（2）自由膨胀量
Ft
V V0 V0
100%
（4-3）
式中
V0 ——试样的初始体积；
V ——膨胀稳定后土的体积；
（3）膨胀压力
P
p
G A
（4-4）
式中
G ——施加的总平衡力；
A ——试样面积；
二、膨胀土地基的处理
（一）工程建设中的膨胀土问题
1）在天然状态下，膨胀土通常强度高，压缩 性较低，在地面以下一定深度取样时难以发现 宏观裂纹。但一旦在大气中暴露，含水率发生 变化时，很快出现裂纹，土体结构迅速崩解， 透水性不断增加，强度迅速减小直至为零。
膨胀土属于粘性土，具有一般粘性土 所共有的物理力学性质外，最重要的特 性是强亲水性、多裂隙性、强膨胀性、 强收缩性等。当含水量增加，表现出体 积增大的能力，即具有强烈的膨胀性； 若收到约束，产生的内力为膨胀力。相 反则产生收缩力。具有胀缩特性，而且 胀缩变形可随环境温度和湿度的变化往 复发生。
膨胀土的主要物理力学特征：
三、膨胀土的地基处理 （1）防水措施 （2）换土与改土 （3）支挡措施
1.改良膨胀土
确定膨胀土的胀缩等级，确定合理的 灰剂量，对合理灰剂量的改良土的一系列 性质进行室内试验验证。
改良的几种思路：
1）通过物理、化学过程降低土粒分散程度，让土 粒互相聚集形成结构较为牢固的团粒结构，增加 土团间的连接力，提高土体水稳定性。
1.45
1.4 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
ω(%)
图2-1-1 不同灰剂量改良土的击实曲线
2）界限含水率
界限含水率（%）
70
60
液塑(生)
50
塑限(生)
塑性指数(生)
40
液限(消)
塑限(消)
30
塑性指数(消)
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
灰剂量（%）
图2-1-2 掺生石灰与消石灰的改良土界限含水率与灰剂量的关系曲线
粒度组成中，通常黏粒含量大于30%； 粘土矿物成分中，伊利石和蒙脱石等强亲 水性矿物占主导地位；
具有多裂隙性；
膨胀，收缩变形可随环境变化往复发生， 导致土的强度衰减；
多数属于液限大于50%的高液限土； 表现出较强的超固结特性。
（一）土的膨胀性指标 （1）膨胀含水率
wH
mWH mt
式中
mt mWH
——试样的干土质量； ——膨胀稳定后土中水分的质量；
2）作为堤坝回填土时，因其干密度与含水率 关系非常密切，很难压实，压实质量难以控制。
3）当建筑物基础直接与膨胀土层接触时，即 使基础建基面位于地下水位以下，由于建筑物 荷载变化，土体体积和强度仍然会不断发生变 化，给工程带来负面影响。
（二）高速公路建设中的膨胀土问题
由于膨胀土分布的广泛性，在 膨胀土地区修筑高速公路这样巨型 带状工程时，不可避免地会穿越膨 胀土地区，尤其在南方降雨充沛的 地区，存在明显的干湿循环，因此 在路面结构层中通常会出现裂缝， 这些裂缝又随之反映到路面上。反 复的干湿循环效应还使得土体发生 崩解，加之路基内部的含水率分布 不均，使得路基内部产生不均匀的 胀缩变形，在路面表现出来的就是 波浪式的变形特征，影响公路的安 全使用。
膨胀率(%) 膨胀率（%）
7
6
5
4
3
2
1
0
0
200
400
600
800
1000
时间(min)
图2-1-4 素土的线膨胀率与时间 的关系（初始含水率为22.6%）
0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000

3%改良土 5%改良土
200
400
600
800
• 其主要矿物成分为蒙脱石和伊利石， 土壤矿物表面带有大量负电荷，当 土壤改良剂和它相遇后，改良剂带 正电荷的亲水基和膨胀土就会紧密 结合，疏水基一致向外，置换出膨 胀土颗粒表面的亲水金属阳离子， 降低了膨胀土颗粒表面的吸附水膜 厚度，使土壤颗粒进一步靠近，封 闭各土团之间的孔隙，减少了吸水 性和胀缩性，使膨胀土的水稳定性 得到提高。
膨胀土在我国分布范围很广，广西、云南、湖北、安徽、 四川、河南、山东等20多个省、自治区、市均有膨胀土。国外 也一样，如美国，50个州中有膨胀土的占40个州，此外在印度、 澳大利亚、南美洲、非洲和中东广大地区，也都有不同程度的 分布。
房屋开裂、倾斜
膨胀土边坡滑塌
二、膨胀土的性质及膨胀原理
膨胀土化学改良剂有： （一）无机类改良剂 1）石灰类改良剂 2）水泥类改良剂 3）工业废渣类改良剂 4）水玻璃类改良剂 （二）有机类改良剂 1）丙烯酸盐系列 2）聚液态丁二烯和铵类
2、膨胀土改良的试验研究
扰动土改良——掺石灰、水泥等进行化学改良 膨胀土改良
原状土改良——掺中性无毒液性有机化学改良剂
2）通过反离子层的阳离子置换，用高价阳离子替 代原来的低价阳离子，从而使反离子层厚度即结 合水膜厚度降低，减少其吸湿能力和膨胀能力。
3）通过化学反应，用键能较大的离子替代键能较 小的离子，在土体中形成连接力较大的网状空间 结构化学生成物，使土体的结构强度和水稳定性 得到显著的提高。
膨胀土的化学改良法机理
时间（min）
浅谈膨胀土的性质
指导老师：顾强康 汇报人：刘浪涛
目录
膨胀土的成因和分布
膨胀土的性质及膨胀原理
膨胀土的判别和膨胀土地基的胀缩等级
膨胀土地区桥涵基础工程问题及设计与施工 要点
一、膨胀土的成因和分布
膨胀土是指粘粒成分主要由强亲水 性矿物组成，液限大于40%，且涨缩 性能较大的粘性土。膨胀土在自然条 件多呈硬塑或坚硬状态，颜色为黄、 红、灰白色，裂隙发育，常见光滑面 和擦痕。
3）自由膨胀率
自由膨胀率(%)
60
50
生石灰改良土
消石灰改良土
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
灰剂量(%)
图2-1-3 掺生石灰与消石灰的改良土自由膨胀率与灰剂量的关系曲线
表3-1
素土与不同灰剂量改良土的膨胀性
土样说明
素土
无荷膨胀率（%）
6.32
6.27
3%改良土 0.06 0.06
5%改良土 0 0
2.1 石灰改良膨胀土
石灰改良膨胀土机理分析： 1）离子交换 2）凝硬反应 3）碳化作用 4）胶结作用
2.1 石灰改良膨胀土
合理掺灰量研究 改良土的强度性状 改良土的变形性状 改良土的水理特性 改良土的渗透性
2.1.1 合理掺灰量研究
1.6
ρd(g/cm3)
1）击实曲线
1.55
1.5
2%消石灰 3%消石灰 5%消石灰