Question

国膨胀土的概念及其初步判别

Answer 1

在膨胀土地区工作时，首先遇到的是膨胀土的判别问题，而判别问题的正确解决是取决于膨胀土的概念，含糊不清的概念，不仅不能正确地反映客观实际，而且在实践中还会带来混乱。现在我们来考虑一下膨胀土的概念及其初步的判别。

膨胀土的概念

土在吸水时，体积增大的现象称为膨胀，在失水时，体积减小的现象称为收缩。膨胀与收缩有着密切的关系，它们都是由于水的作用而发生的，但膨胀是由于结合水的作用，而收缩结合水的作用外，在含水量高时，还有自由水的影响，因此，只有土中不存在自由水的情况下，膨胀和收缩才有可逆的关系，成为真正的统一体的两个方面。

由于土的干湿，土体积变化所产生的内力，在膨胀时称为膨胀力，在收缩时称为收缩力，膨胀力可以测出，收缩力测起来很困难。这些力的大小主要决定于土的物质成分、组织结构，以及土与水的接触条件和水的成分。这些力大到一定程度时，都可导致建筑物的破坏，只有能促成建筑物破坏的那种膨胀性土，我们才称它为膨胀土。某种土虽然也有膨胀、收缩特征，但其值甚小，尚不足以影响建筑物的安全和正常使用，我们不称它为膨胀土，而说它是具有膨胀特征的非膨胀土。这样的划分是有重大意义的。是膨胀土就要作为特殊土对待，非膨胀土就作为一般土处理。膨胀土一词实质是一个工程上的概念。既然这个工程概念是有意义的，就要进一步地把它明确起来，也就是说，膨胀土的内容和特征究竟是什么？这些内容和特征是怎么产生的？从原则上说，称膨胀土的要点有两条，第一，土要有胀缩特征，这是理论的要求；第二，土的胀缩能力能促使建筑物的破坏，这是实际的需要，第一比较简单，土的胀缩特征可以通过各种方法去测定；第二比较复杂，因为存在着土与建筑物相互作用的问题。这方面要作进一步的分析，从工程地质观点上看，研究任何土类，都是为建筑工程服务的，因此，研究建筑物的实践经验和破坏情况，是研究膨胀土的开始，也是研究膨胀土的归宿。建筑经验和破坏事故的调查，会给我们大量的感性认识和实际材料，从建筑结构上看，总结出膨胀土地区建筑物的破坏特性，作为间接判别膨胀土的方法是有效的。今后在可能的条件下仍可这样做，但影响建筑物好坏的因素很多，用结构反算的方法来确定地基土的力学性质是很困难的，尤其是反复变形的膨胀土更是难上加难。因此，建筑物的好坏只能作为一种宏观现象，作为入门的向导，一进门就要抓住在建筑物作用下的土的性质，也就是抓住膨胀土的基本性质及其形成条件，直接加以测定和研究，并以此来建立膨胀土的标志，以后再以建筑物的实践来检验这个标志，如此循环，一次比一次更接近实际。

膨胀土的初步判别

就目前情况来看，我国有条件对膨胀土作出初步的判别标志，所谓有条件，就是在我国某些地区，由于地基土的胀缩造成建筑物破坏的现象比较明显，也就是说有大量的宏观资料作为向导。同时，近几年来，我们为了认识膨胀土、制服膨胀土，对这样的地基土做了大量的试验研究，特别是工作量大的野外浸水载荷试验，现在可以用成套的膨胀性数据来证明膨胀土的客观存在，这种存在也逐步得到大家的公认。既然有可以测定的，也就是说它不是概念的，而是可以捉摸的，并为大家所公认的膨胀土的存在，那么我们就可以以此为基础来研究现存膨胀土的形成条件和一系列特征，特别是胀缩特征，来建立初步的判别标志。因为它符合在一定条件下所产生的物理化学现象，在遇到相同条件时，可以重复和再现的原理。

到目前为止，有关膨胀土特征的资料是齐全的，也就是同时具备建筑物破坏资料，建筑物变形观测资料，室内土的物理力学性质和胀缩特征资料，以及野外浸水载荷试验资料。具备这样齐全的资料的地点，计有邯郸、平顶山、合肥、荆门、成都、鸡街、宁明等地。资料比较齐全，也就是具备前三项特征资料的，计有蒙自、贵阳、郧县等地；至于既有建筑物破坏资料，又有土的室内试验资料的地点，那就更多，总结和概括了这些资料之后，我们认为膨胀土应该具备以下几个方面的特征，作为初步的判别标志：

1）颜色、色调复杂，一般以灰白灰绿或黄褐或红褐色为主，且常成杂色花斑。

2）产状、天然露头无高陡坎出现，且常成风化剥落的缓坡。

3）结构、裂隙众多，裂隙面呈油脂光泽，裂隙面两壁常是灰白、灰绿等色。

4）岩性，手摸有滑腻感，常含有钙质结核或铁锰结核，有时富集成层。

5）塑性指数，一般在18%以上。

6）孔隙比，一般低于1.1。

7）液限，一般在40%以上。

8）自由膨胀率，一般在40%以上。

由于我国膨胀土分布非常广泛，所处的地质地理条件也很复杂，具有鲜明的区域性，且膨胀土一词是土力学和工程地质学上的一个概念，所以在概括膨胀土的一般特征时，必然要舍弃若干地质因素和地方特点，如宏观的成因和微观的粘土矿物等。因此，以上的归纳只能提供初步的判别，当回到实践中解决具体问题时，还要结合地质地理因素和地方特点，加深对它的认识，才能把握它的规律，才能符合实际。

（本文原载：《中国第四纪研究通讯》，中国第四纪研究委员会，1982年2月，17～19页）