河南膨胀土快速判别方法与膨胀土边坡破坏工

河南膨胀土土快速鉴别别方法与膨膨胀土边坡坡破坏工程程地质特征征河南省水利利勘测有限限公司李永新内容容（一）河南段膨胀土（岩岩）的成因因及其分布布（二）膨胀土（岩岩）物质成分与基本本工程性质（三）膨胀土（岩岩）快速判判别方法（四）膨胀胀土边坡破破坏地质特特征（一）河南南段膨胀土土（岩）的的成因及其其分布1膨胀土（岩岩）大多分分布于软岩岩丘陵、岗岗地和山前前冲洪积、、坡洪积裙裙及二级阶阶地。主要要分布在南南阳盆地、、信阳丘陵陵、平顶山山鲁山、宝宝丰、郏县县、禹州、、豫西汝阳阳、新安、、洛宁、济济源、新郑郑、新乡乡潞王坟、、鹤壁、安安阳山前一一带。时代成因：：新近系N滨湖相、河河湖相，粘粘土岩、泥泥灰岩风化Q1湖相沉积和和冰水沉积积粘土Q2冲洪积、湖湖积粘土Q3冲积、湖积积粘土（一）河南南段膨胀土土（岩）的的成因及其其分布新近系（N）滨湖相、、河湖相陆陆源碎屑沉沉积物而成成的粘土岩岩，成岩差差，多呈坚坚硬～硬塑塑土状。所所处地貌单单元主要为为软岩丘陵陵和岗地，，自然坡一一般较缓。。上第三系系地层相变变频繁，岩岩性变化较较大，多呈呈突变接触触关系。新近系（N）极易风化化，既具有土的的孔隙性，，又具有岩岩的裂隙性性。从物质质成分角度度，是“固固、液、气气”三相聚聚合体；同同时又具有有多裂隙性性，由网状状裂隙分成成块状体，，块状体是是粘土矿物物和碎屑物物弱胶结的的聚合体。。裂隙的存存在使其在在工程性质质上具有不不连续性，，将裂隙概概化为“结结构面”，，结构面就就是岩体中中最薄弱的的环节。新近系（N）地层变形形性质与膨膨胀土的特特性相似。。（一）河南南段膨胀土土（岩）的的成因及其其分布1、膨胀土的的结构特征征1）宏观结构构特征普遍发育有有两组以上上的裂隙，，是裂隙结构体体。土体表层被被裂隙切割割成散体结结构。这些裂隙是是各种风化化营力对原原生结构面面改造的结结果。有的还发育育有缓倾角角软弱层。。结构面的存存在，为水水份的迁移移和干湿胀胀缩创造了了条件，结结构面又往往往形成应应力集中导导致土体破破坏，且其其强度低于于两侧土体体的强度，，这些对边边坡稳定是是不利的。。不同类型膨膨胀土的裂裂隙分布特特征洪积棕红色色膨胀土冲冲积棕黄黄色膨胀土土湖湖积灰白色色膨胀土缓倾角软弱弱层面灰白色土蜡状光滑面面裂隙土多为灰绿、、灰白色粘粘土充填，，厚度1～3mm。灰白色粘土土的粘粒含含量在60%以上，液限限最大达64%，粘土矿物物以蒙脱石石为主。①、②长大裂裂隙③裂隙面上上的水平擦擦痕④水平裂隙隙①②③④膨胀土（岩）体内发育有有不同类型型的破裂结结构面，包包括原生和和次生结构构面两类。。原生结构构面主要为为岩体内层层面和成岩岩过程中形形成的收缩缩裂隙；次次生结构面面为构造裂裂隙和岩体体表部在大大气环境影影响下因胀胀缩作用形形成的裂隙隙2）微观结构构特征粘土颗粒多多呈片状或或扁平状，，形成叠聚聚体。叠聚聚体内或叠叠聚体间分分布有各种种大小和形形态的微孔孔隙和微裂裂隙。洪积棕红色色粘膨胀土土颗粒或叠聚聚体定向度度低，一般般为随机排排列，受伊伊利石的影影响，叠聚聚体间镶嵌嵌较紧密，，工程性质质相对较好好。冲积棕黄色色粘土叠聚体呈定定向、半定定向或随机机排列，裂裂隙中的灰灰白色粘土土团粒呈定定向条带。。土体中普普遍发育微微孔隙和微微裂隙，是是膨胀土特特有的微观观结构特征征的组成部部分，有利利于水份的的渗入和排排出。湖积褐黄色色膨胀土颗粒定向度度较低，多多呈随机排排列，但滑滑动带中灰灰白色膨胀胀土中粘土土片呈鳞片片状，形成成定向排列列的叠聚体体，并发育育有微孔隙隙和微裂隙隙。粘土岩风化化的灰白色色灰绿色残残积膨胀土土粘土矿物呈呈卷曲状，，微孔隙和和微裂隙发发育。2、颗粒成分河南段膨胀胀土的粒度成分分以细颗粒粒为主，小小于0.002mm的粒级（胶粒）含量一般般占14%～39%，个别达53%，说明膨胀胀土具有较多的的蒙脱石类类高分散性性矿物，与与矿物成分分鉴定结果果一致，而而膨胀性显显著的粘土土岩中碎屑屑颗粒含量量则相对较较少，大于于0.075mm的砂粒含量量一般小于于10%。粘粒含量量一般高达达50%～75%，比表面积积大，吸水水能力愈强强，胀缩变变形越大。。（二）河南南段膨胀土土物质成分分与基本工工程性质（二）河南南段膨胀土土物质成分分与基本工工程性质3、矿矿物物成分分矿物物成成分分鉴鉴定定：：膨膨胀胀岩岩的的矿矿物物成成分分包包括括碎碎屑屑矿矿物物和和粘粘土土矿矿物物两两部部分分。。碎碎屑屑矿矿物物成成分分主主要要为为石石英英、、方方解解石石，，以以方方解解石石为为主主；；粘粘土土矿矿物物成成分分主主要要有有蒙蒙脱脱石石、、伊伊利利石石和和高高岭岭石石，，以以蒙蒙脱脱石石为为主主。。膨膨胀胀土土中中粘粘土土矿矿物物含含量量60%～70%，碎碎屑屑矿矿物物含含量量30%～40%。不同同区区域域的的膨膨胀胀土土的的矿矿物物组组合合类类型型及及比比例例有有差差异异，，是是由由于于不不同同地地区区膨膨胀胀岩岩的的沉沉积积环环境境、、水水文文地地质质条条件件的的差差异异、、风风化化作作用用改改造造程程度度不不同同造造成成的的。。3）膨膨胀胀土土的的颗颗粒粒组组成成膨胀胀土土中中粘粘粒粒含含量量高高，，一一般般38%～55%，小小于于0.002mm的颗颗粒粒也也有有20%～30%。陶岔岔至至沙沙河河南南渠渠段段膨膨胀胀土土粒粒度度成成份份时代岩性粒级含量(%)统计组数≥0.05mm0.05~0.005mm<0.005mm<0.002mmal~lQ3灰褐色粘土5~16/10.943~57/52.035~54/38.716~29/23.432al~plQ2棕黄色粘土1~15/6.038~59/51.238~55/44.422~39/25.5218灰白色粘土6~12/8.330~47/34.3

48~64/57.4

24~43/31.715plQ1红色粘土2~22/10.731~47/44.536~53/44.814~30/23.714灰白色粘土2~12/8.042~46/43.740~55/48.326~34/30.06N灰白色粘土岩2~21/11.823~47/35.547~64/52.720~34/27.211灰白色砂质粘土岩20~25/22.533~40/36.540~42/41.014~26/20.04粘粒粒含含量量越越大大，，膨膨胀胀土土液液限限就就越越高高，，亲亲水水力力越越强强，，工工程程性性质质就就越越差差。。4）膨膨胀胀土土的的矿矿物物化化学学成成分分膨胀胀土土的的矿矿物物成成分分包包括括粘土土矿矿物物和碎屑屑矿矿物物，其其中中粘粘土土矿矿物物含含量量高高，，是是影影响响膨膨胀胀特特性性的的主主要要因因素素。。陶岔岔～～方方城城渠渠段段膨膨胀胀土土粘粘土土矿矿物物成成份份土名成因时代地点粘土矿物成份(%)鉴定方法灰白色粘土冲洪积Q2十八里岗蒙42~55伊5~13高6X射线，差热，电镜洪积Q1九重蒙43伊7高6X射线，电镜棕黄色粉质粘土冲洪积Q2圣杯楞伊31蒙22高5X射线，电镜灰黑色粉质粘土河湖积Q3槐树湾伊17蒙17高10X射线，电镜十林伊32蒙15高8X射线，差热从表表中中可可以以看看出出，，强膨膨胀胀土土的的粘粘土土矿矿物物以以蒙蒙脱脱石石为为主主，，中中等等膨膨胀胀土土中中伊伊利利石石含含量量高高于于蒙蒙脱脱石石，，而而弱弱膨膨胀胀土土中中蒙蒙脱脱石石含含量量相相对对较较低低。。陶岔岔～～方方城城渠渠段段膨膨胀胀土土化化学学成成份份膨胀胀土土的的化化学学成成分分以以SiO2、AL2O3、Fe2O3为主主。。胶胶粒粒的的化化学学成成分分中中，，弱弱膨膨胀胀土土的的硅硅铝铝率率小小于于4，而而强强膨膨胀胀土土的的则则大大于于4，这这与与其其矿矿物物成成分分是是相相符符的的。。K、Na、Ca、Mg等碱碱金金属属、、碱碱土土金金属属的的含含量量高高，，说说明明其其化化学学风风化化程程度度低低，，环环境境的的变变化化还还将将进进一一步步风风化化。。粒级范围土名时代成因化学成份平均含量（%）SiO2Al2O3SiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O小于2微米颗粒粘土岩N泥灰岩风化55.1619.507.230.284.692.030.134.80灰白色粘土Q2冲洪积55.6222.217.760.282.211.760.144.24Q1洪积55.0022.896.020.272.671.870.144.08棕黄色粘土Q2冲洪积52.9524.797.090.342.052.460.913.62灰黑色粘土Q3河湖相51.9124.787.160.402.092.340.223.55全部土粒灰白色粘土Q泥灰岩风化59.2215.923.492.800.631.560.426.32Q2冲洪积64.8914.637.401.041.120.850.147.50Q1洪积60.3513.914.501.020.811.950.347.34棕黄色粘土Q2冲洪积63.6915.365.801.040.861.930.737.02土类取样地点阳离子交换量（me/100g）盐基成分（me/100g）K+Na+Ca2+Mg2+盐基总量灰白色膨胀土九重52.370.560.2750.531.2352.29十八里岗47.731.490.9736.723.4342.61唐王桥46.42.021.430.41245.82棕黄色膨胀土十八里岗、构林33.510.821.0227.344.1233.3灰褐色膨胀土槐树湾28.030.280.318.197.1225.89膨胀胀土土的的PH值为为7.72～8.69。各各膨膨胀胀土土的的阳阳离离子子交交换换成成分分为为K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱碱金金属属、、碱碱土土金金属属，，其其中中主主要要成成分分是是Ca2+，其其次次为为Mg2+。南阳阳盆盆地地膨膨胀胀土土离离子子交交换换性性能能2、膨膨胀胀土土的的基基本本工工程程性性质质1）胀胀缩缩特特性性膨胀胀土土的的膨膨胀胀等等级级不不一一样样，，其其胀胀缩缩特特性性也也存存在在一一定定的的差差异异。。南阳阳膨膨胀胀土土胀胀缩缩试试验验的的成成果果表表土类含水量%自由膨胀率%线膨胀率%膨胀力kpa缩限%线缩率%体缩率%灰白色膨胀土22.819～31.59570～1589.426.4～4.8219780～569.37～105.88.3～3.918.225.5～12.8棕黄色膨胀土23.518.6～277256～905.611.6～188200～3110.48.1～124.97.2～1.616.120.5～12.7灰褐色膨胀土23.322～31.14638～673.27.8～0.83190～1712.111.4～142.94.2～0.714.216～12A、自自由由膨膨胀胀率率：随液限限的增增加加而而增增大大。。根根据据膨膨胀胀土土区区工工程程损损坏坏调调查查资资料料分分析析，，自由由膨膨胀胀率率大大于于80%的土土对对工工程程将将有有严严重重的的危危害害。含水水量量相相同同时时，，线线膨膨胀胀率率随随压压力力的的增增加加而而减减小小。。当含含水水量量为为24.5%左右右时时，，南南阳阳棕棕黄黄色色膨膨胀胀土土在在压压力力达达到到25kpa时膨膨胀胀率率显显著著减减少少，，压压力力达达到到150kpa时膨膨胀胀趋趋于于零零。。不同同压压力力下下的的膨膨胀胀率率序号不同压力P（kpa）下的膨胀率（%）0255010015012.80.780.420.280.1522.320.740.390.260.0832.480.750.40.260.11膨胀胀土土的的胀胀缩缩性性还还与与土土体体的的起起始始含含水水量量有有关关。。起始始含含水水量量越越小小，，膨膨胀胀性性越越强强，，收收缩缩性性越越小小；；起始始含含水水量量小小，，各各级级压压力力下下的的膨膨胀胀率率就就大大。。不同同含含水水量量与与不不同同压压力力条条件件下下的的膨膨胀胀率率序号含水量%不同压力P（kpa）下的膨胀率（%）02550100150122.53.62.11.210.560.362252.590.780.450.280.19326.42.040.540.32-0.25-0.46B、线线膨膨胀胀率率：：有荷荷载载条条件件下下的的吸吸水水膨膨胀胀性性能能C、膨膨胀胀力力：：膨胀胀力力随随起起始始含含水水量量的的增增大大而而减减少少，，随随干干重重度度的的增增加加而而增增大大。。当含含水水量量低低于于20%、干干重重度度大大于于16.5kN/m3时，，南南阳阳膨膨胀胀土土就就有有较较强强的的膨膨胀胀势势。。此外外，，膨膨胀胀力力与与自自由由膨膨胀胀率率有有近近似似线线性性相相关关关关系系。。D、收缩缩性性能能膨胀胀土土的的收收缩缩性性能能受受胶粒粒含含量量、、粘粘土土矿矿物物成成分分和和结结构构的影影响响。。有关关试试验验还还表表明明，，原原状状土土的的缩缩限限大大于于扰扰动动样样的的。。南阳膨胀土粘粘土矿物成分分对收缩性能能的影响土类液限—缩限胶粒含量（%）矿物成分结构特征灰白色膨胀土33.427蒙脱石为主鳞片状棕黄色膨胀土26.727伊利石为主层状灰褐色膨胀土25.125伊利石为主块状E、击实膨胀土的的胀缩特性击实后，膨胀胀土的胀缩特特性与含水量量、干重度有有关：填筑时将含水水量控制在略略高于最优含含水量、干重重度略低于最最大干重度，，可以土体的的膨胀与孔隙隙压力获得均均衡，提高力力学强度。同类土击实后后含水量越大大，膨胀量越越小；含水量一定时时，干重度越越大，膨胀性性越大；含水量的影响响远大于干重重度的影响。。2）反复胀缩效效应南阳盆地棕黄黄色膨胀土反反复胀缩试验验表明，前两次反复吸吸失水时，膨膨胀率逐渐增增大，但随后后逐渐趋于稳稳定，最大膨胀量不不超过40%。南阳盆地膨胀胀土反复膨胀胀试验成果地点与序号天然状态线胀率（%）最大线胀率（%）第一次第二次第三次第四次靳岗11.2828.2228.8232.5731.8321.729.8139.0136.3731.7436.1427.2235.4631.8135.5240.8721.728.4430.0630.42大寨10.6838.6739.6938.4434.5627.8241.6639.0639.9439.3932.9823.837.6933.6236.8241.0625.5327.4132.4934.583）胀缩各向异异性南阳盆地膨胀胀土竖向、横向膨胀率试试验表明，土体以横向变变形为主，中、强膨胀胀竖向收缩率率、膨胀率与与横向的比为为0.85～0.97。土类含水量%线缩率（%）膨胀率（%）竖向横向比值竖向横向比值灰白色膨胀土17.53.54.10.8525.829.90.96棕黄色膨胀土18.33.33.40.9713.917.10.81灰褐色膨胀土18.31.71.7113.414.80.91土名含水量（%）崩解量（%）时间（min）崩解性质灰白色膨胀土34.337.52880呈雪花状飞落棕黄色膨胀土24.515.81035呈碎块留在网上19.562.1105灰褐色膨胀土20.3285404）膨胀土的崩崩解性烘干试样在水水中的崩解速速度很快，一般3分钟就完全崩崩解完。天然含水量状状态下，试样样崩解速度相相对缓慢。南阳盆地膨胀胀土崩解特性性5）膨胀土的压压缩性天然状态下，，膨胀土的孔孔隙比一般为为0.54～0.781。a1-2＜5×10-4kpa-1，Es＝6.45MPa～9.48MPa。多为中偏低压缩性性土。固结回弹和压压缩变形试验验也表明，土土体的压缩性性不是很高。。3、膨胀土的抗抗剪强度特征征1）膨胀土强度度的尺寸效应应①强度与结构构的关系土名含水量（%）干重度（kN/m3）直剪现场大剪三轴C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）灰褐色膨胀土2320.3～25.31615.2～16.54435～5523.718.3～24.73128～3920.317.7～23.73528～4119.314.6～21.8棕黄色膨胀土23.321.7～2716.115.3～16.84134～6421.819.3～23.32316～4218.316.7～27.43118～4517.714.0～25.5灰白色膨胀土24.722.5～28.115.814.8～16.33325～3817.715.1～19.31710～2014.511.3～16.7278～3116.714.6～18.3膨胀土的强度度土块强度土体强度结构面（层间间软弱层）强强度南阳膨胀土的的室内外试验验峰值强度统统计表（饱和和固结快剪））从表中可以看看出，强度的尺寸效效应是敏感的的，小试件强强度高，土块块强度高于土土体强度。现场试验的c为室内试验的的0.45～0.71，φ为室内试验的的0.82～0.85。地点含水量（%）裂隙面层间软弱带错动面C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）C（kpa）φ（°）构林126.31316.71413.01310.8陶岔30416.7811.9210.2构林229.31815.61611.379.6南阳膨胀土结结构面抗剪强强度与中等膨胀土土的残余强度度相比，裂隙面的强度略高，，层间软弱带的强度与残余余强度接近，，错动面的则略低。随着试样尺寸寸的增大，沿沿裂隙面剪切切破坏所占面面积的概率就就增高，强度度就低。裂隙破坏面大大小对抗剪强强度的影响含水量为22%时，S（裂隙破坏面面与试样剪切切面之比）与与强度成反比比试样尺寸越大大，沿裂隙面面剪切破坏的的面积就越大大，土体强度度就越低。不同直径试样样的未饱和无侧限限抗压试验显示，无侧限限抗压强度随随直径的增大大而减少，但但某一直径后后，强度趋于于恒定。这是是的强度可认认为是土体的的强度。无侧限抗压强强度随试样直直径变化曲线线南阳、邯郸地地区膨胀土强强度与体缩率率的关系②强度与胀缩等等级的关系膨膨胀等等级越强，则则裂隙越发育育、颗粒定向向度越高，强强度越低。③残余强度土类地名含水量（%）干重度（kN/m3）Cr（kpa）φr（°）平均值灰褐色膨胀土朱营21.716.31919.3Cr=19kpaφr=18.8庄子22162417.7郭庄23.9161418.8棕黄色膨胀土十八里岗17.717.21518.8Cr=14kpaφr=16.1圣怀楞20.716.8016.7构林25.815.51515.6海云寺31.513.61213.4灰白色膨胀土海云寺25.715158.0Cr=11kpaφr=10.2十八里岗27.81559.1镇平25.215.81314.0一定有效法向向应力作用下下，土体的残残余强度取决决于粘土矿物的成成分、粘粒含含量和体系的化学特特性，试验显显示，cr一般都较小或或为零。所以以这些因素只只对φr影响显著。南阳膨胀土残残余强度南阳膨胀土室室内直剪残余余强度与峰值值强度的比为为：强膨胀土cr=0.11cp，φr=0.53φφp中等膨胀土cr=0.8cp，φr=0.7φφp弱膨胀土cr=0.63cp，φr=0.77φφp试验表明，峰峰值强度与残残余强度的差差值随膨胀程程度的减弱而而减小，c值变化没有规规律性。2）特殊条件下下膨胀土的抗抗剪强度①反复剪切作作用下的强度度（饱和固结结快剪）以70%峰值强度的剪剪力，对灰褐褐色膨胀土进进行反复剪切切试验，在反反复剪切100次后，剪切位位移增量逐渐渐减少，250次后，剪切位位移基本稳定定。上述条件下，，土的抗剪强强度略有提高高增加5%～13%。但如剪切荷荷载超过80%的峰值强度，，则抗剪强度度就会削弱。。南阳灰褐色膨膨胀土反复荷荷载剪切位移移土名ω%γdKN/m3常规法强度反复剪切强度C(kpa)Ф(°)C(kpa)Ф(°)灰白色膨胀土24.516.46923.37425.1灰白色膨胀土27.015.35713.06914.6棕黄色膨胀土18.617.44225.65328.4灰褐色膨胀土24.116.34523.35324.2南阳膨胀土反反复剪切的抗抗剪强度②反复胀缩强度度反复胀缩试验验显示，前两两次干湿循环环对比，强度度衰减17%～22%，第三次循环环则强度趋于于稳定，其值值介于峰值强强度与残余强强度之间。③长期强度（采采用单剪流变变仪）对于抗剪强度度的时间效应应非常显著的的强膨胀土，，一般认为应应以长期强度度作为强度参参数的取值标标准，而不能能用峰值强度度。中线工程膨胀胀土流变试验验成果显示：：长期强度略略高于残余强强度，约为峰峰值强度的0.85左右。考虑时时间效应时，，抗剪强度可可用试验的饱饱和固结峰值值强度乘以0.75～0.85的折减系数。。土名ω%γdkN/m3σvkpa长期强度破坏强度ΦL/Φf%f3cLΦLτfcfΦfkpakpa°kpakpa°灰白色膨胀土31.115.14920812.0241014.18529.415.298263329.815.1196496128.515.82946879灰白色膨胀土32.315.049191011.5281513.38628.115.898263532.714.7196506035.714.32946680棕黄色膨胀土26.815.949201012.5221515.08325.516.298324125.316.4196537123.516.629472893）膨胀土抗剪剪强度选取探探讨《水利水电工程程地质勘察规规范》（GB50287-2008）附录D第D.0.1的11条规定：“具有流变特性性的强、中等等膨胀土，宜宜取流变强度度作为标准值值；弱膨胀土土……，可以峰值强强度小值平均均值作为标准准值”。存在的问题：：1、尺寸效应2、抗剪强度降降低的影响因因素3、实际工作中中，进行大量量的长期强度度试验比较困困难4、设计边坡过过缓、马道过过宽抗剪强度的影影响因素：（（宏观和微观结结构、矿物成成分和化学成成分、含水量量、结核）含水量：受地地下水、大气气降水、地表表水的控制，，含水量反复复变化导致强强度的降低。。1、除近地表土土体裂隙发育育，一般呈弱弱～微透水性性外，膨胀土土渗透系数小小（k=i×10-9cm/s～i×10-6cm/s)，但土体中存存在地下水，，须考虑水对对强度的影响响。2、大气影响深深度4～5m，急剧影响深深度1.5～2m。3、大气影响深度度以下，膨胀胀土的含水量量主要受地下下水的影响。。4、即使有含水水量的变化，，变化幅度小小，上覆土体体的重量对膨膨胀的发生有有限制作用。。5、土体强度降降低主要发生生在地表5m范围内。结核：膨胀土中常常分布有钙质质结核、铁锰锰质结核，其其中钙质结核核一般粒径2～20cm，有时富集成成层，含量一一般6%～40%。当其含量超过过20%时，在土中起起着骨架的作作用，提高土土体强度，增增强边坡的稳稳定性。膨胀土抗剪强强度的选取原原则1、以室内试验验为主、现场场试验作为对对比。2、考虑尺寸效效应进行打折折，c为0.5～0.7、Φ为0.7～0.8。3、考虑含水量量变化对强度度降低的影响响，分带提出出抗剪强度。。大气急剧影响响带：0-2m，残余强度其余的大气影影响带：2-5m，饱和快剪强强度×折减系数大气影响带底底界—地下水面：天天然固结快剪剪强度×折减系数地下水面以下下：饱和固结结快剪强度×折减系数4、结核富集层层强度可适当当提高。5、结构面强度度单独考虑。。（三）膨胀土土（岩）快速速判别方法1、膨胀土勘察察的局限性膨胀岩（土））地质条件复复杂，岩性、、膨胀性、裂裂隙发育特征征等变化频繁繁，受勘察阶阶段、勘察精精度及勘察手手段等因素影影响，边坡（或基坑坑、路堑）开挖后的地质质条件可能会会出现较大的的变化，特别别是中-强膨胀岩夹层层、长大裂隙隙、顺倾结构面面等在开挖前难难以查清。2、膨胀性等级级鉴别的紧迫迫性工程动态信息息法施工，需需要根据实际际施工开挖揭揭露的膨胀岩岩土体膨胀性性、裂隙及夹夹层发育特征征、地下水情情况等及时作作出稳定性分分析判断，需需要快速判别别膨胀等级，，并据此及时时对设计方案案进行优化调调整，避免膨膨胀岩暴露后后受大气影响响。背景和必要性性膨胀土判别标标准具膨胀潜势具中(强)膨胀潜势≥33%≥33%膨胀土（岩））地层和工程程地质段等级级划分原则2009年4月24至25日，国务院南南水北调办公公室专家委员员会在北京开开会专题讨论论膨胀土膨胀胀等级划分标标准。会议认认为1/3划分原则是比比较合理的，，同意作为膨膨胀土处理措措施方案选择择的基础依据据。具体判别标准准为：根据各渠段边边坡的膨胀性性的试验成果果，具膨胀潜潜势试验组数数占总组数的的比例≥33%，则判为膨胀胀土（岩）段段。首先依强强膨胀潜势试试验组数所占占具膨胀潜势势试验组数的的比例≥33%划分为强膨胀胀土（岩）段段，然后中等等以上膨胀潜潜势试验组数数所占比例≥33%划分为中等膨膨胀土（岩））段，其余划划分为弱膨胀胀土（岩）段段。膨胀性试验总总组数具膨胀潜势具中(强)膨胀潜势（三）膨胀土土（岩）快速速判别方法1、地形地貌和和地层岩性山前和盆地边边缘的丘陵、、岗地、河流流二级及二级级以上阶地。地形较平缓，，无明显自然然陡坎膨胀土（岩）的颜色在一定定程度上反映映了结构和成成因。棕红色富含高价铁氧氧化物（Fe2O3），反映氧化化环境及湿热热的气侯条件件；灰绿色、灰白白色富含FeO及CaO，反映还原环环境及寒冷气气侯条件。膨胀土（岩）外观颜色还与与矿物颜色、、氧化物、地地下水作用及及风化作用有有关。譬如，，在棕红色膨膨胀岩裂隙内内往往有灰绿绿色斑块、条条带或网纹等等次生构造（（如图），显显示斑杂色。。缓倾结构面上上的灰绿色条条带膨胀土快速鉴鉴别技术——色谱鉴别1、膨胀土膨胀性与外观颜色有关联性性通过对河南段段膨胀岩土系系统的取样，，对原始样品品进行高清淅淅度的照相，，再进行自由由膨胀率试验验，建立自由由膨胀率与土土的外观结构构、颜色一一一对应关系，，形成试纸一一样的膨胀岩岩土等级鉴别别图片。2、通过建立膨胀胀岩土的标准准色谱通过对色谱的的方法确定大大致膨胀率，，从而判别其其膨胀潜势。。灰绿色粘土岩岩δef=103%灰绿色粘土岩岩-δef=95%灰绿色粘土岩岩-δef=95%灰绿色粘土岩岩-δef=100%63+649棕黄杂灰绿粘粘土岩δef=51%63+696-1-棕黄杂灰绿δef=51%63+958-7-棕黄杂灰绿δef=50%64+090--11-棕黄杂灰绿粘粘土岩δef=56%SH63+993-棕红色粘土岩岩δef=61%SH64+150--13-棕黄色粘土岩岩δef=67%SH64+493灰白杂棕黄泥泥灰岩δef=26%SH64+496-10-灰白杂杂棕黄黄泥灰灰岩δef=17%禹长一一标膨膨胀岩岩颜色色与膨膨胀等等级（三））膨胀胀土（（岩））快速速判别别方法法3、土体体结构构特征征及包包含物物判别别土体裂裂隙极极为发发育，，裂隙隙面光光滑，，常有有擦痕痕，裂裂隙中中多充充填有有灰绿绿粘土土条带带——中强膨膨胀土体裂裂隙不不发育育、或或裂隙隙面粗粗糙——弱膨胀胀土体中中包含含较多多的钙钙质结结构（（15%以上））——非膨胀胀土体外外观结结构类别土体干裂后外观结构特征不膨胀失水干燥后未开裂或仅有少量的裂纹弱膨胀失水干裂成5cm以上碎块中等～强膨胀失水后开裂严重呈1cm左右的小碎块膨胀土土快速速鉴别别技术术——4、失水后后干裂裂情况况判别别类别崩解特征及重量变化非膨胀浸泡水中10小时以上岩块完整、不崩解，重量增加小于10%弱膨胀泡水后，有少量剥落，数小时后岩块开裂成1cm的较硬碎块或片状，手可捍碎，重量增加10%以上中等膨胀泡水后，1～2小时崩解为散土状碎片，碎片较软，重量增加30%～50%强膨胀泡水后，即刻剧烈崩解，约半小时后软化呈泥糊状，水浑浊5、按崩解解特征征分类类以10cm左右的的新鲜鲜土（岩）块浸入入水中中的崩崩解反反应来来判别别类别裂隙发育特征长度大于0.5m裂隙发育频度（条/m）弱膨胀裂隙不发育或隐匿微裂隙，延展长度大于0.5m裂隙很少发育＜1条中等膨胀延展长度大于0.5m裂隙一般发育1～5条强膨胀延展长度大于0.5m裂隙很发育5～10条膨胀土土快速速鉴别别技术术——6、按新开挖挖土体体裂隙发发育特特征判别缓倾角角裂隙隙中倾角角裂隙隙裂隙间间距5～15cm，中倾倾角禹州二二标段段强膨膨胀土土（岩岩）的的长大大裂隙隙（三））膨胀胀土（（岩））快速速判别别方法法通过对对膨胀胀土地地貌、、地层层岩性性、土土体颜颜色光光泽、、结构构及包包含物物、失失水后后干裂裂情况况、浸浸水后后崩解解速度度、原原状土土体裂裂隙发发育特特征鉴鉴别，，可以以快速速确定定膨胀胀土膨膨胀等等级，，方便便支持持信息息动态态设计计施工工。现场应应用时时，按按照先先简单单方法法、后后复杂杂综合合判断断的原原则进进行判判别。。由于膨膨胀土土（岩岩）的的不均均一性性，颜颜色及及结构构特征征复杂杂多变变，对对于关联联性不不强的的，可可在现现场判判别的的基础础上，，分段段、分分层、、分部部位取取样送送实验验室做做检测。。小结（四））膨胀胀土边边坡破破坏形形式1、滑