膨脹土是以親水性很強的蒙脫石、伊利石、伊利石—蒙脫石為基本礦物成分的粘性土。這種土具有遇水膨脹、失水收縮的特征,故稱膨脹土。這種土層作為建筑物地基時,如果對它的特性缺乏認識,在設計和施工中沒有采取必要的措施,將會給建筑物帶來很大的危害。因此,國內(nèi)外都把膨脹土作為特殊上來研究。
膨脹土是土中粘粒成分主要由親水性礦物組成,同時具有顯著的吸水膨脹軟化和失水收縮開裂兩種變形特性的粘性土。膨脹土在我國分布廣泛,以黃河流域及其以南地區(qū)較多,據(jù)統(tǒng)計,湖北、河南、廣西、云南等多個省、自治區(qū)均有膨脹土。
這種土世界上分布也很廣,如印度、以色列、美國、加拿大、南非、澳大利亞、西班牙、英國等地均有分布。在膨脹土地區(qū)進行工程建設時,要通過勘察試驗工作,對膨脹土作出必要的判斷和評價,以便采取相應的設計和施工措施,防止由于膨脹土的脹縮作用而使建筑破壞。
基本特性
(1)多裂隙性
膨脹土中普通發(fā)育有各種特定形態(tài)的裂隙,形成土體的裂隙結構,這是膨脹土區(qū)別于其他土類的重要特性之一。
(2)超固結性
是指土體在地質(zhì)歷史過程中曾經(jīng)承受過比現(xiàn)在上覆壓力更大的荷載作用,并已達到完全或部分固結的特性,這是膨脹土的又一重要特性.但并不是說所有膨脹土都一定是超固結的。
(3)脹縮性
膨脹土吸水后體積增大,可能會使其上部建(構)筑物隆起。若失水則體積收縮,伴隨土中出現(xiàn)開裂,可能造成建(構)筑物開裂與下沉。
一般認為收縮與膨脹這兩個過程是可逆的,但已有研究表明脹縮量并不完全可逆。
(4)崩解性
膨脹土浸水后其體積膨脹,在無側限條件下發(fā)生吸水濕化。不同類型的膨脹土,其濕化崩解是不同的。這同土的粘土礦物成分、結構及膠結性質(zhì)和土的初始含水狀態(tài)有關。
一般由蒙脫石組成的膨脹土,浸水后只需幾分鐘即可崩解。
膨脹土的危害
一般粘性土都具有脹縮性,但其量不大,對工程沒有太大的影響。而膨脹土的膨脹—收縮—再膨脹的往復變形特性非常顯著。建造在膨脹土地基上的建筑物,隨季節(jié)氣候變化會反復不斷地產(chǎn)生不均勻的抬升和下沉,而使建筑物破壞,破壞具有下列規(guī)律:
1 建筑物的開裂破壞具有地區(qū)性成群出現(xiàn)的特點,建筑物裂縫隨氣候變化不停地張開和閉合。而且以低層輕型、磚混結構損壞最為嚴重,因為這類房屋重量輕、整體性較差,且基礎埋置淺,地基土易受外界環(huán)境變化的影響而產(chǎn)生脹縮變形。
2房屋在垂直和水平方向都受彎和受扭,故在房屋轉角處首先開裂,墻上出現(xiàn)對稱或不對稱的八字形、形縫。外縱墻基礎由于受到地基在膨脹過程中產(chǎn)生的豎向切力和側向水平推力的作用,造成基礎移動而產(chǎn)生水平裂縫和位移。室內(nèi)地坪和樓板發(fā)生縱向隆起開裂。
3 膨脹土邊坡不穩(wěn)定,地基會產(chǎn)生水平向和垂直向的變形,坡地上的建筑物損壞要比平地上更嚴重。
4 膨脹土的脹縮特性除使房屋發(fā)生開裂、傾斜外,還會使公路路基發(fā)生破壞,堤岸、路塹產(chǎn)生滑坡,涵洞、橋梁等剛性結構物產(chǎn)生不均勻沉降,導致開裂等。
世界上已有 多個國家發(fā)現(xiàn)膨脹土造成的危害,估計每年給工程建設帶來的經(jīng)濟損失達數(shù)十億美元。
膨脹土的工程問題已引起包括我國在內(nèi)的各國學術界和工程界的高度重視。