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【摘 要】膨胀土属于一种特殊的灾害土，遇水膨胀，失水收缩，对基坑危害极大。文章以成都东方华大广场的基坑工程为研究对象，对该基坑的膨胀土进行室内试验，研究其含水量变化时剪切强度的变化规律及土性粘聚力和内摩擦角的变化规律，总结出膨胀土物理力学参数特征，为膨胀土的基坑支护设计提供依据。
【关键词】膨胀土；试验；变化规律
膨胀土属于高塑性粘土，它的压缩性较低、亲水性较强、强度较高以及持水性较强。土体遇水时膨胀，失水时干缩，在工程上，它的力学性质极其不稳定，很容易致使地基发生隆起、塌陷，建筑物发生开裂等灾害，在建筑物中是一种长期潜在的威胁，很容易致使建筑物发生变形破坏。在成都东郊龙泉驿地区，是四川省膨胀土分布最具有代表性的一个地方。随着成都市城市规划建设东部发展战略的实施，超深超大基坑层出不穷，但是伴随着的基坑事故也越来越多，据不完全统计，膨胀土地区的基坑事故占所有基坑事故的65%以上。因此，对膨胀土基坑的岩土体的物理力学参数，并总结出一个对工程简单实用的计算方法是比较重要的。
一、研究区环境背景
研究区场地属于成都东郊东方华大广场的基坑项目，它位于广阔的成都平原东部，属于浅丘地貌，地势起伏高差不大，最大高差不超过10米。主要地质构造是龙泉山断裂带。断裂发育明显，最大断裂在龙泉山两侧。研究区场地的膨胀土分布广泛，研究区场地粘土较多，主要为硬塑状态，裂隙发育丰富，土体内不仅含有许多亲水性比较强的粘土矿物，而且裂隙面内部含有大量灰绿色和白色的粘土，如图1；遇水后软化，如图2。这属于裂隙膨胀土，物理性质汇总如表1。通过室内实验测得研究区土体的自由膨胀率在39.03%到43.89%的范围内，平均膨胀率为41.46%，参照《膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112—87）》，当膨胀率大于40%时，这种土体属于弱膨胀土。
二、膨胀土参数室内实验
在基坑开挖面深度为4m～11m的常规地段取样40kg左右配置不同含水率的试样，并在其遇水软化段取样一组。实验共分9组，常规段和遇水软化的原状土各一组；常规段原状土加水调制土样4组，每组含水率控制增量1.5%～2%，直至土样饱和；室内自然失水2小时、5天以及10天的土样各一组。9组实验含水率分布在9.7%～34.2%之间，试验剪切实验成果见表2-3和图2-3。最大含水率土样当在400Kpa压力的直剪仪内时，土样在不剪切的情况下被直接挤出土样盒，直接破坏。
三、试验参数分析研究
将常规段的土样和遇水软化段的土样对比后发现：土样的含水率显著增加，从24.4%变化到29.5%，粘聚力c值显著减小，从33.12kPa变化到14.25kPa，内摩擦角从26.06°减小到10.72°，土体的在含水率变化不大的情况下，它们的强度降低了一半以上。可以看出，含水率的变化对”成都粘土”的强度参数影戏极大。
通过对9组试样数据按压应力分别按100Kp到400Kpa，单次递增100Kpa，共四种情况分别进行线性分析，得到它们的剪切强度与含水率的关系，如图4、图5、图6、图7所示，能够发现在相同垂直压应力下，含水率与膨胀土的剪切强度成反比，且整体具有良好的线性关系。
分析9组试样的内摩擦角φ和粘聚力c分别与含水率的线性关系拟合曲线，图8和图9它们的分析结果。
由上述试验结果分析可以看出：膨胀土粘聚力c与含水率呈线性关系，它的经验公式如（1）；内摩擦角φ与含水率也呈线性关系，它的经验公式如（2）。
通过对比部分研究者的研究成果，对大于塑性（24.55%）的实验土样的粘聚力c和内摩擦角φ与含水率的关系进行回归分析，能够发现它们不仅有较好的线性关系，也有较好的指数关系，这基本是一致的。分析结果见图10和图11。
在膨胀土参数试验操作过程中，含水率高的土样配制较为容易，一般通过加水配制即可；而配制含水率低的土样大家很容易忽略土体结构的完整，这就需要原状土样在自然状态下干燥。在高含水率的膨胀土中，土体展示的离散性是因为它自身裂隙性的特点。在对粘聚力c、内摩擦角φ与含水率进行线性分析时，我们对各种含水率的土样都要考虑，无论含水率高低，都要有数据分析的说明，这（下转第184页）样才能全面的反映粘聚力c、内摩擦角φ与含水率的关系，使其更有说服力。
在现实的工程当中，膨胀土的强度参数一般不考虑开挖和降雨等情况，而是主要以工程经验以及前期勘察时钻孔原状土的直剪试验成果为依据。根据实验成果，我们建议“成都粘土”强度参数取值时：未遇水软化段土体强度是遇水段强度的2倍左右。本次研究所得的经验公式在以后含水率的测定与常规的直剪试验中具有一定的参考价值，可以在以后实际工程中得到广泛的推广应用。如果想保证统计规律的全面性，我建议把统计的范围变得广泛，降低含水率的最小取值，并多组取样。然后建立关于含水率和土体强度参数的经验公式，再以实际工程经验和具体工程情况相结合，最终确定相应的强度参数，同时逐步总结经验，服务于实际工程。
四、结语
（1）在研究区场地内的膨胀土，未遇水软化段土体强度是遇水段强度的2倍左右；
（2）膨胀土强度参数粘聚力c和含水率呈线性关系，经验公式如（3），内摩擦角φ与含水率均也呈线性关系，其经验公式如（4）；
参考文献
[1] JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[s].
[2] GBJ112-87，膨胀土地区建筑技术规范[s].
[3] 李生林，秦素娟，薄遵昭，等.中国膨胀土工程地质研究[M].南京：江苏科学技术出版社，1992：8-92.
[4] 郭乃胜，刘克文，胡江春，等.膨胀土地区基坑支护的控制方案及险情处理方法[J].中原工学院学报，2015，26（04）：88-90.
作者简介：沈仁宝（1988.10- ），男，四川南充人，硕士研究生，成都理工大学，四川省建筑科学研究院，研究方向：测量。
【关键词】膨胀土；试验；变化规律
膨胀土属于高塑性粘土，它的压缩性较低、亲水性较强、强度较高以及持水性较强。土体遇水时膨胀，失水时干缩，在工程上，它的力学性质极其不稳定，很容易致使地基发生隆起、塌陷，建筑物发生开裂等灾害，在建筑物中是一种长期潜在的威胁，很容易致使建筑物发生变形破坏。在成都东郊龙泉驿地区，是四川省膨胀土分布最具有代表性的一个地方。随着成都市城市规划建设东部发展战略的实施，超深超大基坑层出不穷，但是伴随着的基坑事故也越来越多，据不完全统计，膨胀土地区的基坑事故占所有基坑事故的65%以上。因此，对膨胀土基坑的岩土体的物理力学参数，并总结出一个对工程简单实用的计算方法是比较重要的。
一、研究区环境背景
研究区场地属于成都东郊东方华大广场的基坑项目，它位于广阔的成都平原东部，属于浅丘地貌，地势起伏高差不大，最大高差不超过10米。主要地质构造是龙泉山断裂带。断裂发育明显，最大断裂在龙泉山两侧。研究区场地的膨胀土分布广泛，研究区场地粘土较多，主要为硬塑状态，裂隙发育丰富，土体内不仅含有许多亲水性比较强的粘土矿物，而且裂隙面内部含有大量灰绿色和白色的粘土，如图1；遇水后软化，如图2。这属于裂隙膨胀土，物理性质汇总如表1。通过室内实验测得研究区土体的自由膨胀率在39.03%到43.89%的范围内，平均膨胀率为41.46%，参照《膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112—87）》，当膨胀率大于40%时，这种土体属于弱膨胀土。
二、膨胀土参数室内实验
在基坑开挖面深度为4m～11m的常规地段取样40kg左右配置不同含水率的试样，并在其遇水软化段取样一组。实验共分9组，常规段和遇水软化的原状土各一组；常规段原状土加水调制土样4组，每组含水率控制增量1.5%～2%，直至土样饱和；室内自然失水2小时、5天以及10天的土样各一组。9组实验含水率分布在9.7%～34.2%之间，试验剪切实验成果见表2-3和图2-3。最大含水率土样当在400Kpa压力的直剪仪内时，土样在不剪切的情况下被直接挤出土样盒，直接破坏。
三、试验参数分析研究
将常规段的土样和遇水软化段的土样对比后发现：土样的含水率显著增加，从24.4%变化到29.5%，粘聚力c值显著减小，从33.12kPa变化到14.25kPa，内摩擦角从26.06°减小到10.72°，土体的在含水率变化不大的情况下，它们的强度降低了一半以上。可以看出，含水率的变化对”成都粘土”的强度参数影戏极大。
通过对9组试样数据按压应力分别按100Kp到400Kpa，单次递增100Kpa，共四种情况分别进行线性分析，得到它们的剪切强度与含水率的关系，如图4、图5、图6、图7所示，能够发现在相同垂直压应力下，含水率与膨胀土的剪切强度成反比，且整体具有良好的线性关系。
分析9组试样的内摩擦角φ和粘聚力c分别与含水率的线性关系拟合曲线，图8和图9它们的分析结果。
由上述试验结果分析可以看出：膨胀土粘聚力c与含水率呈线性关系，它的经验公式如（1）；内摩擦角φ与含水率也呈线性关系，它的经验公式如（2）。
通过对比部分研究者的研究成果，对大于塑性（24.55%）的实验土样的粘聚力c和内摩擦角φ与含水率的关系进行回归分析，能够发现它们不仅有较好的线性关系，也有较好的指数关系，这基本是一致的。分析结果见图10和图11。
在膨胀土参数试验操作过程中，含水率高的土样配制较为容易，一般通过加水配制即可；而配制含水率低的土样大家很容易忽略土体结构的完整，这就需要原状土样在自然状态下干燥。在高含水率的膨胀土中，土体展示的离散性是因为它自身裂隙性的特点。在对粘聚力c、内摩擦角φ与含水率进行线性分析时，我们对各种含水率的土样都要考虑，无论含水率高低，都要有数据分析的说明，这（下转第184页）样才能全面的反映粘聚力c、内摩擦角φ与含水率的关系，使其更有说服力。
在现实的工程当中，膨胀土的强度参数一般不考虑开挖和降雨等情况，而是主要以工程经验以及前期勘察时钻孔原状土的直剪试验成果为依据。根据实验成果，我们建议“成都粘土”强度参数取值时：未遇水软化段土体强度是遇水段强度的2倍左右。本次研究所得的经验公式在以后含水率的测定与常规的直剪试验中具有一定的参考价值，可以在以后实际工程中得到广泛的推广应用。如果想保证统计规律的全面性，我建议把统计的范围变得广泛，降低含水率的最小取值，并多组取样。然后建立关于含水率和土体强度参数的经验公式，再以实际工程经验和具体工程情况相结合，最终确定相应的强度参数，同时逐步总结经验，服务于实际工程。
四、结语
（1）在研究区场地内的膨胀土，未遇水软化段土体强度是遇水段强度的2倍左右；
（2）膨胀土强度参数粘聚力c和含水率呈线性关系，经验公式如（3），内摩擦角φ与含水率均也呈线性关系，其经验公式如（4）；
参考文献
[1] JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[s].
[2] GBJ112-87，膨胀土地区建筑技术规范[s].
[3] 李生林，秦素娟，薄遵昭，等.中国膨胀土工程地质研究[M].南京：江苏科学技术出版社，1992：8-92.
[4] 郭乃胜，刘克文，胡江春，等.膨胀土地区基坑支护的控制方案及险情处理方法[J].中原工学院学报，2015，26（04）：88-90.
作者简介：沈仁宝（1988.10- ），男，四川南充人，硕士研究生，成都理工大学，四川省建筑科学研究院，研究方向：测量。