DB41-T 2193-2021 水利工程膨胀土勘察规程

ICS93.160CCSP5541IDB41/T2193—2021前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14基本规定 25地质测绘与调查、 6工程地质评价 67施工地质 （规范性）膨胀土自由膨胀率与蒙脱石含量阳离子交换量的关系15 （规范性）膨胀潜势分类和地基胀缩等级划分16 附录D（资料性）膨胀土边坡抗剪强度参数取值方法 DB41/T2193—2021本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由河南省水利厅提出。本文件由河南省水利标准化技术委员会归口。本文件起草单位：河南省水利勘测有限公司、华北水利水电大学、郑州大学、河南省豫北水利勘测设计院有限公司、中原工学院、河南省有色工程勘察有限公司、河南省特殊岩土环境控制工程技术研究本文件主要起草人：赵健仓、李永新、刘东雨、张昕、张志敏、曾伟、王钰轲、邓世顺、李新明、吴清星、王先忠、张永央、韩桃明、孙向鹏、张俊然、南玉贤、闸小辉、马铁虎、乔新颖、吴若洵、王树奎、王立军。DB41/T2193—20211水利工程膨胀土勘察规程本文件规定了水利工程膨胀土的判别、调查、勘探、测试及评价。本文件适用于膨胀土地区水利工程勘察。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50021岩土工程勘察规范GB50112膨胀土地区建筑技术规范GB/T50123土工试验方法标准GB50487水利水电工程地质勘察规范SL/T291水利水电工程钻探规程SL/T299水利水电工程地质测绘规程SL/T313水利水电工程施工地质规程SL386水利水电工程边坡设计规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1膨胀土黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土，并包括新近系、古近系成岩差的黏土岩等膨胀岩。3.2烘干的无结构土样在纯水中膨胀稳定后，其体积增加值与原体积之比值，以百分率表示。3.3膨胀潜势膨胀土在环境条件变化时可能产生胀缩变形或膨胀力的量度。3.4膨胀率固结仪中的环刀土样，在一定压力下浸水膨胀稳定后，其高度增加值与试样初始高度之比值，以百分率表示。3.5膨胀力固结仪中的环刀土样，在体积不变时浸水膨胀产生的最大内应力。DB41/T2193—202123.6膨胀变形量在一定压力下膨胀土吸水膨胀稳定后的变形量。3.7线缩率天然湿度下的环刀土样烘干或风干后，其高度减少值与原高度之比的百分率。3.8收缩系数环刀土样在直线收缩阶段含水率每减少1%时的竖向线缩率。3.9收缩变形量膨胀土失水收缩稳定后的变形量。3.10胀缩变形量膨胀土吸水膨胀与失水收缩稳定后的总变形量。3.11胀缩等级膨胀土地基胀缩变形对低荷载建筑物或低层房屋影响程度的地基评价指标。3.12大气影响深度在自然气候影响下，由降水、蒸发和温度等因素引起地基土胀缩变形的有效深度。3.13大气影响急剧层深度大气影响特别显著的深度，一般0m～2m。4基本规定4.1一般规定4.1.1膨胀土应根据场地的工程地质特征和土的自由膨胀率等工程特性指标综合判定。必要时，还应根据土的矿物成分、阳离子交换量等试验验证。进行矿物分析和化学分析时，应注重测定蒙脱石含量和阳离子交换量，蒙脱石含量和阳离子交换量与土的自由膨胀率的相关性应按附录A采用。4.1.2膨胀土地区水利工程地质勘察可分为规划阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段和施工详图设计阶段。对工程规模和等级较小且有工程经验的地区，可简化阶段直接进行初步设计勘察；对地形、地质条件复杂或有膨胀土变形可能引起的边坡失稳、建筑物破坏的地区，还应在施工详图设计阶段进行专门性勘察工作。各阶段勘察工作应符合GB50021的规定。4.2膨胀土的判别与分类4.2.1膨胀土的判别分为初判和详判：a)初判应在地貌、成因类型的基础上，根据现场土体颜色光泽、结构、胀缩变形、裂隙发育等地质特征综合判别；b)详判应充分结合场地的工程地质特征、膨胀土的工程特性指标，对场地膨胀土进行膨胀潜势分类、地基胀缩等级划分及工程地质评价。DB41/T2193—202134.2.2场地具有下列环境地质和工程地质特征，且土的自由膨胀率大于等于40%的黏性土，应初判为膨胀土：a)多出露于二级或二级以上的阶地、山前和盆地边缘的丘陵地带。地形较平缓，无明显自然陡b)土质颗粒细腻，有滑感，土内常夹含钙质结核和铁锰质结核，呈零星分布，偶尔富集成层。在自然状态下，多呈坚硬或硬塑状态，干时坚硬，遇水软化；裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填有灰白、灰绿等杂色黏土；c)土体结构呈棱形土块常具有胀缩性，棱形土块越小，胀缩性越强。土体内斜交裂隙越发育，胀缩性越强。膨胀土体表层受大气影响、风化营力被裂隙切割成散体结构；d)在沟谷、库岸、路堑、挖方边坡上的膨胀土常见有浅层滑坡、地裂缝。新开挖的边坡、坑（槽）壁易发生坍塌等现象，旱季常出现剥落，雨季则出现表面滑塌；e)膨胀土场地旱季常出现有地裂缝，长可达数十米；受损建筑物多呈“倒八字”、“X”或水平裂缝，裂缝随气候变化而张开和闭合。4.2.3根据地层年代、成因类型，膨胀土主要分为以下四类：a)A类：第四系上更新统（Q3）冲湖积、冲洪积、坡洪积成因的粉质黏土，褐黄、褐色、棕黄色；分布在山前倾斜平原、坡洪积裙及二级阶地；b)B类：第四系中更新统（Q2）冲洪积、坡洪积成因的粉质黏土、黏土，棕黄、棕红色、棕褐色，常夹杂有灰白、灰绿色条带或斑块；分布于丘陵、盆地边缘、岗地和山前冲洪积、坡洪积裙及二级阶地；c)C类：第四系下更新统（Q1）湖相沉积和冰水沉积黏土，棕红色、紫红、灰绿色，地表一般出露较少；d)D类：新近系（N）、古近系（E）滨湖相、河湖相，黏土岩、泥灰岩成岩差、易风化，棕黄、棕红、紫红、灰绿、灰白色及以上组合的杂色，常夹杂有灰白、灰绿色条带或斑块；分布于软岩丘陵、岗地。4.2.4膨胀土详判包括膨胀潜势分类和地基胀缩等级划分，应符合附录B的规定：a)膨胀潜势分类应结合施工开挖现场，根据岩性、颜色、结构、裂隙特征、裂隙发育密度、失水干裂、崩解特征等按附录B中的表B.1进行现场快速判别；b)膨胀土的膨胀潜势应根据自由膨胀率按附录B中的表B.2分类；c)膨胀土地基应根据地基胀缩变形对水工建筑物的影响程度进行评价，地基的胀缩等级应根据地基分级变形量按附录B中的表B.3分级。4.3规划阶段4.3.1规划阶段勘察，除符合GB50112规定外，以收集资料和工程地质调查为主，了解规划场地内有无膨胀土的分布。4.3.2规划阶段勘察应了解膨胀土的分布，结合规划选址，分析拟建场址的稳定性和适宜性。勘察应包括下列内容：a)了解工程区的区域地质，了解原始地貌条件，划分地貌单元；b)了解当地的气象资料和水文地质条件；c)调查场地内有无滑坡、地裂缝、小冲沟等地质作用；d)调查当地工程经验和建筑物使用状况，了解开裂破坏的建筑物的损坏特点和原因。4.4可行性研究DB41/T2193—202144.4.1可行性研究阶段勘察，除符合GB50487规定外，还应以工程地质测绘、调查为主，配合工程地质钻探或井（坑、槽）探，采取适量具有代表性的原状土样和扰动土样，分别进行物理力学性试验、膨胀力试验、自由膨胀率试验，初步判定场地内有无膨胀土及其膨胀潜势。4.4.2可行性研究阶段勘察应初步查明膨胀土的分布及工程特性，结合工程布置，对拟建场址的稳定性和适宜性作出初步评价。勘察应包括下列内容：a)搜集和分析区域地质资料，包括土的地质年代、成因类型、沉积环境、地形形态、地层结构、岩土特性、水文地质条件，划分地貌单元；b)收集当地的气象资料，包括降水量、蒸发力、干旱和降水持续时间以及气温、地温等，初步分析其变化特点；c)调查场地内有无浅层滑坡、地裂缝、小冲沟等物理地质现象，初步查明其性质、特征、分布规律及发育情况，评价其危害程度；d)调查地表水集聚、排泄情况，以及地下水类型、水位及其变化幅度；e)调查当地工程经验和建筑物的使用状况，对已开裂破坏的建筑物的损坏特点和原因进行研究f)初步预估拟建工程在施工和使用过程中对环境地质的影响；g)釆取原状土样进行室内基本物理力学性质试验、膨胀力试验、自由膨胀率试验，初步查明场地膨胀土的物理力学性质及其膨胀潜势。4.4.3可行性研究阶段原位测试、取样、试验、勘探点布置及深度应符合GB50487、SL386和4.5初步设计4.5.1初步设计阶段勘察应查明膨胀土层分布及其物理力学性质，确定膨胀土类型、膨胀潜势和地基胀缩等级，进行场地的稳定性和地质条件评价，为水工建筑物总布置、主要建筑物地基基础方案、边坡防护和失稳预防措施、以及不良地质作用的防治提供资料和建议。4.5.2初步设计阶段勘察应着重对膨胀土的变形和强度特征作出工程地质评价，勘察应包括下列内容：a)当工程地质条件复杂且已有资料不满足设计要求时，应进行工程地质测绘，所用比例尺应采用1:2000～1:1000。工程地质测绘应符合SL/T299的规定；b)查明膨胀土场地内滑坡、地裂等物理地质现象，并评价其危害程度；c)查明膨胀土的颗粒组成、化学成分，黏土矿物成分及土体膨胀性的各向异性程度；d)利用探井（坑、槽）、钻孔查明膨胀土体中裂隙产状、密度、长度、张开度、充填物、地下水在裂隙中的赋存渗流活动；e)查明膨胀土场地地下水的类型、水位及其变化幅度，大气影响带土层中含水率的变化规律。预估地下水位季节性变化幅度和对地基土胀缩性、强度等性能的影响；f)釆取原状土样进行室内基本物理力学性质试验、收缩试验、膨胀力试验和50kPa压力下的膨胀率试验，判定有无膨胀土及其膨胀潜势，查明场地膨胀土的物理力学性质及地基胀缩等级。4.5.3初步设计阶段原位测试、取样、试验、勘探点的布置及深度应符合GB50487、SL386、SL/T291的规定和下列要求：a)在地形变化、地貌单元交接处和地层岩性差异较大处，均应布置勘探点；b)勘探点间距以查明场区膨胀土的分布范围、厚度和均匀性为准，间距30m～50m。在基岩埋深小于当地大气影响深度且层面起伏较大的地段、滑坡地段应适当加密勘探点；c)勘探点深度，除应满足基础埋深和附加应力的影响深度外，还应超过大气影响深度，且控制性勘探点深度不应小于8m，一般性勘探点不应小于5m。4.6施工详图设计DB41/T2193—202154.6.1施工详图设计阶段工程地质勘察应在初步设计阶段基础上复核、检验前期勘察的地质资料与结论，进行施工地质工作为施工详图设计、信息化设计、膨胀土处理、竣工验收等提供工程地质资料。施工地质工作应符合SL/T313的规定。4.6.2施工详图设计阶段工程地质勘察应包括下列内容：a)进行施工地质编录、测绘和地质巡视；b)收集、分析、整理施工开挖所揭露的地质条件，检验前期勘察成果，必要时，进一步复核、校核、修正岩土物理力学参数；c)结合土体裂隙的发育程度，裂隙的优势结构面方向，复核渠道及建筑物土岩体的膨胀性及膨胀等级，分析对渠坡稳定性的影响；d)收集设计资料，了解设计意图，针对设计方案及膨胀土岩特性提出处理建议；e)复核渠道地下水位，进一步校核水文地质参数，针对设计渗控方案提出处理建议；f)对可能出现的不良工程地质问题及时进行预测和预报，对已揭露的不良工程地质问题的处理措施提出建议；g)对膨胀土胀缩变形破坏、滑坡地段提出监测及专项勘察建议；h)参与和地质有关的工程验收；i)编制工程竣工施工地质报告。4.6.3施工详图设计阶段工程地质勘察应编制施工地质工作技术要求，进行地质巡视、地质观测、取样、试验及专项勘察、地质编录，编发施工地质简报，对膨胀土处理措施提出建议。5地质测绘与调查、勘探和测试5.1一般规定5.1.1膨胀土场地工程地质测绘和调查的内容应根据勘察阶段和地形、地貌复杂程度综合确定，测绘和调查的成果应作为勘察纲要编制和工程地质评价的基本资料。5.1.2井（坑、槽）探、钻探、取样、原位测试和室内试验的适用范围、方法和有关要求，应与膨胀土工程特点相适应。5.1.3膨胀土场地钻探时禁止向孔内注水，取原状土样的钻孔禁止采用振动、冲击钻进，土试样应保持天然湿度和天然结构；钻孔结束后，除水文地质观测孔外，均应回填封孔。5.2工程地质测绘与调查5.2.1工程地质测绘与调查应包括下列内容：a)调查微地貌、地形形态及其演变特征，划分地貌单元，查明天然斜坡是否有胀缩剥落现象；b)收集当地的气象资料，包括降水量、蒸发力、干旱和降水过程以及气温、地温等，了解其变化特点；c)调查场地内土岩膨胀引起的浅层滑坡、地裂缝、小冲沟等物理地质现象，初步查明其性质、特征、分布规律及发育情况；d)调查膨胀土的地质年代、成因类型、沉积环境、地层结构、土岩体膨胀性的各向异性的程度；e)结合冲沟露头、边坡、沟堑、探井（坑、槽调查编录膨胀土体裂隙发育的分布规律；f)调查地表水集聚、排泄情况，以及地下水类型、水位及其变化幅度；大气影响带内含水率的变化规律；g)调查当地工程经验和建筑物使用状况、建筑物结构类型、基础形式和埋深，建筑物的损坏部位，破裂机制及胀缩活动带的空间展布规律；h)调查当地天然及人工植被的分布和灌溉方式。DB41/T2193—202165.2.2膨胀土场地工程地质测绘与调查的比例尺应符合下列规定：a)可行性研究阶段可选用1:5000～1:2000；b)初步设计阶段可选用1:2000～1:1000；c)条件复杂时，比例尺适当放大；对工程有重要影响的地质单元体，采用扩大比例尺表示。5.3勘探、取样与原位测试5.3.1根据地层、勘探深度及场地现状，分别采用钻探、井（坑、槽）探等勘探方法。5.3.2取样应符合下列规定：a)采取原状土样应去除腐殖质土，从地表下1m处开始，在地表下1m至大气影响深度内，每米取土样一件；土层有明显变化处，应增加取土数量；大气影响深度以下，取土间距可为l.5m~2.0m；b)取土试样钻孔的数量不应少于钻孔总数的1/2，探井应采取Ⅰ级原状样。探井（坑、槽）应详细编录膨胀土颜色、节理裂隙、结构特征等，并应绘制编录图。5.3.3岩土试样的采取方法应结合地层条件、岩土试验技术要求和地区经验综合确定。5.3.4钻探时，不得向孔内注水。应采取可靠方法量测地下水位。5.3.5原位测试方法应根据岩土条件、设计对参数的需要和测试方法的适用性等因素综合确定。5.3.6原位测试成果应与室内试验及当地工程经验等结合使用，并应进行综合分析。对重要的工程，应与工程反算参数作对比，检验其可靠性。5.3.7钻孔、探井（坑、槽）作业完成后应及时、妥善回填并有相应记录，回填方法、材料和过程应满足工程施工和工程正常运行需要，避免对工程施工和工程正常运行造成危害。5.3.8结合地质测绘、钻孔、探井（坑、槽）查明膨胀土地下水的赋存条件、地下水分布及动态特征、膨胀土的渗透特性，提出地下水渗控建议。5.4室内试验膨胀土室内试验应符合GB/T50123和下列要求：a)一般应包括常规物理力学指标、自由膨胀率、一定压力下的膨胀率、膨胀力、收缩系数等工程特性指标，必要时可测定蒙脱石含量和阳离子含量，进行三轴剪切试验、残余强度试验等；b)计算在荷载作用下的地基膨胀量时，应测定土样在自重与附加压力之和作用下的膨胀率；c)对各向异性的膨胀土，应测定其不同方向的膨胀率、膨胀力和收缩系数；d)重要的和有特殊要求的工程场地，应进行现场浸水载荷试验、剪切试验或旁压试验。6工程地质评价6.1—般规定6.1.1膨胀土勘察应收集和分析工程区的工程地质、水文地质和地震等资料，对场地的历史进行调查，分析工程区边坡、地基当前的稳定性现状和人类活动对工程区稳定的影响。6.1.2应根据地形地貌、工程地质条件以及工程布置方案等，分区段分析评价边坡、地基的稳定性，论证治理、加固的必要性。6.1.3对于大型水利工程中地质条件复杂、稳定性较差且对工程安全有影响的膨胀土边坡，应在勘察初期即开始进行变形和地下水监测。6.2工程特性指标6.2.1自由膨胀率试验应符合GB/T50123的规定。膨胀土的自由膨胀率应按式（1）计算：DB41/T2193—20217δef——自由膨胀率，%；vwe——土样在水中膨胀稳定后的体积，单位为毫升（mL）；v0——土样初始体积，即量土杯体积，单位为毫升（mL）。6.2.2膨胀率试验应符合GB/T50123的规定。某级荷载下膨胀土的膨胀率应按式（2）计算：δep——压力p作用下的膨胀率，%；Zw1——压力p作用下变形稳定后的量表读数，单位为毫米（mmZw2——压力p作用下膨胀稳定后的量表读数，单位为毫米（mmℎ0——试样初始高度，单位为毫米（mm）。6.2.3膨胀力试验应符合GB/T50123的规定。6.2.4收缩系数试验应符合GB/T50123的规定。膨胀土的收缩系数应按式（3）计算：λs——收缩系数；Δw——相应于∆δst两点含水率之差，%。6.2.5膨胀土场地除提供相关设计参数外，还应提供地基湿度系数、大气影响深度和大气影响急剧层深度。6.2.6地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、结合工程实践经验等方法综合确定，并应符合下列要求：a)荷载较大的重要建筑物应采用附录C现场浸水载荷试验确定；b)一般建（构）筑物或工程设施的地基承载力应根据饱和状态下三轴不固结不排水剪切（UU）试验结果计算；c)已有大量试验资料和工程经验的地区，可按当地经验确定。6.2.7在分析膨胀土稳定性计算采用的膨胀土体的抗剪强度指标应充分考虑膨胀土体试样的结构、尺寸效应、剪切面与土体裂隙的契合关系，并应考虑以下下列因素：a)位于不同分带区域内膨胀土土体试验强度、地层层面、裂隙面的抗剪强度；b)膨胀土内的长大裂隙、一般裂隙密度组合效应；c)工程运行期间长期浸水或干湿交替环境的影响。6.2.8确定膨胀土体的抗剪强度应按下列要求进行：a)表面风化层应采用干湿循环试验确定；b)地下水位以上或坡面及时封闭、无雨水、无地表水渗入，应采用非浸水条件下的直剪仪慢剪试验确定；c)地下水位以下或坡面无封闭、有雨水、地表水渗入，应采用浸水条件下的直剪仪慢剪试验确d)裂隙面强度应采用无侧限抗压强度试验或直剪仪裂面重合剪试验确定；e)滑动面、控制性结构面的抗剪强度参数采用残余剪确定。DB41/T2193—202186.2.9附录D给出了膨胀土边坡稳定分析的参数取值方法。6.3场地与地基评价6.3.1场地评价应查明地形地貌条件、膨胀土的分布，并应根据工程地质特征及土的膨胀潜势和地基胀缩等级等指标，对边坡、建筑场地进行综合评价，对工程地质、土的膨胀潜势和地基胀缩等级进行分区。6.3.2建筑场地的分类应符合下列要求：a)地形坡度小于5°,或地形坡度为5°~14°且距坡肩水平距离大于10m的坡顶地带，应为平坦场地；b)地形坡度大于等于5°,或地形坡度小于5°且同一建筑物范围内局部地形高差大于lm的场地，应为坡地场地。6.3.3膨胀土边坡破坏形式主要有浅表层胀缩变形（土溜、土爬）破坏和结构面控制的较深层膨胀土滑动破坏。6.3.4膨胀土边坡和坡地场地上的建筑物地基稳定性，应按下列规定进行验算：a)分布有中强膨胀土、稳定性受结构面控制的边坡应采用折线滑动法验算；弱膨胀土边坡中无长大结构面且土质较均匀时，可按圆弧滑动法验算；b)土层较薄，土层与岩层间存在软弱层（带）时，应取软弱层面为滑动面进行验算；c)层状构造的膨胀土，层面与坡面斜交，且交角小于45°时，应验算层面的稳定性；d)具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡，应进行沿裂缝滑动的验算。6.3.5膨胀土地基稳定性和边坡稳定性安全系数应符合SL386的规定。验算时，应计算建筑物和堆料的荷载、水平膨胀力，并应根据试验数据或当地经验计及削坡卸荷应力释放、土体吸水膨胀后强度衰减6.3.6平坦场地上的建筑物，以基础埋深为主要防治措施时，基础最小埋深不应小于大气影响急剧层深度；对于坡地，可按6.3.7确定；建筑物对变形有特殊要求时，应通过地基胀缩变形计算确定，必要时，还应采取其他措施。6.3.7当坡地坡角为5°~14°,基础外边缘至坡肩的水平距离为5m～10m时，基础埋深按式（4）和d——基础埋置深度，单位为米（m）；ds——大气影响深度，单位为米（m）；β——设计斜坡坡角，单位为度(°);lp——基础外边缘至坡肩的水平距离，单位为米（m）。图1坡地上基础埋深示意图6.3.8膨胀土地基变形量，按下列变形特征分别计算，膨胀变形计算深度见图2：DB41/T2193—20219a)场地天然地表下1m处土的含水率等于或接近最小值或地面有覆盖且无蒸发可能,以及建筑物在使用期间，经常有水浸湿的地基，可按膨胀变形量计算；b)场地天然地表下1m处土的含水率大于1.2倍塑限含水率或直接受高温作用的地基，按收缩变形量计算；c)其他情况下按胀缩变形量计算。图2地基土的膨胀变形计算示意图6.3.9地基土的膨胀变形量应按式（5）计算：Se——地基土的膨胀变形量，单位为毫米（mm）；ψe——计算膨胀变形量的经验系数，应根据当地经验确定，无可依据经验时，低荷载建筑物和三层及三层以下建筑物可采用0.6；δepi——基础底面下第i层土在平均自重压力与对应于荷载效应准永久组合时的平均附加压力之和作用下的膨胀率（用小数计由室内试验确定；ℎi——第i层土的计算厚度，单位为毫米（mm）；n——基础底面至计算深度内所划分的土层数，膨胀变形计算深度，应根据大气影响深度确定，有浸水可能时可按浸水影响深度确定。6.3.10地基土的收缩变形量应按式（6）计算：Ss——地基土的收缩变形量，单位为毫米（mm）；ψs——计算收缩变形量的经验系数，应根据当地经验确定，无可依据经验时，低荷载建筑物和三层及三层以下建筑物可采用0.8；λsi——基础底面下第i层土的收缩系数，由室内试验确定；DB41/T2193—2021Δwi——地基土收缩过程中，第i层土可能发生的含水率变化平均值（以小数表示按式（7）、式（8）计算；n——基础底面至计算深度内所划分的土层数，收缩变形计算深度Zsn，应根据大气影响深度确定；当有热源影响时，可按热源影响深度确定；在计算深度内有稳定地下水位时，可计算至水位以上3m。6.3.11收缩变形计算深度内各土层的含水率变化值（图3a），应按式（7）、式（8）计算。地表下4m深度内存在不透水基岩时，可假定含水率变化值为常数（图3b）：a)一般情况b)图3地基土收缩变形含水率变化示意图(7)Δwi——第i层土的含水率变化值（以小数表示）；Δw1——地表下1m处土的含水率变化值（以小数表示）；w1——地表下1m处土的天然含水率（以小数表示）；wp——地表下1m处土的塑限（以小数表示）；ψw——土的湿度系数，在自然气候影响下，地表下1m处土层含水率可能达到的最小值与其塑限之比。6.3.12土的湿度系数应根据当地10年以上土的含水率变化确定，无资料时，可根据当地有关气象资料按式（9）计算：a——当地9月至次年2月的月份蒸发力之和与全年蒸发力之比值（月平均气温小于0℃的月份不统计在内）；c——全年中干燥度大于1.0且月平均气温大于0℃月份的蒸发力与降水量差值之总和，单位为毫米（mm），干燥度为蒸发力与降水量之比值。6.3.13大气影响深度应由各气候区土的深层变形观测或含水率观测及地温观测资料确定；无资料时，宜采用表4。DB41/T2193—2021表4大气影响深度大气影响深度da6.3.14大气影响急剧层深度，可按表4中的大气影响深度值乘以0.45采用。6.3.15地基土的胀缩变形量应按式（10）计算：ses——地基土的胀缩变形量，单位为毫米（mmψes——计算胀缩变形量的经验系数，宜根据当地经验确定，无可依据经验时，低荷载建筑物和三层及三层以下可取0.7。6.3.16应对建（构）筑物、工程设施、边坡等的变形、岩土的含水率变化及气候等环境条件变异的监测提出建议。6.4膨胀土变形破坏模式与处理措施建议6.4.1根据大量的野外调查并结合膨胀土变形机理，将膨胀土边坡的变形破坏模式分为四种：a)浅表层变形破坏，深度一般1m～2m，包括浅表层膨胀土蠕动变形破坏；b)结构面控制型滑坡，滑动破坏深度一般3m～20m；c)坍塌，从成因角度分为坡脚浸水诱发型、坡脚开挖诱发型、块体失稳型三种；d)干裂崩解剥蚀，膨胀土在失水干裂、降水吸水崩解作用下，土体结构破坏，土块尺寸减小，坡面流水冲蚀破坏。6.4.2膨胀土地基治理或处理措施可根据地基土的胀缩等级、地方材料和施工工艺的可行性等进行技术经济比较，采用预留保护层、换土、土性改良、封闭保湿等方法，亦可采用支挡、桩基础等工程措施。6.4.3膨胀土边坡的处理措施，应结合膨胀土边坡的破坏机理，根据破坏类型、规模、工程的重要性及边坡失稳带来的危害性，处理措施的有效性、适用性、施工的难易程度、工期、造价等因素综合比较确定。7施工地质7.1一般规定7.1.1调查边坡的地层结构、高度、坡度以及与微地貌的关系；详细记录滑坡体、错落体、崩塌体、边坡渗水、底板渗水或涌水等物理地质现象及其分布范围，分析边坡失稳的原因和机理。记录边坡保护和处理方法及过程，观察坡面土体变化。7.1.2在初步设计阶段勘察成果基础上，根据开挖揭露的地质条件，复核边坡和建筑物地基土体的膨胀等级，复核膨胀土体物理力学参数。7.1.3重点查明膨胀土裂隙及软弱结构面、软弱夹层的类型、产状、分布、发育程度、延伸和闭合情况、充填状况、组合关系、力学性质、与临空面的关系。分析潜在滑面的分布位置，预测边坡稳定性，提出膨胀土岩处理建议。DB41/T2193—20217.1.4复核地下水分布、活动状态、水质变化等，分析地下水对边坡的软化和潜蚀作用等，基坑积水情况及其对膨胀土地基强度的影响，对渗控设计提出建议。7.2地质巡视与观测7.2.1边坡地质巡视内容应包括基本地质条件，并应侧重以下几个方面：a)施工开挖进度，形象进度、施工程序、方法、工艺及其对边坡稳定的影响；边坡临时及永久处理措施的实施情况；膨胀土岩边坡坡面防护、防水情况，地表水的分布及排水沟的开挖及临时截流沟情况；b)第四系土层的性状、分布情况及变化趋势，不同土层界面的位置及特征；特别是砂层、卵石层和新近系砂砾岩层的密实情况、含泥量、胶结情况、干湿状态、渗透性，强透水层与膨胀土岩互层情况、膨胀土岩的渗水分布范围等；c)膨胀土裂隙发育程度、复核边坡土岩体的膨胀等级，了解膨胀土岩换填厚度、分析工程处理措施的合理性；结构面的组合特征及其与边坡坡面的关系，特别是顺坡向长大结构面的展布，分析判断边坡可能失稳的部位及规模；d)地下水的出露位置、出露形式、流量及流土等渗透变形情况，地下水出露部位与微地貌的关系，暴雨、久雨、冻融对地下水动态和边坡稳定的影响；e)边坡土体含水率的变化、渗透性和外渗条件，渗水对土体膨胀、冻胀及对边坡稳定的影响；f)边坡出现裂缝的位置，展布特征及变形、失稳情况，与地下水及微地貌的关系、与土体膨胀性及裂隙发育程度的关系，地表水对坡面的冲刷情况。7.2.2建筑物施工地质巡视包括基本地质条件，并应侧重以下几个方面：a)施工方法、工艺对建基面膨胀土的影响，地基土体现场测试情况及地基处理措施的实施情况；b)基坑积水情况及其对膨胀土地基强度的影响；c)地基的渗透性和外渗边界条件；d)基坑涌水量及水位，地下水的出露位置、流量和水质，流土等渗透变形情况。7.2.3施工期间应进行下列地质观测：a)开挖后边坡膨胀土风化及崩解现象，对膨胀土滑坡提出滑坡监测建议；b)地基土岩体及边坡滑坡、坍塌、隆起鼓包、蠕滑、回弹、开裂等现象；易风化、易崩解土岩体变化情况，软弱层（带）渗水恶化现象；c)地表水、地下水活动情况（水位、水量、气味、浑浊度），地基中的管涌、流土；d)坡面出水点或渗水点的流量、水温、浑浊度，土体含水率的变化；e)前期地质勘察布置的长期观测孔水位变化情况；f)其他异常情况。7.2.4施工期地质观测遇到下列情况应增加观测频度：a)边坡变形加剧；b)非正常开挖之后；c)雨季、洪水期、融雪解冻季节；d)渠道输水、退水；f)河水快速上升和下降期间。7.3地质编录7.3.1地质编录内容及要求：a)施工地质编录与测绘，应根据工程开挖面形态、施工进度，随开挖顺序进行；DB41/T2193—2021b)开挖面所在地段的地形地貌，开挖面的形态、位置、高程；勘探孔、取样点、试验点、监测c)土的成因类型、形成年代，分层名称、土层特性、层理，分层厚度及分布，特别是有长大裂隙分布的膨胀土层分布情况、膨胀性相对较强的岩土夹层分布情况、不同膨胀等级岩土界面；生物洞穴、人工洞穴、古文化层的位置及范围，植物根系的深度及密度；d)膨胀土的膨胀等级进行现场判别，对膨胀土的长大裂隙进行编录，判定土体膨胀等级和边坡稳定性，必要时取样进行膨胀等级的室内试验；对膨胀等级与前期划定的膨胀等级有出入的工程地质段以及边坡稳定性较差的地段，及时与设计及监理沟通；e)地下水赋存条件，附近水体分布情况、开挖面渗水的位置、流量及流土等渗透变形的范围、破坏程度；f)边坡变形、失稳的类型，位置、几何边界和体积，裂缝出露的位置、形态规模、发展情况；滑坡体的类型、滑面形态、形成条件、失稳原因、位置、坡比、坡高、岩性以及土岩的膨胀性、裂隙发育情况，开挖过程、滑动时间、保护措施，裂缝出露的位置、形态、规模、发展情况，滑坡的水文地质环境；g)开挖、减载，开挖面保护、支挡、截排水、植被保护等处理措施实施情况，调查坡顶截水沟的防渗与通畅情况，观察记录基坑积水与排水情况、基坑底板降水措施及效果。7.3.2地质编录应对下列地质现象和地段进行摄影或录像：a)对工程有影响的各类不利地质体和地质现象；b)各种地质问题及施工缺陷的处理情况；c)建筑物区地貌形态、开挖形态、编录块（段）的全貌。7.4取样、试验与专项勘察7.4.1工程边坡或基坑开挖期间可根据需要采集代表性的土（岩）标本，不易确定膨胀等级的膨胀土、地基持力层以及控制边坡稳定的软弱层（带）物质等，保存备查。7.4.2控制边坡稳定的新揭露的结构面或受施工影响性状恶化的软弱结构面、受水浸泡的膨胀土地基，应进行现场原位测试或采样进行室内物理力学性质、膨胀性试验，核实地基和边坡的物理力学参数及地基承载力。7.4.3施工期间遇到下列情况时，应提出专项勘察的建议：a)设计方案发生变更需要复核；b)施工引发较严重的环境地质问题需要查明；c)开挖面发生较大规模的地基变形、渗透变形、抗滑稳定、边坡失稳问题等，其范围和危害性d)遇特殊地质体或地质条件出现重大变化。7.5地质预报与建议7.5.1地质预报应包括下列内容：a)与原设计所依据的地质资料和结论有较大出入的工程地质条件和问题；b)开挖面可能变形和失稳的范围、形式、规模、边界、控制因素、发展趋势和危害程度及其稳c)综合分析前期勘察及施工地质成果，提出修改设计和优化地基处理的建议。7.5.2当边坡出现下列现象时，应对现象产生的原因、性质和可能的危害做出分析判断，并及时进行a)底板附近分布强膨胀土；DB41/T2193—2021b)边坡或底板附近分布不同岩性界面或不同膨胀等级岩土界面；c)坡面揭露长大缓倾角裂隙或缓倾角裂隙密集带；d)坡面分布地下水集中渗流带，地下水出露点及流量突变，出现新的出露点，水质由清变浑，出现管涌、流土等渗透变形破坏现象；e)变形监测数据出现异常；边坡不断出现小滑坡、小塌方、掉块、倾倒等现象，且有加剧趋势；f)边坡上出现裂缝或沉陷，下部隆起、胀裂；坡面开裂、原有裂缝加宽；坡面水沿裂隙很快漏失，软弱结构面湿度增加。7.5.3处理措施建议应包括下列内容：a)开挖、减载处理的位置、范围、深度、体积和坡比；b)挡墙、抗滑桩的位置、范围和进入潜在滑面以下的深度；c）置换或回填处理的位置、范围和深度、厚度；d）排水措施。DB41/T2193—2021膨胀土自由膨胀率与蒙脱石含量、阳离子交换量的关系表A.1规定了膨胀土的自由膨胀率与蒙脱石含量、阳离子交换量的关系。表A.1膨胀土自由膨胀率与蒙脱石含量、阳离子交换量的关系%%弱中>22>340强DB41/T2193—2021膨胀潜势分类和地基胀缩等级划分B.1表B.1规定了膨胀潜势现场快速判别方法。表B.1膨胀潜势现场快速判别表分布在河流二级阶黏土。裂隙发育，充填灰白色黏土，含钙质结核，地棕黄色、黄色、褐黄色粉质黏土、黏土，长大裂裂隙面常充填青灰色黏土或黑色铁锰质薄膜，夹大小不一的钙质结核或富集棕黄色、灰白色黏土、粉质黏土，裂隙中充填较多灰白、灰绿色黏土，长育长大裂隙发育，充填灰白色黏土条带，夹钙质结核灰绿色、紫红色黏土夹灰白色黏土，长大裂隙发N、E灰白、灰绿、棕红、浅棕黄色黏土岩、泥灰质黏土岩，大裂隙发育，裂隙面光滑，局部含较多钙质灰白、灰绿、棕红色黏土岩，长大裂隙及大裂隙极发育，裂隙面充填灰白较快，崩解颗粒较土体崩解快，土体沿裂隙面崩解，裂隙面光滑，土体崩解快，土体沿裂隙面崩解，裂隙面光滑，解岩体崩解较快，当含砂粒时，有时崩解较慢。一般呈片状或小块状