本科毕业论文南宁至友谊关高速公路K139500～K140240路基处置方案设计

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1、目 录绪论1研究的背景和意义1国内外研究现状2第一章 场地工程地质勘察61.1 概述61.1.1工程概述61.1.2勘察目的、任务要求61.1.3依据的技术标准71.1.4勘察等级71.2 自然地理及气候条件71.3 场地地貌地形71.4 地层，地质构造81.5 工程地质勘察剖面特征81.6 场地水文地质91.6.2 地下水，地下水对膨胀土路堤的影响9第二章 场地膨胀土的胀缩等级判别112.1 判断膨胀性112.2 膨胀土的分类判断122.3 该段膨胀土概况132.4 结论与建议13第三章 膨胀土填料的性质分析143.1 膨胀土填料的土质特征143.2 膨胀土不泡水CBR试验153.3 碎石土

2、的土性特征16第四章 场地膨胀土路堤填筑原理184.1 膨胀土特性184.1.1膨胀土的多裂隙性184.1.2 超固结性194.1.3 强亲水性194.1.4 反复胀缩性和强度衰减性204.1.5强风化性和易崩解性204.2 膨胀土干缩湿胀的机理204.2.1晶格扩张膨胀理论214.2.2双电层理论224.2.3胀缩机理的微构造解释234.3 膨胀土的物理性质及力学性质分析244.3.1 含水量244.3.2 干容重254.3.3力学性质254.3.4膨胀潜势254.3.5膨胀力254.3.6土工试验264.4 南友公路膨胀土路堤病害分析26第五章 膨胀土干湿循环显著影响区的确定285.1 湿

3、度系数估计法285.2 地质标志推测法295.3 本章小结30第六章 路堤物理处治方法和化学处治方法分析316.1 物理方法分析316.1.1 物理方法综述316.1.2 夹层法的特色与优点326.1.3 土工格栅的铺设336.1.4 结论分析336.2 化学方法分析336.2.1 石灰土改良法原则346.2.2 膨胀土填料土质特征356.2.3 掺灰改良实验36第七章 方案设计387.1 方案选择387.2 夹层法387.2.1 原理387.2.2 填料的选择397.2.3 试验路段夹层法设计417.2.4 砂土夹层、格栅包边法施工437.2.5 稳定性分析457.2.5.2 局部滑塌型验算

4、稳定性487.2.6 结论517.3 石灰土改良法517.3.1 原理517.3.2 掺灰改性试验527.3.3 试验路段膨胀土填料掺石灰处治的实验研究537.3.4施工工艺567.4 方案比较58膨胀土路基防护处治方法专题59一、膨胀土的性质59二、膨胀土对路堤的危害60三、膨胀土路基防护611 放缓边坡622 加强边坡防护623 加强防排水措施624 填筑非膨胀土635 掺石灰改良636 采用土工格栅加固中等膨胀土路堤边坡63四、结束语64参考文献65致谢6868 / 72文档可自由编辑打印绪论研究的背景和意义膨胀土是一种粘粒成分主要由亲水性矿物(蒙脱石、伊利石)组成的高液限粘土，其主要特

5、征表现为吸水显著膨胀软化，失水急剧干缩开裂，此外还具有易崩解性、多裂缝性和超固结性。公路工程中，膨胀土由于表层风化效应、湿胀干缩效应及软弱结构面效应，以及施工时压实不够，会产生许多病害。膨胀土对公路工程产生的严重破坏或危害其主要形式如下(1)滑坡：路堤路堑均有发生，是膨胀土路基最严重的病害。路堤滑坡往往发生在填土或基底为膨胀(岩)土层的情况；路堑滑坡多发生在膨胀(岩)土分界面，网状裂隙发育充分、原生节理面贯通的坡面上，具有成群分布、浅层性、牵引性、结构和构造性以及多次滑动性等特点。(2)坍塌：路基施工中到处可见，路堤坍塌多发生在临空的路肩；路堑坍塌较严重，多发生在堑顶。(3)溜塌：路堤一般在坡

6、腰和坡脚发生，厚度多小于lm，路堑多在已剥落、冲蚀或臌胀的坡面上产生，高度和长度均在数米内，厚多在02-06m，在长路堑边坡中也可见多个溜坍体连成的溜坍裙，根据曲永新等人对全国23个省、市、自治区浅表层(30m以内)膨胀土的成因、时代、分布、工程特性、工程问题归类整理，初步确定西部建设中的国道主干线及8条省际区域路网拟建的21万公里里程中有近3300公里路段穿越膨胀土分布区。由此可见，膨胀土工程地质问题己成为西部公路建设中最突出的工程问题之一。长沙理工大学依托交通部西部科技项目一“膨胀土地区路基修筑成套技术研究”，系统开展了现场调查、边坡破坏原因分析和大量有针对性的土工试验，在广泛吸取国内外膨

7、胀土工程处治经验和教训的基础上，针对膨胀土的“三性”和路基破坏特点，分别提出路堤、路堑边坡处治方案并付诸实施，较好解决了南友路膨胀土路基施工技术难题。为检验路基处治效果，跟踪了解路基状态变化情况，进一步研究路基破坏机理和处治技术，课题组在处治试验段上布设多组观测断面，其中路堤7处，路堑3处，埋设了大批仪器和元件，进行路基沉降(剖面沉降仪)、表面变形(路堑表面标点)、胀缩变形(柔性位移计)、及温度湿度变化(含水量探头、温度传感器)、土压力(土压力盒)等相关参数的观测，观测从2004年4月至2005年11月。为了研究边坡土体含水量、吸力、温度等物理力学指标随时间的变化规律，跟踪了解在开挖卸荷效应和

8、干湿循环效应下边坡内外变形的发展过程，从时间和空间上描述、解释、预测边坡破坏的特征和趋势，课题组选取了某未经处治的开挖边坡，对坡面变形(表面标点)、坡内胀缩变形和位移(柔性位移计、测斜管)及温度湿度变化(含水量探头、温度传感器)、吸力(张力计)、孔隙水压力(孔隙水压力计)等项目进行了观测。在同一段试验路上，埋设的仪器之多，观测的项目之全，观测的时间之长，集工程实用和科学研究于一体，在膨胀土路基研究领域尚未多见，具有很高的理论和实践参考价值。国内外研究现状诞生于上世纪50年代的工程现场监测是一门新兴的边缘学科，工程监测的基本内涵是：通过对工程结构物的长期、实时监测与评估，为工程的设计、维护与管理

9、提供依据和指导，为工程在特殊情况(恶劣气候，偶然重载)可能出现的破坏提供预警。其常见的形式主要有水工结构物的监测、不良地质情况或工程情况、桥梁施工控制和健康监测。在这些常见的观测领域内，水工结构物(如大坝)的安全监测又是研究得最早，发展得最成熟的一个分支。在国外，意大利的大坝观测，自上世纪70年代以来，一直处于国际领先地位，每座坝在施工初期就安装仪器观测贯穿于整个施工期、运行期。大坝主要观测项目都具有数据自动化采集和远程传达系统，对监测成果的解释主要靠数学模型，而且推出了计算机辅助监测系统(MASM)，实现大坝安全监测的全面自动化。法国和葡萄牙等注重监测资料管理的自动化，而管理自动化加部分数据

10、采集自动化成为西班牙等国大坝安全监测的特点。80年代以来，我国先后制定了混凝土大坝安全监测技术规范(SDJ336-89)，土石坝安全监测技术规范(SL60-94)钢弦式压力传感器(GBT13606-92)等一系列规范标准。科学技术的进步，特别是传感量测技术、微电子技术、精密铸造技术、计算机信息技术、岩土力学及有限元等数值分析方法的飞速发展，从技术手段和理论基础上为岩土工程监测的发展提供了有力的支持。目前，监测技术的发展主要沿着“硬件”和“软件”两条线，“硬件”就是指监测仪器设备，“软件”就是指数据处理的工具和方法。在。硬件”方面，研制开发了一系列观测精度高、稳定性好，智能化和自动化程度高的先进

11、监测仪器，如意大利舍利(Seli)公司生产的变磁阻感应式遥测垂线坐标仪，可钻出孔径76mm、深达lOOm孔偏差小于lOmm的倒垂线孔，并采用自动对中仅从埋设点向上沿垂线进行多点三向位移观测；伺服加速度传感器的使用，使测斜仪的精度可达3m，相应应变精度可达310-6，加拿大Saskachewan大学研制的热传导探头，可在野外测量超过1000kpa的基质吸力。此外，一些新兴的高科技如GPS技术、测量机器人等也在岩土工程监测中有所应用。在“软件”方面，数据处理的方法和理论也有重大的突破，目前工程监测数据的分析方法主要有三大类：统计分析法、信息分析法和专家系统。统计分析法通过分析监测资料的统计特征，从

12、统计规律中揭示工程状态，其主要的分析工具有经验方法、数理统计方法、灰色理论等。信息分析法是从系统科学、信息论的高度考虑各种影响因素间的复杂关系，对大量的信息进行抽象和综合，以期得出考虑全面的、客观性较强的结论。如神经网络、模糊数学、小波分析等。专家系统上是一种以知识库为基础的计算机程序系统，具有大量的专门知识，能应用人工智能的理论和技术，根据人类专家的知识和经验进行推理，模拟人类专家进行决策，解决需要专家才能解决的复杂问题。目前国内大规模的水电工程都有自己的专家系统，如河海大学开发的龙羊峡大坝安全评价专家系统、二滩大坝安全专家决策系统等，也有一些边坡监测信息数据库分析专家系统。1996年，长江

13、科学院包承纲等人在南水北调中线工程所经过的湖北枣阳引唐灌区开展现场观测研究工作，运用了国产热传导探头和张力计监测膨胀土边坡在降雨期间的吸力反映。观测结果认为：膨胀土边坡的土中吸力在土层深度方向呈指数函数分布，表层吸力较大，随深度增加吸力减小但并不为零：同时，膨胀土边坡中存在吸力“影响深度”，在此深度以上，膨胀土的变形、强度等受到降雨、裂隙分布、气温等环境因素的影响，在此深度以下至地下水位以上，吸力几乎不受降雨的影响。为了对降雨诱发的非饱和膨胀土边坡失稳的机理有较深刻的了解，2001年，香港科技大学吴宏伟等选取了一个llm高的典型的非饱和膨胀土挖方边坡，进行人工降雨模拟试验和原位综合监测，全面监

14、测和分析了降雨条件下渠道边坡的变形、强度、吸力含水量变化规律。埋设的仪器包括张力计(量测吸力)，热传导吸力探头，含水量探头，土压力盒，测斜管，雨量计，蒸发计以及地表径流量测等，组成了一个完整的监测系统，在约一个月的监测时间内，共进行了2场人工降雨模拟，通过对边坡土体中的水分，孔隙水压力，应力状态及土体的变形监测，来探讨边坡中土一水相互作用机理，监测结果表明：降雨入渗造成2m深度以内土层中含水量和孔隙水压力大幅增加，致使膨胀土体的抗剪强度由于有效应力的减小及膨胀软化而降低；同时，降雨入渗造成土体中水平应力与竖向应力比显著增加，并接近理论的极限状态应力比，以致软化的土体有可能沿着裂隙面产生局部被动

15、破坏，此破裂面在一定条件下(如持续降雨)可能会逐渐扩展，最终发展成为膨胀土中常见的渐进式滑坡。根据西部交通科技项目的要求，杨果林、刘义虎等人在常张高速公路的第十一标慈利东互通设立膨胀土试验路段，在3个不同的处治路段(原状土路段，改良土路段和加筋土路段)分别埋设沉降管，观测结果表明：(1)在路堤填筑过程中，沉降量均小于150mm，说明在试验路段采取的土工膜隔水，掺石灰改良膨胀土，加筋处治膨胀土等措施取得了较好的效果。(2)膨胀土路基的变形在施工填筑过程中存在着胀缩现象，主要是由于施工过程中天气的影响(如下雨和暴晒等)造成土体的干湿循环，使得路堤存在着反复胀缩变形现象，故施工过程中应该尽量避开雨季

16、施工，并做好路堤周围边界的排水工作。(3)沉降管的沉降速率由大变小，在填土荷载增加的开始阶段沉降曲线斜率比较大，但是当荷载增加到一定程度的时候沉降斜率就开始变小，说明路堤在施工初期的沉降量比较大，沉降也主要发生在施工期。通过查阅大量的文献资料，笔者总结出了当前膨胀土路基监测的一些特点。按照观测实施条件的不同，可分为自然型和人为控制型。前者是让观测场所处于天然环境的作用下，这种观测一般是为了取得路基状态的描述量及其变化规律，所需时间较长，属于“实验”性质；后者是人为的创造并控制现场条件，这种观测一般是为了探索某个特定的规律，采用的仪器比较精密，观测周期不长，属于“试验”性质。此外，膨胀土路基监测

17、还呈现出“两个结合”的趋势和特点，即实践观测与理论分析相结合，野外观测与室内实验相结合，这两种结合都是有机的优势互补的结合。原位观测的优点在于与工程实践结合紧密，缺点在于观测数据受自然环境和仪器性能的影响较大，且需耗费大量的人力、物力；理论分析的优点在于理论基础厚实严谨，可方便地模拟和反映多种工程状态，缺点在于某些参数和条件难以正确选取和实现；室内试验的优点在于有规范标准可依，实验条件容易控制，可重复性强，缺点在于某些试验不能很好反映实际工况。第一种结合比较典型的有：沈珠江院士在现场观测完成后，应用非饱和土简化固结理论，建立有限元模型，模拟枣阳膨胀土边坡在人工降雨过程中孔隙压力变化和变形的发展

18、过程，数值计算结果在定性上与实例观测资料一致。刘义高运用基于拉格朗日差分法的数值分析软件FLAC，对南邓高速公路膨胀土边坡进行三维数值模拟分析，并比较实际监测变形值和三维模型计算值的相关性，结果表明两者基本吻合，但相关性不是很好。第二种结合比较典型的有：詹良通在现场观测完成后，从试验边坡上取了大量原状样，进行了一系列的室内试验，如自由膨胀率试验、原状收缩试验、剪切试验，对照边坡在干湿循环下的变形和强度的变化规律11。香港科技大学李爱国等人，在香港某人工边坡坡顶1，2，3，4 m等不同深度同时安装了含水量计及吸力计。根据土体体积含水量和吸力值的野外监测结果，得出了边坡坡顶土体不同深度的野外土一水

19、特征曲线。同室内土水特征曲线明显的滞后性相比，野外土水特征曲线的滞后性可以忽略。第一章 场地工程地质勘察1.1 概述1.1.1工程概述广西南友高速公路K139+500K140+240路堤位于宁明县境内，该路段位于主线上，长740米，该路段主要为第三系始新统那读组膨胀土，泥质粉沙岩及少部分砂岩，其中的粘土岩部分风化具有膨胀性，为膨胀泥岩。第三系始新统那读组粘土岩的风化残坡积物则普遍具有膨胀性，为膨胀土，但其厚度不大，一般在2-5米间。具体填挖高度见坡场地工程地质剖面图。1.1.2勘察目的、任务要求根据要求，结合本工程特点，本次勘查的主要目的和任务要求为：查明拟建场地附近不良地质作用的类型、成因、

20、分布范围、发展趋势和危害程度，查明护坡地段及其附近各岩土类型、成因、深度、分布范围、工程特性，并试验获得相关数据对膨胀土等级进行判别，判断胀缩性岩土体对边坡稳定性的影响，查明有关地区气象条件（特别是雨期、暴雨强度）、汇水面积、坡面植被、地表水对坡面坡脚的冲刷情况，查明地下水类型、水位、水量、补给及动态变化、岩土的透水性以及地下水的出露情况。判定地下水对建筑材料的腐蚀性等：查明岩土体的胀缩性并对其胀缩性进行评价。1.1.3依据的技术标准本次岩土工程勘察工作所依据的技术标准包括：岩土工程勘察规范GB50021-2001,建筑抗震设计规范GB50011-2001,建筑地基基础设计规范GB50007-

21、2002,广西膨胀土地区工业与民用建筑勘查、设计、施工及维护条例等。1.1.4勘察等级本工程重要性等级属于三级，场地复杂程度等级属于一级，地基复杂程度等级属于二级，边坡安全等级属于二级，重要性系数0=1.00，综合评定本工程岩土工程勘察等级为甲级。1.2 自然地理及气候条件宁明县地处广西南部，为低纬度地区，全年受海洋温暖气流和北方冷气团交替影响，是国内气温较高，降水较多的地区，属于典型的南亚热带海洋型季风气候环境，年平均降雨量在1200毫米以上，年平均蒸发力在1000毫米左右：5-10月为丰水季节，平均气温23-28，11月-次年四月为枯水季节，平均气温13-19，年平均降雨量约1200mm，

22、年平均气温22.1，年降雨天数在150天左右，年雷暴雨天书100天左右，勘察场地附近无大的常流河通过，暴雨期间附近的山间沟谷中汇聚一定的水流。1.3 场地地貌地形场地地貌上属于宁明盆地边缘的丘陵区。宁明盆地为典型的膨胀土地区，盆地受东西向构造断裂控制，地貌呈垄岗式低丘，浅而宽的沟谷，地形坡度平缓，一般为8-15，无明显的自然陡坎，场地为山坡的一侧，南北走向，坡顶到坡底最大高度约10多米。构成边坡坡体的土体上部为松软的素填土，下部为膨胀土：素填土在大气降水的作用下易形成小型泥石流或滑坡，膨胀土在大气降水的作用下或经暴晒后可能膨胀，开裂而形成浅层滑坡，损坏路基。1.4 地层，地质构造场地处于宁明盆

23、地边缘的丘陵区，据区域地质资料及工程勘察，该路段穿越宁明盆地边缘时，遇到第三系始新统那读组湖湘粘土岩及其风化残积形成的厚层粘土，普遍具有膨胀性。膨胀土按其成因可大致归纳为3类：冰川泥砾及上覆的洪积土；那读组风化的残积坡积土；明江一、二级阶地的冲积物。据区域地质资料及工程勘察，该区域膨胀土属于第三系始新那读组湖相粘土岩的残积坡积土，从路堑边坡剖面可以清晰分析自上而下分布有三种土层。第一层为黄褐色高液限粘土或耕植土，厚度为01.5m，第二层为灰白色膨胀土，厚度为26m；第三层为深灰色膨胀岩，厚度为012m。1.5 工程地质勘察剖面特征1.6 场地水文地质场地第三系始新统那读组膨胀土覆盖层广布，据高

24、岭附近公路边坡出露基岩观测，岩层产状近水平。拟建场地及其附近未发现地表径流及地下水露头。由于场地西侧边坡以外的区域标高较拟建场地大且范围较广，对勘察场地来讲，属于集水区，降水时雨水延破面拍向高速公路路床。由于场地边坡破面植被较不发育，地表水对拟建场地有较强的冲刷作用。本次钻探的两个钻孔中，均未遇见地下水，可判断拟建场地水文地质条件较为简单。1.6.2 地下水，地下水对膨胀土路堤的影响1）采用膨胀土填筑路堤，只要处置措施得当，有效的隔绝外界水的影响，土体含水率就不会发生改变。路堤的稳定性也就能得到保证，膨胀土路堤底部与地下水直接相连时，土层的含水率就会产生较大的增长，和饱和含水层相比，有沿地下水

25、对膨胀土路堤的含水率影响较大，但影响范围两者相差无几。与地下水引起的路堤含水率变化在路堤不同高度处成指数函数分布。2）孔隙水压力是膨胀土路基中的一个重要参数，它的变化与图的含水率紧密相关，同时，裂隙水的变化往往是引起膨胀土边坡破坏的主要原因，因此可以通过埋设孔隙水压力计来检测膨胀土路基和边坡吸力状态。3）膨胀土路基内部压力变化受土体的含水率控制，含水率增大会引起膨胀土中自重应力增大和膨胀力的出现。膨胀土的膨胀力与含水率之间成指数关系。在实际工程中，可以通过检测土压力的变化来检测路基稳定性。4）膨胀土对温度的变化较一般粘土敏感，且温度是水分迁移的驱动势之一，在膨胀土路基工程中，应尽量减少温度对路

26、基的影响。5）在地下水的路段，膨胀土路堤注意隔水，防止由于膨胀土和水分直接接触形成软弱层，造成路堤延软弱层发生滑动破坏。6）地下水出露位置和排水状况对路堤的稳定和沉降有较大影响，路堤中部出露地下水较为不利，当在中部出露地下水且排水不畅时，斜坡地基上路堤的不均匀沉降和稳定系数分别为8.8mm和1.192，比无地下水出露时，不均匀沉降增加了37.5%,稳定性系数降低了37%。第二章 场地膨胀土的胀缩等级判别2.1 判断膨胀性膨胀土是一种粘粒成分主要由亲水矿物（蒙脱石、伊利石）组成的高液限粘土，其主要特征表现为吸水显著膨胀、软化，失水急剧干缩开裂，此外，还具有易崩解性、多裂缝性和超固结性。表2-1即

27、为膨胀土的判定指标，当符合表中的两项指标时，即应判定为膨胀土。由于K139+500K140+240与K138+600处于同一地段，土质相似，根据勘查资料，在K138+600取土深2-4m和4m以下土层进行室内土工试验。结果见表2-2表2-2 土样的物理性质经过试验所得结果与表21对比得知，此土样的液限、塑限指数，均在膨胀潜势等级判定标准范围之内，是具有代表性的膨胀土，该路段为膨胀土路段。2.2 膨胀土的分类判断按现行分类判别标准表2-3，根据2-2实验路段土样的物理性质指标，依自由膨胀率和液塑图法综合判别，第一层为中等膨胀土，第二层为弱膨胀土。表2-32.3 该段膨胀土概况通过勘查调查，我们发

28、现广西南友高速公路K139+500K140+240的膨胀土是一种红黄色或灰白色、斑纹状的残积型膨胀土，其母岩是第三系那读组深灰色、灰褐色粘土页岩。由于卸荷和化学风化作用，特别是亚热带风化淋滤作用，残积层不仅发生了矿物的转化，而且造成密度的强烈降低，形成残积型膨胀土所特有的低密度（0.851.0）、高含水量（29.035.4）高分散性（40%）、强收缩（体缩14%）等一系列不良工程性质。受母岩结构的影响，残积膨胀土不仅土的颜色、土的性质均呈现显著的不均一性和各项异性，天然残积膨胀土中普遍可见母岩残余结构（层理和微裂隙），沿岩心缓倾角残余构造节理两侧1cm至1.5cm范围均遭到强烈的化学作用（差异

29、风化），红色氧化铁富集。路堑开挖揭露的边坡土体典型地质剖面可分为三层：顶部表土层以红色为主，带黄色斑点的高液限土或耕植土，厚0.5m1.5m；中部为红黄色或灰白色斑纹状膨胀土层，厚度为2m6m；下部为深灰色、灰褐色粘土页岩，厚度大未被揭穿。从坡面上可以清楚看到原生节理与裂隙和此生节理和裂隙极度发育，有竖向、斜交和水平三种，分层明显，贯通裂隙与岩体分层一致。2.4 结论与建议造边坡坡体的土体上部为松散软弱的素填土，下部为膨胀土；素填土在大气降雨的作用下易形成小型泥石流或滑坡，膨胀土在大气降水的作用下或经暴晒后可能膨胀，宁明膨胀土是属于各向异性的膨胀土，以水平变形为主，对路堤稳定极为不利，必须对膨

30、胀土的路基进行适当处治才能应用于工程建设，素填土在大气降水的作用下易形成小型泥石流，场地属于对建筑抗震不利地段，须采用有效的处理措施。第三章 膨胀土填料的性质分析3.1 膨胀土填料的土质特征在K139+500K140+240路段，在挖方边坡剖面上分布有两层膨胀土，均位于表层土（为高液限粘土或耕植土，d为0.51.5米）之下，即灰白色膨胀土层（第一层，d为26米）和灰黑色膨胀土岩层（第二层，挖方涉及到的d在012米）对两层膨胀土填料进行了室内土性试验和CBR试验，结果见表3-1，表3-2。按现行分类判别标准：依自由膨胀率和液塑图法综合判别，第一层为中等膨胀土，第二层则为弱膨胀土，但填料的CBR浸

31、水膨胀率，第二层土达10.5%以上，而第一层土则高达16.7%以上，均远高于其他地区分布的同等涨缩等级的膨胀土，高CBR浸水膨胀率充分说明宁明盆地的膨胀土不仅具有典型膨胀土的土质特性，其填料浸水后的强膨胀性更为区域特有的土质个性，这一点在选择填料处治方法时必须充分考虑。3.2 膨胀土不泡水CBR试验CBR值作为路基填料选择的相关指标，是美国加利福尼亚承载比试验的英文缩写，该试验是1928年-1929年PORTER在调查美国加利福尼亚州柔性路面的破坏状况时提出来的，试验结果用CBR值表示，是用材料抵抗局部载荷压入变形的能力来表示，指试料贯入量达到2.5毫米时，单位压力对标准为筛分碎石压入相同贯入

32、量时标准荷载强度的比值。承载比试验在世界各地得到广泛应用，已成为公路路面设计及路基填土的质量控制指标。为探讨使用夹层法处理的可行性，进行了膨胀土不泡水CBR试验，即模拟路基膨胀土被封闭条件下的土性试验，对膨胀土不泡水条件下CBR强度和含水量的关系，最大干密度与含水量的关系进行了研究，实验结果见图3.1。图3.1 不泡水CBR试验CBR值与含水量的关系由试验结果可知：该膨胀土的不泡水CBR值随含水量变化总趋势是随含水量增大而降低，但在含水量为11%15%及25%以后的两区段下降趋势变缓，含水量在25%以下，CBR值均10%，由此可见，只路基土的含水量保持在25%以下，该膨胀土用作路基填料能满足路

33、堤填料对强度的要求。灰白色膨胀土CBR试件浸水后土体膨胀量随浸水时间的变化关系见图3.2。从中可见，膨胀土的浸水膨胀量在不到2h内就达到了3%，9h后就达到了8%，并且随时间不断增长，泡水4d后CBR浸水膨胀量达到了13.67%并且还在增长，因此，用这种土作路基填料进有效的封闭防水是十分重要的。根据以上的分析，宁明灰白色膨胀土是比较好的膨胀土填料。图3.2 CBR膨胀量随时间变化关系图3.3 碎石土的土性特征采用路堑开挖的宁明膨胀泥岩风化破碎土，其基本土性指标如下表3-3。表3-3 碎石土土性分析下路基基底和上路堤填料：土样取自K139+500K140+240路段一个山坡借土场，该借土场整座山

34、为泥质砂岩，开采量大，需爆破并配合大功率的推土机方能石土填料，土的性质见上表，从表可以看出，该土强度大，压实性好，透水性好，是一种良好的高速公路路基填料。第四章 场地膨胀土路堤填筑原理4.1 膨胀土特性南友高速公路K139+500K140+240,其地貌为东西构造断陷盆地，地势平缓，植被稀少，据上分析可知属典型的膨胀土分布区。膨胀土是对环境的湿热变化敏感的髙塑性黏土。在自然状态下，膨胀土多呈硬塑性或坚硬状态，具有黄、褐、灰白等色，膨胀土主要由强亲水性粘土矿物组成的，具有吸水膨胀软化、失水收缩开裂和重复胀缩变形的特性。膨胀土主要矿物成分为蒙脱石、伊利石和高岭石；其特殊的工程性质主要变现为多裂隙性

35、、超固结性、强亲水性、反复胀缩性和强度衰减性、强风化性和崩解性。膨胀土具有的胀缩特性，遇水膨胀、失水收缩，体积会发生急剧变化，易发生胀缩变形，使道路开裂、建筑物地基变形膨胀土给工程建筑物带来的严重危害。其破坏具有以下特征：即破坏的浅层性、多次反复性、长期潜在危险性以及对建筑物的成群破坏性。工程技术人员不得不反复采取多种工程措施加以修复和防范，使工程造价显著提高。宁明膨胀土是属于各向异性的膨胀土，以水平变形为主，对路堤稳定极为不利。4.1.1膨胀土的多裂隙性南友路膨胀土中的裂隙按成因类型可分为原生裂隙和次生裂隙。前者具有隐蔽特征，后者多为宏观裂隙，具有开壮特征，多由原生裂隙发育发展而形成，具有继

36、承性性质。包括风化裂隙、卸荷裂隙、斜坡裂隙与滑坡裂隙等。裂隙在平面上具有不规则多边形网状裂隙特征，从形态上看有垂直裂隙（包括陡倾斜角裂隙）、水平裂隙（包括缓倾斜角裂隙）和斜交裂隙。垂直裂隙通常为胀缩效应引起的张力应变形成。水平裂隙多由沉积间断及胀缩效应所形成的水平应力差形成。裂层面填充有次生灰白色粘土，具蜡状光泽，有镜面擦痕。密布的裂隙使得土体出现大量的不规则的软弱结构面，降低了土体的强度、恶化了工程性质。对路堑边坡的稳定性极为不利，边坡极易失稳而沿裂隙结构面滑塌破坏。4.1.2 超固结性膨胀土的超固结性是土体在地质历史过程中，曾经承受过比目前上覆压力更大的荷载作用，并已经大道完全或部分固结的

37、特性。超固结的膨胀土，其孔隙比较正常固结土的为小，在同一外荷载作用下，超固结土由于具有较高的初始结构强度，压缩性小，土基的总沉降量将小于正常固结土或欠固结土。由于膨胀土的超固结性，路堑边坡在开挖过程中卸载，使得土中应力释放，产生大量卸荷裂隙，破坏了土体结构，是造成开挖边坡极易坍滑的原因之一。4.1.3 强亲水性膨胀土由于强亲水性矿物的存在，吸水膨胀失水收缩表现的十分强烈。在膨胀土吸水膨胀过程中，遇到阻碍就会积聚膨胀能，达到一定程度，如果膨胀能得不到释放，就会冲破阻碍，造成对建筑物破坏。而膨胀土在失水时的收缩常常造成膨胀土路堤表面龟裂和边坡变形。收缩开裂的裂缝为雨水的入渗提供了通道，直接影响边坡

38、的稳定。4.1.4 反复胀缩性和强度衰减性在干湿循环条件下，膨胀土极易失水收缩，吸水膨胀。膨胀土的反复胀缩性易导致土体开裂，产生裂痕，产生裂隙，强度降低。膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有极高的峰值，而其残余强度又极低。由于胀缩效应和风化特性，会使其抗剪强度大幅度衰减。南友路膨胀土的自由膨胀率不是很高，但强度衰减很快，对路堑边坡的破坏性极强。4.1.5强风化性和易崩解性由于大气风化作用，使得膨胀土边坡表面胀缩循环产生大量的裂缝，裂缝的产生为雨水的下渗提供通道，这样使得大气影响深度不断深入，边坡土体强度也急剧下降。大量的调查研究表明，大气影响深度是一定的，已有研究资料和现场调研表明，宁明膨胀

39、土的大气活动层（区）深度为3.0米左右。大多数的边坡破坏型式具有浅层性。4.2 膨胀土干缩湿胀的机理膨胀土与水相互作用时，随着含水量的增加，其体积将显著地增大，即表现出强烈膨胀性；随着土中含水量的减少，土的体积也必然随之缩小，即出现收缩现象。膨胀土产生膨胀与收缩的原因是很复杂的，它是在膨胀土与水质两相体中发生的一种物理化学一力学作用的过程。膨胀土的胀缩特性首先是由土的内部固有因素所决定的，同时受外部条件的控制。即胀缩现象的发生，是膨胀土的特殊内因在外部适当的环境条件下共同作用的结果。其中，组成膨胀土的特殊物质成分和结构特征，是产生胀缩变形的决定性本质因素，而水则是直接导致胀缩变形产生的重要诱发

40、因素。如果只有土的存在，而没有水的作用，土的湿度状态不发生变化，就不可能产生“胀”，也不可能出现“缩”。其他环境条件，如地质地理条件，地形地貌条件，气候条件，水文条件和植被条件等，都是促使土体结构变化和土的湿度变化的间接外因，也将起着重要作用。很显然，土之所以产生膨胀与收缩，其一是必须具备土本身能够膨胀与收缩的内因，其二是要有水分转移的外部条件，两者缺一不可。怎样解释膨胀上在其水分转移过程中产生的上述现象及其过程的本质原因，尽管如前所述有多种假说，但是归纳起来，最主要的不外乎晶格扩张膨胀理论和双电层理论比较符合实际。4.2.1晶格扩张膨胀理论提出晶格扩张膨胀理论的基础是认为粘土晶格构造中存在着

41、膨胀晶格构造，水易渗入晶层之间，形成水膜夹层而引起劲歌扩张，从而导致土体积膨胀。粘土矿物学研究表明，在粘土矿物的原子晶格构造中，有一种构造型式是在各晶层之间有弱键相连接的晶格构造，晶层与晶层之间的结合彼此很不牢固。在粘土一水体系相互作用时，由于同晶置换作用，水和其他极性分子容易渗入晶层之间，成水膜夹层，引起晶格扩张膨胀。这种晶格构造即称为膨胀晶格构造。凡是具有膨胀晶格构造的矿物，都具有膨胀性。例如，蒙脱石组矿物的晶格构造，在硅氧四面体铝氧八面体硅氧四面体单位叠置时都是以氧为公共原子相连接的弱键组合，具有膨胀晶格构造，而且具有劲歌内部离子交换的特性。因此，晶层间可吸收大量的极性水分子，使晶层间的

42、距离加大，产生晶格膨胀。从晶格矿长膨胀理论出发，研究膨胀土浸水膨胀与失水收缩的原因，首先必须充分考虑到组成膨胀土的粘土矿物成分的晶格构造特性。在同种物质成分组成的膨胀土中，其膨胀与收缩的大小则取决于交换性阳离子成分，同时与土的起始湿度密切相关。应用晶格扩张理论，对于认识膨胀土的胀缩变形，特别是解释含有不同粘土矿物成分的膨胀土，在不同起始湿度条件下的膨胀程度，有一定意义。这同野外宏观研究膨胀土体的实际胀缩变形，其结果是基本一致的。所以，含蒙脱石矿物为主的膨胀土具有强的胀缩性，而含钠蒙脱石为主的膨胀土则具有更强烈的胀缩性。4.2.2双电层理论根据现代胶体化学的原理，粘土矿物颗粒由于晶格置换产生的负

43、电标在颗粒周围形成静电场。在静电引力的作用下，颗粒表面必然吸附密有相反电荷的离子（即交换性阳离子）来平衡，在双电层中的离子对水分子具有吸附能力，被吸附的水分子在电场引力作用下，按一定取向排列被约束积聚在粘土矿物颗粒的周围，形成表面结合水（水化膜）。由于结合水膜加厚将固体颗粒“楔”开，使固体颗粒之间的距离增大，从而导致上体积产生膨胀。当介质条件发生改变，使土中结合水膜变薄或消失时，则“楔”力解除，粒间距离缩小，从而粘土体积收缩。对于膨胀土而言，首先是在组成膨胀土的矿物成分中，由于普通含有多量蒙脱石粘土矿物，甚至有的膨胀土几乎全由蒙脱石组成。所以，带负电荷的蒙脱石颗粒吸附水化阳离子，在水介质中的电

44、动电位比其他矿物都高，特别是钠蒙脱石的电动电位更高，并且它的电动电位随离开颗粒表面距离的加大呈缓慢下降，可以延伸至比较远的距离，也就是说蒙脱石矿物颗粒表面双电层中扩散层的厚度较大，因而结合水膜也较厚，水膜“楔”颗粒间的距离增大。所以，膨胀土的膨胀量必然要比其他土大得多，这就是膨胀土为什么具有强烈膨胀性的内在机理。因此膨胀土吸水产生体积膨胀的过程，实质上是土中水膜的形成相变化的过程，具体地说，土中水膜的形成，也就是自由水渗入到矿物颗粒转化为结合水的过程，而结合水的形成，主要是由于膨胀土一水体系产生的一系列物理化学作用印结果，它依靠各种力（静电引力等）的作用与矿物颗粒表面相合，并在颗粒与颗粒之间形

45、成一种“楔”力，随着结合水膜加厚，粒间楔力增大，其结果使颗粒与颗粒或聚体之间的净距离增加，导致土的体积膨胀。4.2.3胀缩机理的微构造解释膨胀土产生胀缩变形的原因与机理，不仅主要决定于组成膨胀土的物质成分，而且取决于这些物质成分的土中的空间构造特征，即物质成分和微结构特征两者同是膨胀土产生胀缩现象的基础，即内在基因，这些基因主要包括：（1）膨胀土主要由蒙脱石，伊利石等粘土矿物成分组成；（2）膨胀土中含有大量细小粘土颗粒，一般含量均超过30%50%；（3）膨胀土具有较强的阳离子交换能力，一般交换（容）量在20%以上；（4）以片状颗粒相互叠聚形成的集粒微集聚体（或叠聚体）是组成膨胀土微结构的基本单

46、元体；(5) 具有发育的微孔隙裂隙结构，为胀缩变形提供了吸水与失水的良好通道。(6) 膨胀土具有超固结特性孔隙比小，干容量较大。其中，特别是组成膨胀土的物质成分和微结构特征，前者是产生胀缩变形的物质基础，后者是形成膨胀与收缩的空间条件。所队在膨胀土与水的相互作用下，才有可能产生膨胀在失去水分后又才能够产生收缩。否则，不可能产生膨胀与收缩。而且缺少任何一个基因，胀缩变形的过程也是不完全的。由于各地膨胀土成因类型的不同，以及各种粘土矿物的晶格构造特征和物理化学性质等的差异，有不同的片状颗粒组成的集聚体（叠聚体），其特性是相差很大，必然对土的胀缩性产生显著的影响。膨胀土的组织结构特征，是产生膨胀与收

47、缩的主要内部特殊原因之一，由于膨胀土中普遍地存在着片状粘土矿物颗粒彼此叠聚的微集聚体基本结构单元，但集聚体与集聚体彼此排列组合，形成平行层状结构，而层间贯穿同裂隙发育时，必然使土体吸水与失水成为可能，从而导致产生膨胀与收缩，而且，膨胀土中层状裂隙越发育，胀缩性越强烈；若膨胀土为非层状结构，则胀缩性较弱。此外，结构连接对土体的膨胀势也有着一定的影响作用。4.3 膨胀土的物理性质及力学性质分析膨胀土按粘土矿物分类，可归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊力土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊力土和高岭土则发生有限的膨胀。现对引起膨胀土发生变化的条件分析概述如下。4.3.1 含

48、水量膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水量保持不变，则不会有体积变化。在工程施工中，建造在含水量保持不变的膨胀土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当膨胀土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化，仅1%2%的量值，就足以引起有害的膨胀。建造在膨胀土上的地板，在雨季来临时，土中含水量增加引起的地板翘起开裂屡见不鲜。一般来讲，很干的膨胀土表示有危险，这类膨胀土能吸收很多的水，其结果是对结构物发生破坏性膨胀。反之。比较潮湿的膨胀土，由于大部分膨胀已经完成，进一步膨胀将不会很大，但应注意的是，潮湿的粘土，再睡下降或其他条件变化时，可

49、能变干，显示的收缩性也不能低估。4.3.2 干容重膨胀土的干容重与其天然含水量是息息相关的。干容重是膨胀土的另一重要指标。Rd=18.00kg/m的膨胀土，通常显示很高的膨胀潜势，在有些地区，人们对这种土的评语是“硬的像石头”。这表明膨胀土不可能避免的出现膨胀问题。4.3.3力学性质在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工试验，得出粘土的力学指标，以供土质力学的计算。通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀力的研究后得出的。4.3.4膨胀潜势所谓膨胀潜势，就是在室内按AASHO标准压密试验，把试样在最佳含水量的时压密到最大容量后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定

50、的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度、润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。4.3.5膨胀力膨胀力，也就是膨胀压力。通俗的讲，就是试样膨胀到最大限度以后，再加荷载直到回复到其初始体积位置所需的压力。对某种给定的粘土来说，其膨胀力是常数，它仅随干容量而变化，因此，膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘土来讲，干容量是土的原位特征，所以在原位干容量时土的膨胀里可以直接用来论述膨胀特性。4.3.6土工试验为了全面的了解膨胀土的物理及力学

51、特性，指导道路路基的施工设计，应进行一系列土工试验。从实验的数据中可以发现含水量、干容量等外部及内部因素对膨胀土所产生的力学变化。土工试验内容包括取土深度、含水量、天然容量、干容量、孔隙比e、孔隙率、塑性指数、液性指数、压缩系数、压缩模量、各级压力下的膨胀率、自由膨胀率、膨胀力及收缩系数。综上所述，膨胀土的变化除了土的膨胀与收缩特性这两个内在的因素外，压力与含水量的变化也是两个非常重要的外在因素。准确地了解膨胀土的特性及变化的条件，就有可能估计到建造在这个地基上的路基及构造物将会产生怎样的变形，从而采取相应的路基处理措施。4.4 南友公路膨胀土路堤病害分析根据南友公路宁明段膨胀土的工程特性和区

52、域个性，路堤填筑成形后将会发生以下情况：（1）膨胀土初期结构强度较高，在施工时不易粉碎，亦不易被压实，即使经粉碎碾压，土体结构虽然被破坏，但微结构和土质特性仍保留。在路堤填筑后，由于大气物理风化作用和湿胀干缩效应，土块崩解，在上部路面，路基自重和汽车荷载的作用下，路堤易产生不均匀的压缩下沉。（2）膨胀土路堤路肩部位常因机械碾压不到位，使填土达不到要求的密实度，因而后期沉降相对较大。同时，因路肩临空，对大气物理作用特别敏感，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，故在路肩顺路线方向产生纵向开裂，并且膨胀土受分化强度衰减，当雨水渗入易产生坍塌。（3）膨胀土路堤填筑后，边坡表层与内部填土的初期强度

53、基本一致。但是随着通车时间的延长，路堤经受几个干湿季节的反复收缩和膨胀作用后，表层填土风化加剧，裂隙发育，当有水渗入时，膨胀软化，强度降低，导致边坡坍滑发生。第五章 膨胀土干湿循环显著影响区的确定 干湿循环显著影响区是指受气候季节变化和晴雨交替作用的影响，地表水平面以下自然土体水分发生显著变化的深度范围。根据干湿循环显著影响区的概念可知，它是一个与剧烈胀缩活动带，气候剧烈影响深度相关的概念，因此，我们分别开展了运用湿度系数法，地质标志等确定气候显著影响层深度的研究。5.1 湿度系数估计法在膨胀土地区建筑技术规范（GBJ113-87）提出的湿度系数估算大气显著影响层深度的方法中，首先要求了解的是

54、当地近十年的气象资料。按以下公式计算：=1.1520.7260.00107C （2-1）式中-当地9月至次年2月的蒸发力之和与全年蒸发力之比值 C-全年中干燥度（蒸发力与降雨量之比值）大于1.00的月份的蒸发力与降雨量差值之总和。在缺乏资料时，膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）建议根据膨胀土湿度系数对大气影响深度和大气影响急剧深度进行估计。根据上述湿度系数故算法，可得大气影响深度和大气影响急剧深度，并可以此来进行设计。5.2 地质标志推测法该法通过现场地质观察实测开挖膨胀土边坡的上部氧化层界面埋深和局部滞水活动底截面埋深及土层，岩层中的张大竖向干缩开裂的裂隙深度，取统计平均值作为推测

55、值，该法依据地质历史分析方法，假定同一地区相同地质成因的膨胀土的第四系地质历史中的气候风化作用具有可比性，该法只适用于施工地质阶段，结果除受方法的准确性影响外，还受观察着的工程地质经验和古今气候变化幅度的影响，但却具有成本低，快速，简便的优点。如前所述，根据自然边坡中风化带宏观结构面的地质风化作用标志意义和风化带节理裂隙的统计分析，分别对气候影响深度进行了推断，如下表5-2列出了地质标志法对气候剧烈影响层深度的推断结果。5.3 本章小结根据规范法求得的大气影响剧烈层深度所得值较高，不够准确。在设计时往往难以实现其厚度，或成本较高，本路段的大气影响剧烈层深度按2.48m取值，对以后施工能够得以实

56、现，且设计达到规范要求，可以采纳。第六章 路堤物理处治方法和化学处治方法分析膨胀土是对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土，在自然状况下，膨胀土多呈硬塑性或坚硬状态，具有黄、褐、灰白等色，它主要由亲水性矿物质组成，如蒙脱石、伊利石和高岭石等。膨胀土具有较大的吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性，这种膨胀与收缩的可逆性是膨胀土的重要属性，而压力和含水量的变化则是两个主要的外在因素，在含水量固定的膨胀土上的建筑物不会因为受到地基升降变形而引起破坏，在同样的条件下，膨胀土的膨胀率在不同压力下是不同的，基底压力越大土的膨胀率越低。在一般情况下，膨胀土强度较高，压缩性较低，容易被误认为是建筑性能良好的地基土，但

57、当土中含水量变化时，膨胀土有发生胀缩变形的特性，对建筑物具有相当大的破坏性。宁明膨胀土是属于各向异性的膨胀土，以水平变形为主，对路堤稳定极为不利。所以，必须对膨胀土的路基进行适当处治才能应用于工程建设。6.1 物理方法分析6.1.1 物理方法综述为了合理地利用膨胀土进行路基填筑，在选择南友路膨胀土路堤物理处治方法应综合考虑以下原则：（1）工程的安全可靠性（2）方法的经济合理性（3）实施后的环保效应（4）施工的可操作性根据上述原则，对目前成功应用的膨胀土路堤屋里处置方法在南友路K139+500K140+240的适宜性可作如下简单评述：（1）换填法是一种施工简单、安全性较好，但环保效益最差的方法，

58、适于填方大于挖方、借弃土运距小和安全性要求较高（如浸水路堤、高填路堤底部）的路段，因为路线实际换、弃土的运距较大，其经济性也差；（2）包盖法是一种施工简单、安全性较好、环保效益较好和试验表明对南友路膨胀土所处气候环境具有良好的针对性的方法，其综合效益最好，但它适用于填筑h8m的路堤。6.1.2 夹层法的特色与优点膨胀土路基在施工阶段遇到的最大技术难题首先是含水量高（天然含量水25%35%），达到质量要求的膨胀土层吸水后膨胀。使压实度降低，造成返工，在摊铺厚度较大的情况下，表层可能已经达到规定的密实度，但是底部含水量不能排出，造成软弱夹层，在重车碾压条件下发生剪切破坏，侧向挤出。在气候潮湿多雨或

59、者工期紧张的情况下，靠晒晾降低含水量比较困难，据资料介绍，在英国由于气候潮湿多雨，膨胀土填料常在最优含水量的1.2倍的情况下碾压，为提高碾压质量，常采用高含水量粘土和沙土层互层的方法进行施工，称为三明治结构（Sandwich Constraction），即采用某种土和膨胀泥岩夹层填筑，采用土工格栅包边的夹层法，在采用这种方法时，高含水量粘土与其上下砂土层构成双层排水结构，经过长时间的蒸发，能使粘土层底部的含水量有效降低，达到较高的压实质量。6.1.3 土工格栅的铺设加筋材料采用TL35型单向土工格栅，其主要技术指标为：幅宽1.3m，极限抗拉强度为35KN/m，极限延伸率为10%。（1）格栅连接

60、与搭接：将下层格栅的端部与上层格栅的适当位置用连接棒连接（以上层格栅张紧后其端部在包边线附近为宜），为了保证格栅沿路中线方向的整体性，两幅格栅间需要搭接，搭接宽度b为10cm。（2）张拉及固定：用一带排钩的工具拉住上层格栅端部，沿垂直路中线方向人工拉紧格栅产生1%到2%的伸长率，立即用6钢筋制成的“U”型钉将格栅在搭接处固定在包边线附近的土层上，为防止格栅因倒土产生变形或褶皱，需在搭接处沿垂直路中线方向加钉2根“U”型钉。6.1.4 结论分析根据以上分析，考虑南友路K139+500K140+240路段长度740米，中线最大设计填高为10.58m8m，因此在此些物理方法中考虑采用夹层法进行路堤处

61、治。6.2 化学方法分析目前处理膨胀土的方法主要是化学改性，如掺石灰、水泥、粉煤灰、氯化钠、氯化钙和磷酸等来稳定膨胀土，其中用掺石灰来处理膨胀土是普遍和有效的方法。6.2.1 石灰土改良法原则1）在膨胀土中掺入一定比例的粗料，改变膨胀土中的粘粒含量和粘土矿物含量而使膨胀性消失，掺入一定比例的粗颗粒不仅可抑制粗颗粒间膨胀土的胀缩性，又可使其CBR值显著提高。除此，各行业规范以颗粒级配作为土的工程分类是众所周知的，在土中掺入一定比例的粗料，由量变到质变即可改变土的工程名称、由膨胀土变成非膨胀土，掺入量的变化也就引起了土的工程性质的变化，从而达到改性并提高土的CBR强度的目的。2）石灰是适用于高塑性

62、类土的最普及的稳定剂，石灰与土之间发生化学作用是非常复杂的，但石灰稳定膨胀土的过程主要有两个，其一是随着石灰中强的钙离子取代土中低价的离子，比如由粘土颗粒表面的钠离子而发生阳离子交换，没有发生交换的钙离子可能会被吸附，造成总的离子单位质量增大；其二是石灰与土混合时通过粘土粒的絮凝，使土的组织发生变化，随着石灰含量的增加，人为地减少了粘粒含量，因而也就相应减少了胀缩性与塑性指数。处理后的石灰稳定弱膨胀土的胀缩性和塑性指数在自然状态下不是不可逆的，掺石灰后，土的液限先增后减，塑性及水稳性明显增加，最佳含水量随剂量的增加而增加，最大干密度随剂量的增加而减少。当膨胀土与二价的具有较低化合力的水离子发生交换时，就出现了膨胀土最有效的化学稳定，对各种阳离子而言，最为有效且最有用的阳离子则是钙，石灰稳定的一般过程；阳离子的交换、凝聚与结块，炭化作用和焦凝作用，开头两个作用过程使土的可塑性增大，因而改变了膨胀土的电