皖江經(jīng)濟(jì)帶膨脹土基本性質(zhì)試驗(yàn)研究

何 洋 柯 然

(合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

1 概述

膨脹土作為我國致災(zāi)性特殊土之一，分布廣泛。其礦物成分以蒙脫石和伊利石為主，具有吸水膨脹、失水收縮的脹縮特性，常常給當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)建設(shè)和工程應(yīng)用帶來巨大損失[1-4]。膨脹土作為皖江經(jīng)濟(jì)帶致災(zāi)性特殊土之一，廣泛分布于長江北岸，長江至巢湖之間以及環(huán)巢湖周邊的地區(qū)。皖江經(jīng)濟(jì)帶膨脹土在舒城縣城、巢湖市區(qū)及和縣縣城以北的江淮波狀平原地區(qū)廣泛分布，在此以南的地區(qū)零星分布。膨脹土的脹縮性除定遠(yuǎn)、鳳陽的部分地區(qū)為中等膨脹土外，其余地區(qū)均為弱膨脹土。

通過調(diào)查結(jié)果分析，研究區(qū)內(nèi)膨脹土危害主要表現(xiàn)為對低層建筑物、公路、輸水干渠及湖岸帶等的破壞。

本文通過系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了皖江經(jīng)濟(jì)帶膨脹土的基本性質(zhì)。

2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)材料

膨脹土取自皖江經(jīng)濟(jì)帶各地區(qū)，共調(diào)查了456個膨脹土工程地質(zhì)點(diǎn)，取樣200余，進(jìn)行了系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)。本文試驗(yàn)結(jié)果為各地區(qū)平均試驗(yàn)值或范圍值。

2.2 試驗(yàn)方法

本文開展的試驗(yàn)主要包括含水率、自由膨脹率、界限含水率、顆粒分析等。主要依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。其中，顆粒分析試驗(yàn)采用激光粒度分析儀進(jìn)行[4,5]。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 天然含水率

天然含水率是膨脹土重要的物理性質(zhì)指標(biāo)，其大小可以預(yù)示膨脹土脹縮趨勢。試驗(yàn)測量場地的天然含水率，對確定場地膨脹程度具有重要的參考意義。研究區(qū)內(nèi)膨脹土的天然含水率試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 天然含水率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表1可以看出，皖江經(jīng)濟(jì)帶膨脹土的含水率多在20%～30%之間，受取樣時天氣的影響很大。

3.2 自由膨脹率

自由膨脹率是反映粘土脹縮性的指標(biāo)之一，其反映了粘土的顆粒成分、礦物成分、化學(xué)成分和交換陽離子能力等基本特征，用自由膨脹率來衡量膨脹率的脹縮性具有很強(qiáng)的可實(shí)施性，因?yàn)樵囼?yàn)操作簡單易行。研究區(qū)內(nèi)自由膨脹率的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 自由膨脹率試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，皖江經(jīng)濟(jì)帶膨脹土的自由膨脹率存在顯著的差異。其中定遠(yuǎn)、肥西一帶膨脹土的自由膨脹率較大，有的達(dá)到70%以上，屬于中等膨脹土；其余地區(qū)膨脹土的膨脹性較弱，但肥東、鳳陽、來安、明光一帶膨脹土的自由膨脹率最大值在50%以上，相對較強(qiáng)。

3.3 界限含水率

膨脹土的界限含水率是粘土礦物與水相互作用的表現(xiàn)，膨脹土一般具有高液限、高塑性指數(shù)的特性。研究區(qū)內(nèi)膨脹土界限含水率如表3所示。

表3 膨脹土界限含水率試驗(yàn)結(jié)果

界限含水率的結(jié)果與自由膨脹率的結(jié)果是一致的，具有較好的對應(yīng)關(guān)系。自由膨脹率大的，其液限值和塑限值往往也比較大。這是由于膨脹土的膨脹性與液塑限指標(biāo)均受其粘土礦物組成與含量的控制。

3.4 顆粒分布

膨脹土的脹縮性主要是土中粘粒(粒徑小于0.002 mm)成分與水的相互作用的表現(xiàn)，粘粒含量越高，土的脹縮性越大。研究區(qū)內(nèi)膨脹土顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 膨脹土顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果

顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果與自由膨脹率試驗(yàn)、液塑限試驗(yàn)結(jié)果也存在很好的對應(yīng)關(guān)系。粘粒含量高的膨脹土，其液限值、塑限值往往也越大，自由膨脹率也越高。

4 結(jié)語

本文通過對皖江經(jīng)濟(jì)帶典型膨脹土的系統(tǒng)試驗(yàn)研究，掌握了皖江經(jīng)濟(jì)帶不同地區(qū)膨脹土的基本性質(zhì)，各指標(biāo)間具有良好的對應(yīng)關(guān)系。其中，定遠(yuǎn)、肥西一帶膨脹土膨脹性較強(qiáng)，肥東、合肥、鳳陽、來安、明光一帶膨脹土的膨脹性次之，天長、廬江地區(qū)的膨脹土的膨脹性更弱。本文研究結(jié)果可為該地區(qū)膨脹土的勘查、處治等提供一定的參考作用。