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1、 膨胀土地基岩土工程勘察问题研究 摘要：建筑工程实践中，岩土工程勘察作为一项基础工作，关系建筑物安全稳定性表现。膨胀土地基岩土在水浸作用下能够引起公路，建筑物升降及开裂，其胀缩变形量参数直接决定了建筑物稳固程度。本文结合相关实例，分析膨胀土地基岩土工程勘察中的一些问题和处理要点。关键词：膨胀土；地基；岩土工程；勘察地基因身处不同地质状况而呈现出结构及性能上的差异，膨胀土地基在某些区域较为常见，需要进行处理后再进行开发。由此，针对膨胀土地基岩土工程勘察应研究分析膨胀土的具体性能表现，然后为后续施工方案的编制提供基础依据。1. 膨胀土地基基本特性概述膨胀土是粘性土的一种，具备结构不稳定及非饱和的特
2、点，亲水性矿物成分，如伊利石及蒙脱石是其粘粒的主要成分。颗粒高分散及黏土矿物或高塑性黏土是膨胀土的主要形式，在工程领域普遍将膨胀土视为灾害性土。膨胀土吸水膨胀特性及失水收缩变形特性较为明显。受其结构、矿物及化学成分影响，膨胀土的一般特性可归纳为：高塑性、高分散性、涨缩可逆性、超固结性、膨胀性、收缩性、高液限1。膨胀土处于天然状态下时，其形状较好，具备一定坚硬属性及较高强度，但受力荷载增大时，膨胀土地基持力层强度会加速衰减。影响膨胀土裂隙性及胀缩性的主要因素是含水量及压力这两个参数，压力不同，土的膨胀性表现不同，土的膨胀性大小与基底压力成反比。当膨胀度越大，则更易破坏地基及建筑稳定性。含水量与膨
3、胀破坏呈正相关性，体现在膨胀土的隆胀及收缩方面。在膨胀土的粒度组成上，经理论研究及实证勘察，粘粒的含量高于30%。当膨胀土土体湿度增加，土体同步产生体积膨胀，然后形成膨胀压力，当土体湿度降低而出现失水，土体体积收缩而后产生收缩裂缝。从发生区域环境条件看，膨胀土的膨胀及收缩变形带有往复性，对地基的破坏则体现在强度的由高而低的大幅衰减。同时伴随膨胀土存在的现象是土体周边裂隙发育较为普遍，这主要是由于膨胀土胀缩的反复性会加速膨胀土土体松散速度，当土体出现大量裂隙时，膨胀土表面风化几率大增，一方面会整体破坏土体及地基稳固性，另一方面又为雨水浸入提供了可乘之机。根据岩土勘察，由裂隙而导致的膨胀土风化层普
4、遍具备1.5m的深度，有的膨胀土聚集区风化层深度达到4m及以上。2. 膨胀土地基对岩土及相关工程带来的几个主要危害第一，路基。在膨胀土地基上进行道路工程施工或建筑施工作业时，因膨胀土黏聚性较高，同时含水量较大，在外部因素，如施工机械作用下，膨胀土经过压缩粘结会形成带有极高塑性指数的团块，在水分散失后，膨胀土土块可塑性进一步下降，导致土块压实困难。未对高含水量膨胀土进行处理即作为路基填料，极易损害工程路基质量，产生承载力直线下降及崩解等危害。从实际表现看，低强度及高频次的胀缩变形问题而引起的路基变形及失稳问题在公路等工程施工中较为常见。第二，边坡。膨胀土地基范围段，不管是进行路堤设计还是设置路堑
5、，边坡变形问题较为普遍。导致这一问题的原因在于膨胀土地基区域受外部因素，如物理风化及大气湿胀干缩反应作用，会加速边坡的崩解速度，降低膨胀土地基土体的抗剪强度，带来边坡滑坡及塌方等病害。相比其他病害的突发性，膨胀土地基边坡变形及失稳通常带有一定的潜伏期并可反复出现2。三、结合实例，总结膨胀土地基岩土工程勘察问题及要点（一）案例概述 以A宿舍楼工程为例，该工程楼高5层，设有半地下室，相关参数为：砖混结构，长度为65m，宽度为13m。场区经岩土工程勘察，得出如下结论：1. 貌以河流冲洪积平原为主，地势总体平坦，不良地质范围小。场区地层由上而下为：覆盖0.6m耕植土的棕褐色粘土，硬塑粘性土，压缩性较低
6、，层底埋深大小为3.55m，承载力标准值为140kPa；层底埋深为5.5m的浅黄色湿粉土，压缩性中等，承载力标准值为130kPa；层底埋深为11.5m的浅灰色粉质粘土，可塑，承载力标准值为150kPa；深度超出15m的棕黄色粘土，硬塑坚硬状，压缩性低，承载力标准值为180kPa。地下水位经勘测有7.5m埋深，孔隙水发育，大气降水是主要补给水源。综合水质分析及各类标准参考数值，地下水腐蚀性较低，不会对混凝土及钢筋造成腐蚀。参考场区实际状况，综合研判，地基土分布有小面积膨胀土，设计方将天然地基用作持力层，在地基基础上采用条形基础，选用钢筋砼浇筑，设定埋深深度为-2.5m。2. 相关勘察问题及解决措
7、施方法要点在展开基槽开挖作业时，发现如下几个问题：第一，粘土原状土在受风干影响后，在基槽槽底部位出现了裂隙，同步伴随有槽壁部位坍塌问题，短柱形式的土块塌落，据此得知，该土层以膨胀土为主，在早期勘察报告中对此没有涉及。第二，施工人员停止地基作业，然后由业主方及设计人员现场查看并协商，组织一次全面的地基施工勘察。施工勘察实施过程中，相关要点如下：1. 现场调查设计人员深入宿舍楼施工场地，对现场进行地理要素的收集及分析。经调查，场区附近耕地区地表部位存在较多数量的裂缝，长度多为25m左右，宽度则为1.5m，同时，附属建筑，如泵房墙角部位存在开裂裂缝，以倒八字的形式排列，显示出膨胀土地基属性特点。2.
8、 钻探取样设计人员及操作人员对区域地基进行钻探取样。采用钻孔岩芯的方式及槽内取样的方式进行观察记录。第一层粘土呈现出光泽性，裂隙面较为光滑，通过钻芯取样，发现其中含有锰元素及铁元素。之后，勘察人员进行多个部位钻孔取样，在土层1m处、2.5m处及3.5m处分别取样。3. 室内试验在钻芯取样后，勘察人员连同实验室人员对取出的原状土土样进行试验，获取相关参数。主要围绕膨胀土的特性指标及物理性质试验进行。得出相关指标，如1m处土样含水量为24.7%，塑性指数为18.8，膨胀率达3.2%；2.5m处土样含水量29%，塑性指数为21.3，膨胀率达4.6%；3.5m处土样含水量为29.2%，塑性指数21.7
9、，膨胀率达1.9%。4. 地基评价综合参数，对工程场地膨胀土地基分布情况进行评价，探明膨胀土分布的地形地貌特征，然后参考工程整体地质特征及含水量，膨胀率等指标对膨胀土地基进行综合评价，得出其膨胀收缩变形量及对房屋建筑的损害程度。本案例中，通过室内试验，测出膨胀土自由膨胀率均值为80%，膨胀土膨胀程度为中等。在膨胀土胀缩等级的评价上，通过公式计算膨胀土收缩变形量大小，然后结合地基基础埋深，选取基础上的某点计算膨胀上升量及收缩下沉量的最大值。计算后得出：地基土膨胀变形最大量为58.5mm，同时考虑到膨胀土不具备过大的天然含水量，推测胀缩等级范围为II级。在地基土承载力表现上，综合孔隙比参数及含水量
10、大小，套用计算表格及数据，算出该工程范围内膨胀土承载力均值为150kPa。之后，施工人员确定依然采用条形基础钢筋砼，针对膨胀土地基部位，为降低膨胀变形程度，将基础底面积进行适度减少，II级膨胀土地基部位使用碎石垫层进行补强。结语膨胀土作为一种特殊土质，如不进行勘察及处理，极易导致地基部位出现失稳问题。在膨胀土地基的岩土工程勘察实践中，应全面从膨胀土物理属性、力学变化、外部因素作用等角度考虑，对膨胀土地基进行针对性处理，从而提高膨胀性地基土的综合利用。参考文献：1 刘俊卿,王博,王保实. 膨胀土地基载体桩承载力特性数值分析J. 建筑技术,2021,(3):339-343. 2 王炳忠,王起才,张戎令,等. 地基膨胀土浸水膨胀变形试验研究J. 水利水电技术,2018,(3):164-169. -全文完-
