一、問題的提出
膨脹土是指粘粒成份主要由強條水性礦物質組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。在我省陜南地區(qū)分布較為廣泛。在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路施工圖設計中，通過對該地區(qū)進行地質勘測，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)出露的地層主要為膨脹土，該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復變形的性質，對路基的破壞作用不可低估，并且構成的破壞是不易修復的。為了保證道路在較長時間內路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達到安全.舒適行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。所以，膨脹土的處理是本工程的重要課題。
二、膨脹土的物理性質及力學性質分析
膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類：一類以蒙脫石為主，另一類以伊力土和高嶺土為主。蒙脫石粘土在含水量增加時出現(xiàn)膨脹，而伊力土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，分析概述如下：
1．含水量
膨脹土具有很高的膨脹潛勢，這與它含水量的大小及變化有關。如果其含水量保持不變，則不會有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構造物不會遭受由膨脹而引起的破壞。當粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會產(chǎn)生垂直和水平兩個方向的體積膨脹。含水量的輕微變化，僅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨脹。在安康地區(qū)，膨脹土對人們的危害較大，建造在膨脹土上的地板，在雨季來臨時，土中含水量增加引起的地板翹起開裂屢見不鮮。
一般來講，很干的粘土表示有危險。這類粘土能吸收很多的水，其結果是對結構物發(fā)生破壞性膨脹。反之，比較潮濕的粘土，由于大部分膨脹已經(jīng)完成，進一步膨脹將不會很大。但應注意的是，潮濕的粘土，在水位下降或其它的條件變化時，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。
2．干容重
粘土的干容重與其天然含水量是息息相關的，干容重是膨脹土的另一重要指標。γ=18.0KN/m³的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢。在安康地區(qū)，人們對這種土的評語是“硬的象石頭”。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問題。
3．力學性質
在工程地質中，這種粘土的膨脹現(xiàn)象很普遍，我們通過土工實驗，得出粘土的力學指標，以供土質力學上的計算。通常對膨脹土的力學分析，主要是對其膨脹潛勢和膨脹壓力的研究后得出的。
Ⅰ.膨脹潛勢
膨脹潛勢：簡單的講，就是在室內按AASHO標準壓密實驗，把試樣在最佳含水量時壓密到最大容重后，使有側限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測定的膨脹百分率。膨脹率可以用來預測結構物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤濕程度.潤濕的持續(xù)時間和水分的轉移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周圍的環(huán)境條件，是解決膨脹土工程問題的一個出發(fā)點。
Ⅱ.膨脹力
膨脹力，也就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復到其初始體積為止所需的壓力。對某種給定的粘土來說，其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對于未擾動的粘土來講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時土的膨脹壓力可以直接用來論述膨脹特性。
4．土工實驗
為了全面的了解膨脹土的物理及力學特性，指導安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路路基的施工設計，特對該地區(qū)進行了地質勘察，并進行了一系列土工實驗。從實驗的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)含水量.干容重等外部及內部因素對膨脹土所產(chǎn)生的力學變化。以下土工實驗由中國有色金屬工業(yè)西安勘察設計研究院完成.
土工實驗報告表一
試驗編號土樣編號鉆孔取土深度（m）含水量ω%天然容重γKN/m³干容重γKN/m孔隙比e孔隙度n%塑性指數(shù)Ip%液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)aMpa壓縮模量EMpa
383Ⅰ—11.025.719.415.50.73942.517.70.040.1511.8
384Ⅰ—22.029.018.114.00.92147.917.50.250.434.5
385Ⅰ—33.023.819.015.40.74642.817.5<00.208.9
386Ⅰ—44.326.118.614.80.81845.018.10.030.1314.3
387Ⅰ—56.025.619.115.20.76543.318.10.010.266.9
388Ⅰ—68.021.520.416.80.60137.516.9<00.0917.4
土工實驗報告表二
試驗編號土樣編號鉆孔取土深度（m）各級壓力下的膨脹率δe0δe50δe100δe200%自由膨脹率δef%膨脹力PeKpa收縮系數(shù)λn
383Ⅰ—11.0-0.78-0.090.571.5464560.48
384Ⅰ—22.0-0.271.272.053.335680.46
385Ⅰ—33.0-2.960.000.581.0046500.35
386Ⅰ—44.3-10.80–5.80–3.01–0.42702180.37
387Ⅰ—56.0-2.150.671.251.7869310.47
388Ⅰ—68.0-3.90-0.670.100.6063940.49
綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個內在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個非常重要的外在因素。準確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計到建造在這個地基上的路基及構造物將會產(chǎn)生怎樣的變形，從而采取相應的地基處理措施。
三、膨脹土路基處理
在對安康生物科技工業(yè)園區(qū)的道路工程設計中，針對膨脹土的物理性質及力學性質，根據(jù)地質勘測的詳實報告及有關處理膨脹土的經(jīng)驗，設計中采用了綜合處理的思想，并進行了針對性的研究，提出如下措施：
（1）填高不足1米的路堤，必須換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實。
（2）使用膨脹土作填料時，為增加其穩(wěn)定性，采用石灰處治，石灰劑量范圍10%∽12%，要求摻灰處理后的膨脹土，其脹縮總率接近零為佳。
（3）路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層，必要時須鋪一層土工布，從而形成包心填方。
（4）路塹邊坡不要一次挖到設計線，沿邊坡予留厚度30∽50cm一層，待路塹挖完后，再削去予留部分，并以漿砌花格網(wǎng)護坡封閉。
（5）路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內的含水量不一定相同，原有的密實度也不禁相同，壓實時應使其壓實的均勻.緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內的挖方地基表面上的土應挖成臺階，翻松，并檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時采用適宜的壓實機具，將其壓實到規(guī)定的壓實度。
（6）施工時應避開雨季作業(yè)，加強現(xiàn)場排水。路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時間不宜間隔太久。路堤.路塹邊坡按設計修整后，應立即漿砌護墻.護坡，防止雨水直接侵蝕。
（7）膨脹土地區(qū)路床的強度及壓實標準應嚴格遵守國家有關規(guī)定.規(guī)范。
四、結束語
膨脹土是影響道路及其它構造物建設的一種特殊土質，在實際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應著重從影響其物理.力學性質變化的內在因素和外在因素上考慮，從而通過改變土的力學性質達到處理的目的。一個工程有其自身的特點及建設條件，在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路設計中，處理膨脹土的措施正在施工中應用，有的措施已顯示出良好效果，有些對其功效尚需進一步實踐證明。
膨脹土是指粘粒成份主要由強條水性礦物質組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。在我省陜南地區(qū)分布較為廣泛。在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路施工圖設計中，通過對該地區(qū)進行地質勘測，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)出露的地層主要為膨脹土，該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復變形的性質，對路基的破壞作用不可低估，并且構成的破壞是不易修復的。為了保證道路在較長時間內路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達到安全.舒適行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。所以，膨脹土的處理是本工程的重要課題。
二、膨脹土的物理性質及力學性質分析
膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類：一類以蒙脫石為主，另一類以伊力土和高嶺土為主。蒙脫石粘土在含水量增加時出現(xiàn)膨脹，而伊力土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，分析概述如下：
1．含水量
膨脹土具有很高的膨脹潛勢，這與它含水量的大小及變化有關。如果其含水量保持不變，則不會有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構造物不會遭受由膨脹而引起的破壞。當粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會產(chǎn)生垂直和水平兩個方向的體積膨脹。含水量的輕微變化，僅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨脹。在安康地區(qū)，膨脹土對人們的危害較大，建造在膨脹土上的地板，在雨季來臨時，土中含水量增加引起的地板翹起開裂屢見不鮮。
一般來講，很干的粘土表示有危險。這類粘土能吸收很多的水，其結果是對結構物發(fā)生破壞性膨脹。反之，比較潮濕的粘土，由于大部分膨脹已經(jīng)完成，進一步膨脹將不會很大。但應注意的是，潮濕的粘土，在水位下降或其它的條件變化時，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。
2．干容重
粘土的干容重與其天然含水量是息息相關的，干容重是膨脹土的另一重要指標。γ=18.0KN/m³的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢。在安康地區(qū)，人們對這種土的評語是“硬的象石頭”。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問題。
3．力學性質
在工程地質中，這種粘土的膨脹現(xiàn)象很普遍，我們通過土工實驗，得出粘土的力學指標，以供土質力學上的計算。通常對膨脹土的力學分析，主要是對其膨脹潛勢和膨脹壓力的研究后得出的。
Ⅰ.膨脹潛勢
膨脹潛勢：簡單的講，就是在室內按AASHO標準壓密實驗，把試樣在最佳含水量時壓密到最大容重后，使有側限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測定的膨脹百分率。膨脹率可以用來預測結構物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤濕程度.潤濕的持續(xù)時間和水分的轉移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周圍的環(huán)境條件，是解決膨脹土工程問題的一個出發(fā)點。
Ⅱ.膨脹力
膨脹力，也就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復到其初始體積為止所需的壓力。對某種給定的粘土來說，其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對于未擾動的粘土來講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時土的膨脹壓力可以直接用來論述膨脹特性。
4．土工實驗
為了全面的了解膨脹土的物理及力學特性，指導安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路路基的施工設計，特對該地區(qū)進行了地質勘察，并進行了一系列土工實驗。從實驗的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)含水量.干容重等外部及內部因素對膨脹土所產(chǎn)生的力學變化。以下土工實驗由中國有色金屬工業(yè)西安勘察設計研究院完成.
土工實驗報告表一
試驗編號土樣編號鉆孔取土深度（m）含水量ω%天然容重γKN/m³干容重γKN/m孔隙比e孔隙度n%塑性指數(shù)Ip%液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)aMpa壓縮模量EMpa
383Ⅰ—11.025.719.415.50.73942.517.70.040.1511.8
384Ⅰ—22.029.018.114.00.92147.917.50.250.434.5
385Ⅰ—33.023.819.015.40.74642.817.5<00.208.9
386Ⅰ—44.326.118.614.80.81845.018.10.030.1314.3
387Ⅰ—56.025.619.115.20.76543.318.10.010.266.9
388Ⅰ—68.021.520.416.80.60137.516.9<00.0917.4
土工實驗報告表二
試驗編號土樣編號鉆孔取土深度（m）各級壓力下的膨脹率δe0δe50δe100δe200%自由膨脹率δef%膨脹力PeKpa收縮系數(shù)λn
383Ⅰ—11.0-0.78-0.090.571.5464560.48
384Ⅰ—22.0-0.271.272.053.335680.46
385Ⅰ—33.0-2.960.000.581.0046500.35
386Ⅰ—44.3-10.80–5.80–3.01–0.42702180.37
387Ⅰ—56.0-2.150.671.251.7869310.47
388Ⅰ—68.0-3.90-0.670.100.6063940.49
綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個內在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個非常重要的外在因素。準確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計到建造在這個地基上的路基及構造物將會產(chǎn)生怎樣的變形，從而采取相應的地基處理措施。
三、膨脹土路基處理
在對安康生物科技工業(yè)園區(qū)的道路工程設計中，針對膨脹土的物理性質及力學性質，根據(jù)地質勘測的詳實報告及有關處理膨脹土的經(jīng)驗，設計中采用了綜合處理的思想，并進行了針對性的研究，提出如下措施：
（1）填高不足1米的路堤，必須換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實。
（2）使用膨脹土作填料時，為增加其穩(wěn)定性，采用石灰處治，石灰劑量范圍10%∽12%，要求摻灰處理后的膨脹土，其脹縮總率接近零為佳。
（3）路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層，必要時須鋪一層土工布，從而形成包心填方。
（4）路塹邊坡不要一次挖到設計線，沿邊坡予留厚度30∽50cm一層，待路塹挖完后，再削去予留部分，并以漿砌花格網(wǎng)護坡封閉。
（5）路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內的含水量不一定相同，原有的密實度也不禁相同，壓實時應使其壓實的均勻.緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內的挖方地基表面上的土應挖成臺階，翻松，并檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時采用適宜的壓實機具，將其壓實到規(guī)定的壓實度。
（6）施工時應避開雨季作業(yè)，加強現(xiàn)場排水。路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時間不宜間隔太久。路堤.路塹邊坡按設計修整后，應立即漿砌護墻.護坡，防止雨水直接侵蝕。
（7）膨脹土地區(qū)路床的強度及壓實標準應嚴格遵守國家有關規(guī)定.規(guī)范。
四、結束語
膨脹土是影響道路及其它構造物建設的一種特殊土質，在實際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應著重從影響其物理.力學性質變化的內在因素和外在因素上考慮，從而通過改變土的力學性質達到處理的目的。一個工程有其自身的特點及建設條件，在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路設計中，處理膨脹土的措施正在施工中應用，有的措施已顯示出良好效果，有些對其功效尚需進一步實踐證明。