1.膨脹土的脹縮性指標(biāo)

(1)自由膨脹率δef。指研磨成粉末的干燥土樣,浸泡于水中,經(jīng)充分吸水膨脹后所增加的體積與原干體積的百分比。按下式計算:

式中 V0——試樣原有的體積(mL);

　　VW——膨脹穩(wěn)定后測得試樣的體積(mL)。

自由膨脹率是一個重要的指標(biāo),可用來初步判別是否為膨脹土。一般來說,自由膨脹率大的土,其膨脹性也較強(qiáng)。

(2)不同壓力下的膨脹率δep。指在不同壓力作用下,處于側(cè)限條件下的原狀土樣在浸水膨脹穩(wěn)定后,試樣增加的高度與原高度之比。按下式計算:

式中 hW——壓力pi作用下,側(cè)限條件下土樣浸水膨脹穩(wěn)定后的高度(mm);

　　h0——試驗(yàn)開始時土樣的原始高度(mm)。

膨脹率反映了在不同壓力作用下膨脹土膨脹后孔隙比的變化。膨脹率和壓力之間是反向變化的關(guān)系,壓力越小,膨脹率越大。

(3)線縮率δs。指土的垂直收縮變形與原始高度之百分比。按下式計算:

式中 h——試驗(yàn)中某時刻測得的土樣高度(mm);

　　h0——試驗(yàn)開始時土樣的原始高度(mm)。

(4)收縮系數(shù)λs。原狀土樣在直線收縮階段內(nèi),含水量每減少1%時,所對應(yīng)的豎向線縮率的改變值。按下式計算:

式中 Δw——收縮過程中,直線變化階段內(nèi),兩點(diǎn)含水量之差(%);

　　Δδs——兩點(diǎn)含水量之差對應(yīng)的豎向線縮率之差值(%)。

2.膨脹土地基的評價

(1)膨脹土的判別。膨脹土的判別是膨脹土地基勘察、設(shè)計的首要問題。凡具有下列工程地質(zhì)特征的場地,且自由膨脹率δef≥40%的土判定為膨脹土:

1)裂隙發(fā)育,常有光滑面和擦痕,有的裂隙中充填著灰白、灰綠色黏土。在自然條件下呈堅硬或硬塑狀態(tài);

2)多出露于二級或二級以上階地、山前和盆地邊緣丘陵地帶,地形平緩,無明顯自然陡坎;

3)常見淺層塑性滑坡、地裂,新開挖坑(槽)壁易發(fā)生坍塌等;

4)建筑物裂縫隨氣候變化而張開和閉合。

(2)膨脹土的膨脹潛勢。通過上述方法判別膨脹土后,還要進(jìn)一步確定膨脹土的脹縮強(qiáng)弱程度,不同脹縮性能的膨脹土對建筑物的危害程度有明顯的差別。自由膨脹率能較好地反映土中的黏性礦物成分、顆粒組成、化學(xué)成分和交換陽離子性質(zhì)的基本特征。自由膨脹率較小的膨脹土,膨脹潛勢較弱,建筑物破壞輕微;自由膨脹率高的土,具有較強(qiáng)的膨脹潛勢,則較多的建筑物將遭到嚴(yán)重破壞。按自由膨脹率的大小劃分膨脹潛勢的強(qiáng)弱,以判別膨脹土的脹縮性高低,見表11-2。

表11-2　膨脹土的膨脹潛勢分類

(3)膨脹土地基的脹縮等級。以50kPa壓力下測定的土的膨脹率,計算地基分級變形量,作為劃分脹縮等級的標(biāo)準(zhǔn),表11-3給出了膨脹土地基的脹、縮等級。

表11-3　膨脹土地基的脹、縮等級

續(xù)表

表中地基分級變形量sc按下列三種情況分別計算:

1)當(dāng)離地表1m處地基土的天然含水量等于或接近最小值時,或地面有覆蓋且無蒸發(fā)可能時,以及建筑物在使用期間,經(jīng)常有水浸濕的地基,可按膨脹變形量計算:

式中 se——地基土的膨脹變形量(mm);

　　ψe——計算膨脹變形量的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),宜根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定,若無可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)時,三層及三層以下建筑物可采用0.6;

　　δepi——基礎(chǔ)底面下第i層土在該層土的平均自重壓力與平均附加壓力之和作用下的膨脹率,由室內(nèi)試驗(yàn)確定;

　　hi——第i層土的計算厚度(mm);

　　n——自基礎(chǔ)底面至計算深度內(nèi)所劃分的土層數(shù),計算深度應(yīng)根據(jù)大氣影響深度確定;有浸水可能時可按浸水影響深度確定。

2)當(dāng)離地表1m處地基土的天然含水量大于1.2倍塑限含水量時或直接受高溫作用的地基,可按收縮變形量計算:

式中 ss——地基土的收縮變形量(mm);

　　ψs——算收縮變形量的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),宜根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定,若無可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)時,三層及三層以下建筑物可采用0.8;

　　λsi——第i層土的收縮系數(shù),應(yīng)由室內(nèi)試驗(yàn)確定;

　　Δwi——地基土收縮過程中,第i層土可能發(fā)生的含水量變化的平均值(以小數(shù)表示);

　　n——自基礎(chǔ)底面至計算深度內(nèi)所劃分的土層數(shù),計算深度應(yīng)根據(jù)大氣影響深度確定;有熱源影響時應(yīng)按熱源影響深度確定。

3)其他情況下可按脹縮變形量計算:

式中 s——地基土的脹縮變形量(mm);

　　ψ——計算脹縮變形量的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),可取0.7。