高液限土特征及处理方法浅析

高液限土特征及处理方法浅析

周焱池

广州华晖交通技术有限公司　广东　广州　510000

摘 要：根据已有的研究成果，广东省的岩浆侵入作用可划分为6期，其中以燕山期岩浆侵入作用规模最大，并可进一步划分为早、晚两个亚期。规模大，多呈带状、串珠状分布，以东西向和北东向岩带为主。花岗岩是一种复矿物成分的岩石，由石英、长石、黑云母等组成，一方面是坚硬，透水性差，另一方面又多交错节理，容易风化。经水解作用、碳酸盐化作用后，致使花岗岩风化土、残积土含有高岭土、蒙脱石和伊利石等黏土矿物，液限含水量高，具有高液限性。本文对高液限土特性和处理方法进行了介绍，供大家参考。

关键词：花岗岩；高液限土；膨胀性；渗透系数

1、前言

高液限土是一种细粒土，同时具备 两个分类特性，即小于 0.074mm的颗粒含量大于 50%；液限大于 50%。广义上高液限土应包括软土、膨胀土和红黏土等特殊性岩土，本文特指广东省花岗岩区风化土和残积土。

2、高液限土分布及特征

2.1高液限土分类

根据广东省高液限土特点和一系列试验研究成果，同时考虑便于工程实际应用，把广东省高液限土分为四类，即高液限黏土、含砂高液限黏土，高液限粉土、含砂高液限粉土，具有划分如下表：

                高液限土的分类                     表1

2.2高液限土分布

根据已有研究成果，广东省内高液限土分布大致划为四个区域，以韶关为中心北部地区（Ⅰ区：分布区域较广，分布密度不高）；湛江和茂名一带的西南部地区（Ⅱ区：分布区域较广，分布密度高）；广州、深圳一带珠江三角洲地区（Ⅲ区：分布区域广，分布密度高）；以梅州、揭阳、潮州、汕头为中心的东部地区（Ⅳ区：分布区域较广，分布密度较高）。

2.3物理力学性质

高液限土的物理力学指标典型值及变化范围汇总        表2

通过对四个代表性区域高液限土物理力学指标典型值及变化范围研究，总结得出广东省高液限土物理力学指标的四大特点如下：1）含水率高、渗透系数低；2）液限高、塑性指数高；3）细颗粒含量高、微膨胀性；4）强度低、水稳定性差。

2.4工程特性

广东省花岗岩区高液限土不同程度含有蒙脱石、伊利石和高岭土，反映在工程特性方面具有如下4个特点。

1）弱膨胀性：由于高液限土黏粒含量高，且组成黏粒的矿物成分中有一定量的蒙脱石、高岭土等，造成其易遇水膨胀，失水干裂。据统计，膨胀率变化较大，一般在1%-25%。

2）裂隙性：据调查，高液限土普遍具有裂隙性，一部分是其母岩花岗岩的节理裂隙的继承，另一部分是其土体的胀缩形成。

3）崩解性：在大雨或暴雨作用下，土体表面的黏土矿物流失，土体内部黏土矿物吸水膨胀，致使表层土体粘聚力下降，土体发生崩解。

4）强水作用：黏粒含量高，透水性差，干时坚硬，不易挖掘，且毛细现象显著，浸水后能长时间保持水分，导致承载力低，不易压实。

高液限土矿物成分为高岭土、伊利石、蒙脱石，有裂隙性，弱膨胀性，崩解性，强水作用特性，有分布广、类型的、性质复杂的特点。

3、高液限土常见的工程病害及处理方法

3.1高液限土常见的工程病害

广东省花岗岩区已建成高速公路出现了不同程度病害，如工后不均匀沉降大，水稳性差、翻浆等。通过总结分析，将其分为路堑边坡、路堤和路面病害三种类型。

1）路堑边坡的典型病害

主要有剥落、冲蚀、溜滑和滑坡等。

图1     路堑边坡典型病害示意图

2）路堤的典型病害

主要有不均匀沉降、纵向开裂、坍滑和滑坡等。

图2     路堤典型病害示意图

3）路面的典型病害

主要有波浪变形、翻浆、纵向裂缝、横向裂缝、网裂等。

图3水泥路面龟纹网裂             图4  路面破坏

3.2高液限土处理方法

3.2.1掺砂改良方法

高液限土掺砂改良是物理改良的一种处理方法，在广东省应用十分广泛。

1）改良机理

掺砂改良本质改变土的不同颗粒含量组成，增加粗粒含量，从而改善土的性质。

2）适用范围

掺砂改良整体上适用于强度较低、细颗粒含量较高的高液限土。具体来说比较适用于高液限粉土和含砂高液限粉土，且位于93区及以下的路堤填筑。

3）掺砂量控制

掺砂率主要根据高液限土的性质确定，一般按工程分类指标给出的处理区域作为参考，通过试验段确定最佳掺砂率。砂一般采用天然中粗砂，级配合理，不均匀系数大于2，曲率系数1-3。

3.2.2掺石灰改良方法

高液限土掺石灰改良是化学改良的一种处理方法，可有效解决高液限土水稳性差的问题。

1）改良机理

土体加入石灰后，与土中的水发生消化反应，离子交换作用、碳酸化作用、结晶作用和灰结作用等一系列反应，从而改善土的性质，以满足要求。

2）适用范围

掺石灰改良整体上适用于含水量高、水稳性差的高液限土。具体来说比较适用于高液限黏土和含砂高液限黏土，且位于93区及以下的路堤填筑。值得注意的是，由于实际工程中各种因素的差异，因此针对不同性质的高液限土应灵活控制适用范围，以期达到最佳的改良效果。

3）掺石灰量控制

根据研究，掺灰率一般为5%，且多采用二次掺灰法，即第一次先掺3%左右，进行焖料，使其砂化，第二次再掺2%左右。

3.2.3掺水泥改良方法

高液限土掺水泥改良是化学改良的一种处理方法，可有效解决高液限土水稳性差的问题。

1）改良机理

土体加入水泥后，与土中的水解与水化反应，同时产生氢氧化钙和其他有挤凝作用的水化物，从而改善土的性质，以满足填筑要求。

2）适用范围

掺水泥改良整体上适用于含水量高、水稳性差的高液限土。具体来说比较适用于高液限黏土和含砂高液限黏土，且位于93区及以下的路堤填筑。

3）掺水泥量控制

掺水泥率主要根据高液限土的性质确定，一般按工程分类指标给出的处理区域，按下表确定最佳掺灰率。根据研究，掺水泥率一般不超过3%。

4、结论

通过对广东省四个代表性区域高液限土物理力学指标典型值及变化范围研究，总结得出广东省高液限土物理力学指标的四大特点含水率高、渗透系数低；液限高、塑性指数高；细颗粒含量高、微膨胀性；强度低、水稳定性差。可以通过掺砂改良、掺石灰改良、掺水泥改良的方法对高液限土进行处理。

参考文献:

[1] 罗由贵.高液限土的特性分析及其处治方法[J].公路交通科技（应用技术版）.2018（03）.