路基病害整治
第八章 膨胀土 路基病害与防治
主讲教师： 主讲教师：杨平
四川交通职业技术学院道桥系
课程内容
一、膨胀土的定义及基本特征 二、膨胀土地区路基的变形与破坏 三、膨胀土路堑的设计与施工 四、膨胀土路堤的设计与施工 五、膨胀土边坡的综合治理技术
第一节 膨胀土的定义及基本特征
1、膨胀土的定义： 膨胀土的定义： 膨胀土是一种吸水膨胀、 膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩开裂的特种 黏性土。 黏性土。其矿物成分以强亲水性矿物蒙脱石和 伊利石为主。主要特征有胀缩性、 伊利石为主。主要特征有胀缩性、裂隙性和超 固结性； 固结性；
第二节 膨胀土地区地基的变形与破坏
3、膨胀土滑坡 2)滑坡的特性规律 2)滑坡的特性规律 (1)牵引性 (1)牵引性 (2)结构与构造性 (2)结构与构造性 (3)浅层性 (3)浅层性 (4)多次滑动性 (4)多次滑动性 (5)成群分布规律 (5)成群分布规律 (6)时间规律 (6)时间规律
第二节 膨胀土地区地基的变形与破坏
2.膨胀土路堑施工 2.膨胀土路堑施工
2．膨胀土地区路堑开挖方法 1)挖方边坡不要一次挖到设计线 沿山坡预留30 挖方边坡不要一次挖到设计线， 301)挖方边坡不要一次挖到设计线，沿山坡预留30-50cm 一层，待路堑挖完时，再削去边坡预留部分， 一层，待路堑挖完时，再削去边坡预留部分，并立即浆 砌护坡封闭。 砌护坡封闭。 (2)膨胀土地区的路堑 高速公路、 膨胀土地区的路堑、 (2)膨胀土地区的路堑、高速公路、一级公路的路床应 超挖30 50cm， 30超挖30-50cm，并立即用粒料或非膨胀土分层回填或用 改性膨胀土回填，按规定压实。 改性膨胀土回填，按规定压实。 (3)膨胀土边坡宜采用台阶形 膨胀土边坡宜采用台阶形， (3)膨胀土边坡宜采用台阶形，这样把高边坡降低为矮 边坡的组合形式， 边坡的组合形式，不仅减轻了高边坡土体对坡脚的压力 而且，减弱了地面水对坡面的冲蚀，同时， ，而且，减弱了地面水对坡面的冲蚀，同时，平台对坡 脚有一定支撑作用。 脚有一定支撑作用。 (4)沿线弃土堆应设置在路堑顶部10m以外 沿线弃土堆应设置在路堑顶部10m以外， (4)沿线弃土堆应设置在路堑顶部10m以外，弃土堆可堆 成梯形横断面， 成梯形横断面，边坡不应陡于
第一节 膨胀土的定义及基本特征
3、膨胀土的判别方法： 膨胀土的判别方法：
2)根据膨胀土宏观结构特征判别 2)根据膨胀土宏观结构特征判别 ①地貌特征 ②土体结构 ③土质特性 ④土的颜色 ⑤自然地质作用 3)根据黏土矿物成分判别 3)根据黏土矿物成分判别
第一节 膨胀土的定义及基本特征
4、膨胀土主要工程性质及其对路基稳定性的影响 1）涨缩性与收缩性 (1)初始含水量的影响 初始含水量的影响： (1)初始含水量的影响：膨胀土的膨胀量与含水 量成反比， 量成反比，收缩量与含水量成正比 (2)压实度的影响 压实度越大， 压实度的影响： (2)压实度的影响：压实度越大，膨胀量有所增 加，而压实度对收缩量影响很小 (3)附加荷重的影响 附加荷重的影响： (3)附加荷重的影响：土体膨胀量受附加荷重 压力)控制，压力越大，膨胀量越小， (压力)控制，压力越大，膨胀量越小，当压力为 0.05MPa时 0-0.05MPa时，影响最显著
2.膨胀土路堑施工 2.膨胀土路堑施工
5．防渗排水设施 (1)所有排水设施均应精心设计 所有排水设施均应精心设计， (1)所有排水设施均应精心设计，以使危害路基稳定 的地面水、地下水能顺畅排走，防止积水浸泡路基、 的地面水、地下水能顺畅排走，防止积水浸泡路基、地 下水侵入路基为目的。 下水侵入路基为目的。 (2)边沟应比一般地区适当加宽 加深。 边沟应比一般地区适当加宽、 (2)边沟应比一般地区适当加宽、加深。路堑的边沟 深度不得小于80cm 外侧应设平台， 80cm， 深度不得小于80cm，外侧应设平台，以保护坡脚免遭水 并且防止边坡剥落物堵塞边沟。 浸，并且防止边坡剥落物堵塞边沟。 (3)堑顶设截水沟 以防水流冲蚀坡面和渗入坡体。 堑顶设截水沟， (3)堑顶设截水沟，以防水流冲蚀坡面和渗入坡体。 (4)台阶式高边坡 应在每一级平台内侧设截水沟， 台阶式高边坡， (4)台阶式高边坡，应在每一级平台内侧设截水沟， 以截排上部坡面水， 以截排上部坡面水，并宜在截水沟与坡脚之间设一定宽 度的平台，以利坡脚稳定。 度的平台，以利坡脚稳定。
3、膨胀土滑坡 3)滑坡稳定性分析 3)滑坡稳定性分析 (1) 地层成因分析 (2)土体结构分析 (2)土体结构分析 (3)土性分析 (3)土性分析 (4)水文地质条件分析 (4)水文地质条件分析 (5)微地貌条件分析 (5)微地貌条件分析 (6)变形形迹分析 (6)变形形迹分析 (7)力学计算分析 (7)力学计算分析
膨胀土类型 弱膨胀土 边坡高度（m） ＜6 6-10 ＞10 ＜6 6-10 ＞10 ＜6 6-10 ＞10 边坡坡度 1：1.5 1：1.5－1：2.0 1：1.75－1：2.0 1：1.5－1：1.75 1：1.75－1：2.0 1：1.75－1：2.5 1：1.75 1：1.75－1：2.5 1：2.0－1：2.5 4、膨胀土主要工程性质及其对路基稳定性的影响
2）抗剪强度特性 (1)膨胀土涨缩等级的影响 膨胀土涨缩等级的影响： (1)膨胀土涨缩等级的影响： (2)含水量的影响 含水量的影响： (2)含水量的影响： (3)上覆压力的影响 上覆压力的影响： (3)上覆压力的影响： (4)填筑条件的影响 (4)填筑条件的影响 3）渗透特性 膨胀土的体积变化主要是土中水分变化引起的，了解 膨胀土的体积变化主要是土中水分变化引起的， 土的渗透性对分析已成路基和边坡水分变化的原因有重要意 义。
第一节 膨胀土的定义及基本特征
2、膨胀土的基本特征： 膨胀土的基本特征： 膨胀土中的黏土矿物成分主要是由亲水性矿物 蒙脱石、伊利石的有效成分）组成的， （蒙脱石、伊利石的有效成分）组成的，所以 这一类土对湿度状态的变化就特别敏感。 这一类土对湿度状态的变化就特别敏感。 膨胀土同时具有吸水膨胀和失水收缩两种变形 特性，而且，这种变形是可逆的。 特性，而且，这种变形是可逆的。 膨胀土吸水膨胀及失水收缩的过程当中常帮有 裂隙的产生 膨胀土一般具有高液限、 膨胀土一般具有高液限、低塑限以及塑性指数 较高的特性
膨胀土涨缩性与收缩性造成裂隙发育
第二节 膨胀土地区地基的变形与破坏
1、路堑变形破坏类型
1）剥落：剥落是路堑边坡表层受大气物理风化作用，使土块 剥落：剥落是路堑边坡表层受大气物理风化作用， 碎解成细粒状、鳞片状，在重力作用下沿坡面剥落的现象。 碎解成细粒状、鳞片状，在重力作用下沿坡面剥落的现象。 冲蚀： 2）冲蚀：冲蚀是坡面松散表土在大气降雨或地表径流的集中 水流冲刷侵蚀作用下，沿坡面形成的沟状冲蚀现象。 水流冲刷侵蚀作用下，沿坡面形成的沟状冲蚀现象。 泥流： 3）泥流：泥流是坡面松散土粒与坡脚剥落堆积物在雨季被水 流裹带搬运形成。 流裹带搬运形成。 溜塌：边坡表层强风化层内的土体，吸水膨胀软化， 4）溜塌：边坡表层强风化层内的土体，吸水膨胀软化，处于 过饱和状态，在重力与渗透压力作用下， 过饱和状态，在重力与渗透压力作用下，沿坡面向下产生塑 流状塌移的现象。 流状塌移的现象。 坍滑： 5）坍滑：边坡浅层膨胀土体沿一定滑面整体滑移并伴有局部 坍落的现象。 坍落的现象。 滑坡： 边坡土体结构受到破坏，强度衰减， 6）滑坡： 边坡土体结构受到破坏，强度衰减，在水的促滑 作用下，使边坡土体丧失稳定平衡， 作用下，使边坡土体丧失稳定平衡，沿一定滑面整体向下位 移滑动。 移滑动。
2.膨胀土路堑施工 2.膨胀土路堑施工
3．边坡坡度的选择 1)对于弱膨胀土挖方边坡 按设计坡比或以1 1.5的坡 对于弱膨胀土挖方边坡， 1)对于弱膨胀土挖方边坡，按设计坡比或以1：1.5的坡 比修整即可。 比修整即可。 2)对于中一强膨胀土边坡坡度 对于中一强膨胀土边坡坡度， 2)对于中一强膨胀土边坡坡度，以工程地质比拟法为主 的自然坡度为主，坡度的变化范围在1 1.5，以1：2的自然坡度为主，坡度的变化范围在1：1.5-1： 2.5之间 视土质状况及坡体地质结构具体而定。 之间， 2.5之间，视土质状况及坡体地质结构具体而定。 4．零填及路堑路床的处理与压实 膨胀土地区的零填及路堑路床挖到设计高程后， 膨胀土地区的零填及路堑路床挖到设计高程后，对于高速 公路、一级公路的路基应超挖1 1.2m，随即用粒料、 公路、一级公路的路基应超挖1-1.2m，随即用粒料、非膨 胀土或改性土回填，并按规定压实。 胀土或改性土回填，并按规定压实。
1.路堑设计 1.路堑设计
1．路堑边坡形式 一般常用的边坡形式，主要有直线式、折线式、 一般常用的边坡形式，主要有直线式、折线式、平台式 三种类型
a)直线式；b)折线式；c)平台式 a)直线式；b)折线式；c)平台式 直线式 折线式
1.路堑设计 1.路堑设计
2．路堑边坡坡度 膨胀土路堑边坡设计参考值
2.膨胀土路堑施工 2.膨胀土路堑施工
1．一般原则 路堑施工应尽量选在旱季进行， 路堑施工应尽量选在旱季进行，并遵循先排水后主 集中力量、连续快速开挖、及时防护、自上而下、 体、集中力量、连续快速开挖、及时防护、自上而下、 分层逐级施工的原则，详见图8 分层逐级施工的原则，详见图8-2。
图8-2 路堑施工顺序示意图 ①-⑦为施工顺序
第一节 膨胀土的定义及基本特征
3、膨胀土的判别方法： 膨胀土的判别方法：
1)根据膨胀土特征指标判别： 1)根据膨胀土特征指标判别：采用现场定性和室内试 根据膨胀土特征指标判别 验指标相结合的方法 初判： 初判： 根据地形地貌、土的天然结构特征、 根据地形地貌、土的天然结构特征、膨胀土具有的裂 隙性、胀缩性等特征，进行初步判别。 隙性、胀缩性等特征，进行初步判别。 详判： 详判： ①国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GDJ 112国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》 1121987)评判标准 1987)评判标准 交通部《公路路基设计规范》 D30-2004)标准 ②交通部《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)标准