【正文】 故對(duì)該指標(biāo)的可靠性及能在多大程度上反映膨脹土的本質(zhì)等方面，一直存在著爭(zhēng)議 [13]。 (4) 多指標(biāo)綜合判別分類(lèi)法 [1]。m 顆粒的成分含量作圖對(duì)膨脹土進(jìn)行判別分類(lèi)，分為極高、高、中等、低等 4 級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水量是近年剛提出的一項(xiàng)指標(biāo)，它與比表面積、陽(yáng)離子交換量、蒙脫石含量之間的相關(guān)的關(guān)系僅進(jìn)行了室內(nèi) 人工配制土 樣試驗(yàn)和小范圍的適用性驗(yàn)證，缺乏大范圍的適用性驗(yàn)證，其作為膨脹土判別與分類(lèi)的指標(biāo)的適用性亟待探討，其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)更需進(jìn)行廣泛的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。 (1) 界限含水量 土的界限含水量是反映土粒與水相互作用的靈敏指標(biāo)之一，在一定程度上反映 了土的親水性能。所以以土中粘粒含量作為判別指標(biāo)，也可以區(qū)分膨脹土與非膨脹土。 (7) 標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水量 標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水量是 在 標(biāo)準(zhǔn)溫度（通常為 25 ℃）和標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)濕度下（通常為 60 %），膨脹土試樣恒重后的含水量。如單一采用界限含水量特征 值作為膨脹土的判別指標(biāo)有其局限性，因?yàn)榻缦藓? 水量是所有粘土的共性指標(biāo)，另外，它只是反映土 的膨脹性的間接指標(biāo)；而自由膨脹率只是土 粒膨脹 特性的量度指標(biāo)，卻不能反映土體的結(jié)構(gòu)性。邊坡開(kāi)挖或路堤填筑后，土體在風(fēng)化營(yíng)力作用下，很快就會(huì)產(chǎn)生破裂、剝落和泥化等，使土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低，從而引起路基邊坡失穩(wěn)。 （ 4）膨脹土邊坡設(shè)置擋土墻可有效增加邊坡的支襯作用。 （ 3）邊溝：凡是膨脹土邊坡均必需設(shè)置邊溝，以排除坡面和路面水流，由于膨脹土邊坡變形與路基變形的特殊性，要求邊溝設(shè)置必須適應(yīng)膨脹土路基 要求。由于坡面表土處于自然裸露狀態(tài)而易風(fēng)化、浸水，因此，對(duì)膨脹土坡面的防護(hù)加固顯得特別重要，坡面防護(hù)的類(lèi)型很多，主要應(yīng)根據(jù)邊坡膨脹土類(lèi)別及風(fēng)化程度等特性合理選擇。 （ 3）圬工防護(hù) 在膨脹土坡面防護(hù)中，常用的骨架護(hù)坡形式有方格護(hù)坡和拱形護(hù)坡以及人字形護(hù)坡等。① 干砌片石護(hù)坡調(diào)整坡面表土脹縮作 用，承受變形；② 漿砌片石護(hù)坡由于漿砌片護(hù)坡整體強(qiáng)度較高，自重較大，對(duì)于邊坡土體可以起到反壓和部分支擋作用，增加邊坡的穩(wěn)定性；③ 護(hù)面墻靠其自重、片石與砂漿的粘結(jié)力阻止坡面的膨脹變形，防沖刷性強(qiáng)，其缺點(diǎn)是由于雨水的浸入往往聚集在坡面表層，來(lái)不及蒸 發(fā)造成坡面土層軟化膨脹，易 造成較大的膨脹力，致使護(hù)坡變形開(kāi)裂直至損壞，所以現(xiàn)在不宜采用護(hù)面墻。擋土墻基礎(chǔ)埋深一般為大氣急驟影響深度以下 或根據(jù)坡面發(fā)現(xiàn)的滑移結(jié)構(gòu)面情況確定。對(duì)開(kāi)裂的坡體，應(yīng)回填非膨脹土夯實(shí)緊密，防止地表水下滲，擋墻則用強(qiáng)度較高的素砼，施工鋼?？善鸬脚R時(shí)的支襯作用。 （ 5）坡頂（肩）墻：挖方路塹稱(chēng)作坡頂墻， 填方路堤 則稱(chēng)路肩墻。用抗滑樁來(lái)阻抗邊坡土體下滑和治理滑坡，具有施工方便、工期短、省工省料等優(yōu)點(diǎn)，是治理深層滑坡的有效方法之一。剛性支護(hù)不允許被支護(hù)土體產(chǎn)生變形，而在干濕循環(huán)、水的作用下邊坡膨脹土體必然干縮濕脹，當(dāng)土體的膨脹變形較大而 得不到釋放時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的膨脹壓力使剛性支護(hù)破壞。 膨脹土化學(xué)改良技術(shù) 改良原理 膨脹土主要成分為伊利石、蒙脫石、高嶺石，可用化學(xué)方法使之與 NH4+、 Mg2+、 Ca2+離子進(jìn)行交換，改變膨脹土的性質(zhì)，從而起到防護(hù)目的。 最佳化學(xué)試劑含量的確定 化學(xué)試劑含量的變化與改良土的物理力學(xué)指標(biāo)的變化有兩種關(guān)系：一種是指標(biāo)隨含量的增加呈單調(diào)增加或減少，如抗壓強(qiáng)度指標(biāo)、塑限， PH 值等；另一種是隨含量的增加，指標(biāo)有一最低值或最高值，如膨脹率、膨脹壓力、塑性指數(shù)、塑限等。 ESR 膨脹土生態(tài)改性劑 ESR 膨脹土生態(tài)改性劑是一種復(fù)合的化學(xué)配方與少量帶有活性石灰摻配成的中性水溶液， PH 值界于 6～ 7 之間，無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、不可燃、無(wú)污染。同時(shí) ESR 改性劑在 對(duì)膨脹土的改良中，摻配了少量石灰，使水分子離解成 H+、 OH，從而與土粒交換離子，使吸附在土粒上的水化學(xué)鍵破壞形成自由水，使石灰土形成鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加快反應(yīng)和離子交換速度，水份通過(guò)重力，蒸發(fā)、壓實(shí)作用而排出，減弱其膨脹勢(shì)能，改變膨脹土顆粒結(jié)構(gòu)特性，使土相互吸引形成團(tuán)粒，導(dǎo)致土體永久性能的改變，增強(qiáng)土的強(qiáng)度。當(dāng)以防止坡面侵蝕為目的時(shí)，應(yīng)采用易成活、生長(zhǎng)快、根系發(fā)達(dá)、莖葉矮茂的多年生 耐旱草種；當(dāng)以協(xié)調(diào)與周?chē)h(huán)境的關(guān)系為目的時(shí)，宜采用鄉(xiāng)土草種。這是因?yàn)榉N植 土不僅肥力條件好，而且土壤中混有大量的雜草種 只要天氣條件合適，就能生長(zhǎng)繁殖。所以植被防護(hù)必須在邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上使用，需要與工程防護(hù) 相合。 綜上所述，如果坡比合理，采取工程防護(hù)（矮擋墻、封閉式平臺(tái)、骨架護(hù)坡、表層土壤添加石灰等）措施，加上植被防護(hù)（在拱內(nèi)建立草皮），剛?cè)嵯酀?jì)（工程措施 為剛性結(jié)構(gòu)，植被為柔性結(jié)構(gòu)），能夠有效地防護(hù)膨脹土邊坡 。 對(duì)于膨脹土邊坡，除了植草防護(hù)，還應(yīng)輔以護(hù)肩與支撐，在路堤較高或土質(zhì)較差的地段 還應(yīng)設(shè)置支撐骨架，土路肩予以封閉，這樣既可防止雨水浸入基層，又 防止路肩被沖蝕或邊坡的滑塌。 植被與膨脹土邊坡綜合防護(hù) 由于膨脹土干縮濕脹的特殊性，單一地采用剛性防護(hù)措施如漿砌片石護(hù)坡，在雨水的作用下，坡面上的保護(hù)層會(huì)發(fā)生鼓肚、開(kāi)裂、變形、外擠等現(xiàn)象。對(duì)不宜種草的坡面，可以先鋪一層 5～ 10cm 厚的種植土，再栽植或播種，但種植土與原坡面必須結(jié)合牢固。通過(guò)對(duì)膨脹土邊坡上植被的觀察，也可以判定其邊坡是否達(dá)到了穩(wěn)定或初步穩(wěn)定。即： [土壤膠體 ]n[M]n+ ＋ [X]n+ －－ [土壤膠體 ]n[X]n+＋ [M]n+ 而離解出來(lái)的陰離子則與土壤中鋁產(chǎn)生絡(luò)合作用： [土壤顆粒 ]＋ [Y]n－－ [侵蝕的土壤顆粒 ]3＋ [AIY]3n 鋁離子的樹(shù)脂絡(luò)合物 [AIY]3n 再與 [土壤膠體 ]n[X]n+作用，使樹(shù)脂得以再生： [AIY]3n＋［土壤膠體 ]n[X]n+－－ YnXn+[Al（土壤膠體）］ 總反應(yīng)式： [土壤膠體 ]n[M]n+＋ [X]n+－－ Al[脫鋁的土壤膠體 ]＋ [M]n+ ESR 作用的結(jié)果是將吸附在土壤膠體表面的、非常容易水合的陽(yáng)離子趕走，代之以水合度較低、粘結(jié)力較強(qiáng)的鋁離子及其水合物。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料，從降低土的膨脹性來(lái)看，一般加入 2％～ 4％的化學(xué)試劑能使改良土的膨脹率和膨脹壓力達(dá)到最??；從提高土的強(qiáng)度來(lái)看，化學(xué)劑含量越高，改良土的強(qiáng)度越高。當(dāng)天然粘土與二價(jià)的具有較低化合（親和）力的水離子發(fā)生交換時(shí)，就出現(xiàn)了膨脹粘上最有效 的化學(xué)穩(wěn)定。 柔性支護(hù)是指以化學(xué)改良、土工織物為主，輔以其它必要的綜合處理措施相結(jié)合的處理方案?？够瑯兑话悴贾?2～ 3 排，為梅花型布置，以免滑體從樁間滑出。路肩墻常作為補(bǔ)救措施之一。常與防滑滲溝、防滑坡面主骨架配合。墻體寬度應(yīng)視墻后填土的性質(zhì)以及膨脹土體的膨脹力和主動(dòng)土壓力疊加計(jì)算而定。其主要應(yīng)用于兩方面：① 預(yù)防強(qiáng)膨脹土或中膨脹土的邊坡滑坡而采取的支擋措施；② 對(duì)于已發(fā)生滑動(dòng)的邊坡進(jìn)行治理支擋措施。用漿砌片石或砼預(yù)制塊做成方格或拱形護(hù)坡，正在得到大量的應(yīng)用。工程實(shí)踐證明生物防護(hù)不僅是個(gè)綠化美觀的問(wèn)題，重要的是 可以通過(guò)植被，儲(chǔ)蓄和蒸發(fā)水分，調(diào)節(jié)坡中土的濕度，減少和降低干濕循環(huán)作用效應(yīng)，從而增加坡面的防沖刷、防變形能力。 （ 4）支撐滲溝：支撐滲溝整治膨脹土滑坡，用于疏導(dǎo)滑坡體內(nèi)地下水，效果顯著，是一種使用較普遍的排水措施。從環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的角度，坡面防護(hù)宜采用圬工防護(hù)與生物防護(hù)相結(jié)的方案綜合治理。對(duì)膨脹土邊坡影響更為重要，必須做好全面和系統(tǒng)的排水工作。宜以反映膨 脹土基本特性的粒度成分、自由膨脹率、脹縮總率、 液限、塑限、塑性指數(shù)等試驗(yàn)指標(biāo)和膨脹土的宏觀 結(jié)構(gòu)特征，以及粘土礦物成分等作為判別方法。 反映膨脹土基本性質(zhì)的指標(biāo)還有膨脹力、最大線縮（體縮、膨脹）率、抗剪強(qiáng)度等。不同粘土礦物成分的土粒具有不同的親水性能，其膨脹性也有顯著差異。對(duì)于工程具有較大實(shí)際意義的界限含水量，通常有液限、塑 限、縮限等 3 種定量指標(biāo)。鐵道部 2022 年制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定膨脹土的判別分為初判和詳判。譚羅榮教授提出了風(fēng)干含 水量判別法，建立一種 新的 wf ～ wL 膨脹土判別分類(lèi)圖。這些指標(biāo)對(duì)土的膨脹性和強(qiáng)度特性都有重要影 響，特別是比表面積能反映土體的主要粘土礦物，比表面積增大，顆粒表面自由能亦增加，顆粒與介 質(zhì)溶液之間作用更強(qiáng)，使顆粒間水化膜厚度增大 ,從而降低了土體強(qiáng)度。 (2) 最大 脹縮性指標(biāo)分類(lèi)法 [1]。 總 結(jié)了及種產(chǎn)生水合力一的原因 ,某中包括 ：表面吸附的離子之間 的作用 ， 擴(kuò)散層水合離子之間的相互作用 ， 表面偶極或電荷對(duì)附近水分子的極化效應(yīng) ,水分子之何以及和表面的氫鍵作用的定向排列產(chǎn)生的 間距減小 ,破壞了水分子的有序性 ,從而增大了自由能 ,導(dǎo)致斥力的增大 。對(duì)于單個(gè)晶層 ,當(dāng)吸附于晶層表面的陽(yáng)離子由于水合作用離開(kāi)表面之后就會(huì)在晶層表面附近擴(kuò)散 ,這些陽(yáng)離子 !方面受晶層表面負(fù)電荷的靜電作用一方面由子布朗運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生遠(yuǎn)禽表面的擴(kuò)散趨勢(shì)了從而使得水中的陽(yáng)一離手私晶層中的負(fù)電荷形成擴(kuò)散雙電層 ,一獷散到永中的陽(yáng)離子云稱(chēng)為擴(kuò)散層 ,描述擴(kuò)散層禽子分布的模型中 GouyChaPman 雙電層模型是較簡(jiǎn)單且得到廣泛應(yīng)用的一種相互平行晶層之間的擴(kuò)散層相互重疊會(huì)產(chǎn)生雙電層斥力 ,而眾多學(xué)者已證明 ,雙電層斥力等于平行晶層之 間中平面處離子的滲透壓和晶層外平衡溶液中離子滲透壓之差 ,從而可以結(jié)合滲透壓理論和 Gouy一 Chapman相互作用雙電層模型建立晶層間雙電層斥力模型 ,以下簡(jiǎn)稱(chēng)GouyChapman 雙電層模型 ,因此 ,此階段的膨脹也叫作滲透膨脹 Verwe 等人同時(shí)考慮了晶層間的范德華力 ,結(jié)合雙電層斥力模型建立了 DLVO 模型。 下面再來(lái)看陽(yáng)離子的三種存在形式對(duì)晶層膨脹有何影響 。 對(duì)于水合膨脹的機(jī)理有不同的觀點(diǎn) ,有人認(rèn)為是由于晶層表面的水合引起的。 Norrish 將 40 A，以后的連續(xù)膨脹稱(chēng)為滲透膨脹 ,可見(jiàn)兩個(gè)階段的膨脹機(jī)理是不同的。蒙脫石的膨脹機(jī)理涉及眾多學(xué)科 ,比如 :膠體與表面化學(xué) ,礦物學(xué) ,土壤化學(xué) , 電化學(xué)等。 其他學(xué)者也得到了類(lèi)似的結(jié)果 。楊慶巧妙地設(shè)計(jì)了一種側(cè)限膨脹試驗(yàn)儀 器 ,可以量測(cè)徑向膨脹力 ,而且由于側(cè)壓量測(cè)部分的剛度較大 ,因此可以忽略徑向應(yīng)變 ,可以說(shuō)是真正意義上的恒體積膨脹力試驗(yàn)儀。 圖 分級(jí)加荷膨脹法 . 1Schematic diagrams of multistage loading swelling method (4)平 衡加壓法。 (3)直接法 即采用常規(guī)的固結(jié)儀或膨脹儀 ,直接測(cè)定膨脹土的膨脹壓力和膨脹應(yīng)變 ， 這其實(shí)可以看作測(cè)定膨脹土的膨脹特性 ,我們將在下一節(jié)詳細(xì)介紹 。上述各種方法一般聯(lián)合使用 但評(píng)價(jià)結(jié)果需要專(zhuān)家來(lái)解釋 ,且所用儀器較昂貴。關(guān)于膨脹土的識(shí)別與分類(lèi)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始了大量的研究工作，提出了許 多判別與分類(lèi)方法，本文對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。隨著膨脹土工程問(wèn)題的增多，對(duì)膨脹土的研究已成為當(dāng)前巖土工程的重要研究方向之一，并成為世界性的共同課題。對(duì)目前關(guān)于膨脹土機(jī)理的研究做了簡(jiǎn)要介紹，并介紹了 了 膨脹土的常用的判別方法及膨脹土的具體治理措施。 本文 闡明 了 膨脹土 研究的理論和工程意義 。其分布范圍較廣，具有較強(qiáng)的脹縮特性和裂隙性，對(duì)工程建設(shè)的危害較大，防治較為困難。對(duì)膨脹土進(jìn)行分類(lèi)，則是在已經(jīng)判別為膨脹土的基礎(chǔ) 上，對(duì)膨脹土進(jìn)行再判別，從而將工程性質(zhì)基本相同的膨脹土進(jìn)一步劃分為同一類(lèi)型，工程性 質(zhì)相差較大的劃分為不同類(lèi)型，為工程建設(shè)提供合理的參 數(shù)和科學(xué)依據(jù)。包括 X 射線折射法 ,差 熱分析 ,染料吸附法 ,化學(xué)分析 ,電子顯微鏡辨別等方法。 其他間接方法還有潛體變法及活性法等 。 采用多個(gè)制備條件相同的試樣 ,分別施加不同的恒定荷載 ,測(cè)得各試樣在浸水膨脹條件下的體積變化量 ,繪制體積變化與荷載的關(guān)系曲線 ,如圖 所示 ， 圖 中使體積變化為零的壓力即為膨脹力 。但是此類(lèi)試驗(yàn)由于得到的徑向應(yīng)變較大 ,因此并不是嚴(yán)格意義上的恒體積膨脹力試驗(yàn)。 Alawaji 研究了電解質(zhì)濃度對(duì)塑性指數(shù) 、 膨脹潛勢(shì) 、 膨脹壓力和壓縮度的影響 ,發(fā)現(xiàn)這些指標(biāo)隨濃度的增大而 降低 。 蒙脫石膨脹機(jī)理 因 為蒙