影响膨胀土胀缩变形的因素

8.2.4　影响膨胀土胀缩变形的因素

影响膨胀土胀缩变形的因素有内部和外部因素。

1）内部因素

（1）黏土矿物和化学成分

含蒙脱石越多，其吸水和失水的活动性越强，胀缩变形也越显著。这种现象常用膨胀晶格理论和扩散双电层理论来解释。同一种矿物，其膨胀性与其所吸附阳离子价有关，离子价越低，则膨胀性越大，如钠蒙脱石的膨胀性要比钙蒙脱石大3.6倍。

膨胀土的化学成分以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主，可用硅铝分子SiO₂／（Al₂O₃＋Fe₂O₃）来反映，比值越小，则土的胀缩变形越小，反之则大。

（2）黏粒含量

当矿物成分相同时，土的黏粒含量越大，则吸水能力越强，胀缩变形也越大。

（3）土的孔隙比

在黏土矿物和天然含水量都相同的条件下，土的天然孔隙比越小，则浸水后膨胀量越大，收缩量越小；反之亦然。

（4）含水量的变化

影响含水量变化的因素除气象条件外，还有植物吸湿、地基土受热、地表水渗入、管道漏水以及地下水位的变化等。土的含水量一有变化，就会导致土的胀缩变形，其规律如图8.1和图8.2所示。由图8.1可见，含水量越大，则膨胀越小；含水量越小，则膨胀越大；且当含水量等于土的缩限时，膨胀最大。由图8.2可见土的含水量对收缩的影响恰与上述情况相反，含水量越小，则收缩越小，而当含水量等于缩限时，则收缩为零。

图8.1　含水量对膨胀的影响

图8.2　含水量对收缩的影响

（5）土的微结构和结构强度

土的微结构是影响土的膨胀性的一个因素，我国近年来的研究表明：面—面叠聚体是膨胀土产生膨胀的一个主要结构原因，而且曲片状、密集排列和粘胶基质的面—面叠聚体的膨胀性要比平片状、疏松排列和黏粉基质的大。

土的结构强度越大，其限制土的胀缩变形的能力也越强。当土的结构受到破坏后，土的胀缩性随之增强。

2）外部因素

（1）气候条件

在雨季，土中水分增加，在旱季，则水分减小。季节性气候变化对地基土中水分的影响随深度的增加而递减，因此，确定当地的大气影响深度（又称临界深度）对防治胀缩变形的危害具有重要的实际意义。

（2）作用压力

作用压力小时膨胀量大，压力大时膨胀量小，而且当施加土上的压力大于土的膨胀力时，土浸水时不但不膨胀，反而产生压缩。

（3）地形地貌

实践表明，低地的膨胀土地基比高地的膨胀土地基其胀缩变形要小得多。在坡地、坡脚地段的膨胀土地基较坡肩地段的同类地基其胀缩变形也要小得多，这是由于高地和坡肩地段土中水分蒸发条件较好，因此，土中含水量的变化幅度较大，胀缩变形也较大。

（4）绿化

在炎热干旱地区，建筑物周围的阔叶树（尤以桉树为甚）常对建筑物地基的变形造成不利影响。尤其在旱季，当无地下水或地表水补给时，由于树根的吸水作用，使土的含水量减少，从而加剧了土的干缩变形，使近旁有成排树木的房屋开裂。