指粘粒成分主要由强亲水性的蒙脱石和伊利石矿物组成,同时具有吸水膨胀和失水收缩两种性能的粘性土。膨胀土的成因环境主要为温和湿润且具备化学风化的良好条件,在这种环境条件下,硅酸盐为主的矿物不断分解,钙被大量淋失,钾离子被次生矿物吸收形成伊利石和伊利石—蒙脱石混合物为主的粘性土。

  膨胀土在我国分布广泛,与其他土类不同的是,膨胀土主要呈岛状分布,根据现有资料,膨胀土在广西、云南、贵州、湖北、河北、河南、四川、安徽、山东、陕西、江苏和广东等地均有不同范围的分布,在国外则主要分布在非洲和南亚地区。

  (二)膨胀土的工程特性及对工程的危害

  膨胀土的工程特性主要表现在以下方面:

  1. 胀缩性

  膨胀土吸水后体积膨胀,使其上的建筑物隆起,如果膨胀受阻即产生膨胀力;膨胀土失水体积收缩,造成土体开裂,并使其上的建筑物下沉。土中蒙脱石含量越多,其膨胀量和膨胀力也越大;土的初始含水率越低,其膨胀量与膨胀力也越大;击实膨胀土的膨胀性比原状膨胀土大,密实越高,膨胀性也越大。

  2. 崩解性

  膨胀土浸水后体积膨胀,发生崩解。强膨胀土浸水后几分钟即完全崩解;弱膨胀土则崩解缓慢且不完全。

  3. 多裂隙性

  膨胀土中的裂隙,主要可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三种类型。这些裂隙将土层分割成具有一定几何形状的块体,从而破坏了土体的完整性,容易造成边坡的塌滑。

  4. 超固结性膨胀土大多具有超固结性,天然孔隙比小,密实度大,初始结构强度高。

  5. 风化特性

  膨胀土受气候因素影响很敏感,极易产生风化破坏作用。基坑开挖后,在风化作用下,土体很快会产生破裂、剥落,从而造成土体结构破坏,强度降低。受大气风化作用影响的深度各地不完全一样,云南、四川、广西地区约至地表下3~5m,其他地区2m左右。

  6. 强度衰减性

  膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度,具有峰值强度极高而残余强度极低的特性。由于膨胀土的超固结性,初期强度极高,现场开挖很困难,然而随着胀缩效应和风化作用时间的增加,其抗剪强度又大幅度衰减。在风化带以内,湿胀干缩效应显著,经过多次湿胀干缩循环以后,特别是粘聚力c大幅度下降,而内摩擦角 变化不大,一般反复循环2~3次以后趋于稳定。

  膨胀土对工程造成的危害主要表现在以下几方面:

  1. 对建筑物的影响

  膨胀土地基上易遭受破坏的大多为埋置较浅的低层建筑物,一般为三层以下的民房。房屋损坏具有季节性和成群性两大特点,房屋墙面角端的裂缝常表现为山墙上的对称或不对称的倒八字形缝,外纵墙下部出现水平缝,墙体外侧并有水平错动,由于土体的胀缩交替,还会使墙体出现交叉裂缝。

  2. 对道路交通工程的影响

  膨胀土地区的道路,由于路幅内土基含水率的不均匀变化,从而引起不均匀收缩,并产生幅度很大的横向波浪形变形。雨季路面渗水,路基受水浸软化,在行车荷载下形成泥浆,并沿路面的裂缝和伸缩缝溅浆冒泥。

  3. 对边坡稳定的影响

  膨胀土地区的边坡坡面最易受大气风化的作用。在干旱季节蒸发强烈,坡面剥落;雨季坡面冲蚀,冲蚀沟深一般为0.1~0.5m,最大可达1.0m,坡面变得支离破碎。土体吸水饱和,在重力与渗透压力作用下,沿坡面向下产生塑流状溜塌。当雨季雨量集中时还会形成泥流,堵塞涵洞,淹埋路面,甚至引发出破坏性很大的滑坡。

  (三)建筑施工注意事项

  1. 建筑规划措施

  1)正确选择场地。当地形平坦时应避免大挖大填,坡度应小于14°,并有可能设置低挡墙以防止土体溜滑发生。

  2)场地内绿化布置。应根据气候条件,膨胀土条件等,结合当地经验,种植草皮,并采用蒸发量小的树木绿化。

  2. 结构措施

  结构措施的目的是要提高建筑物适应地基变形的能力。方法主要有:设置圈梁或设置暗柱与圈梁形成框架结构,提高砌体强度,采用悬挑结构等。

  3. 地基处理措施

  1)用足地基强度,增大基底压力;

  2)采用换土、砂石垫层等措施,改良土性;

  3)改变基础形式,可采用桩基、墩基等。

  4. 消除局部热源和水源的影响

 

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