[发明专利]用土壤电导率进行膨胀土(岩)现场快速判别的方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土力学与工程技术领域，具体涉及一种在工程现场对难以现场判别的膨胀土(岩)进行快速判别的新方法。

背景技术

膨胀土是一种在干旱、半干旱地区形成的，受环境湿热变化影响的高塑性粘土，由于其特殊的粘土矿物成分，使其具有液限大，胀缩性能强，吸水膨胀，失水收缩的特点。在膨胀土地区开展工程建设的时候，往往会发生边坡滑坡、基础开裂或变形等，因此，工程界将它视为一种“难以对付的土”。

通常，在工程建设的初期，通过地质勘探来确定工程范围内的工程地质条件与工程地质问题。但是，前期的勘探工作由于勘探精度有限和地质条件的复杂性，往往只能把握宏观的地质条件，而在局部地段则可能出现漏判和错判的情况。在施工阶段，由于前期勘探的缺陷导致工程停工、修改设计的案例时有发生。最为典型的案例如葛洲坝工程，当年就是在地质条件尚未完全弄清的情况下仓促上马，后因地质缺陷而停工，并重新进行勘探、设计。对于膨胀性岩土地区，如果出现漏判和错判的情况，少则致使工程延期，多则可能重新修改设计、造成工程投资浪费巨增。

现有技术中，工程中的膨胀土判别主要采用现场定性和室内定量指标两种方法。现场定性主要是根据场区内土体工程地质特征，如地形地貌、地质年代、裂隙发育程度、充填物颜色等进行判别；室内定量指标主要分为两类：一类是采用土的界限含水量(液限、塑指、缩限等)、土的粒度成分(粘粒含量、胶粒含量)、自由膨胀率等物理性指标，以及粘土矿物成分、阳离子交换量、比表面积等矿化指标综合判别；另一类是采用线膨胀率、胀缩总率等变形指标进行判别。前一类指标可以归类为与土体的天然状态(含水率、密度)无关的非状态指标；后一类可以归类为与土体的天然状态有关的状态指标。非状态指标实际反映的是土壤的亲水能力，它们与土壤最本质的矿物成分、化学成分有着密切的关联；而状态指标在很大程度上受土体的天然存在状态的影响，因此，膨胀土的分类判别采用非状态指标更为合理。

非状态指标中自由膨胀率试验由于概念明确，仪器设备简单，成果直观，一直以来作为膨胀土判别的重要手段。国标《岩土工程勘察规范》和《膨胀土地区建筑技术规范》中均以自由膨胀率大于或等于40％作为膨胀土的判别标准。但是，自由膨胀率试验也存在明显的不足，如试样的制备、筛碾、称量、搅拌等都对测试结果有一定影响，且不同的人按照规程操作的试验结果往往有较大的差异，所以，自由膨胀率试验是一项技术难度较高的试验项目。此外，自由膨胀率试验周期一般需要2～3天，试验对环境温度也有一定要求，这些因素都影响了该指标在现场鉴别中的使用，尤其在渠道、路堑工程的开挖过程中，及时准确的判别膨胀土及其胀缩等级，对于工程设计和施工具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种用土壤电导率进行膨胀土(岩)现场快速判别的方法，能够在施工现场取得膨胀土(岩)样本，现场进行试验，现场对膨胀土(岩)快速地进行分类判定，解决了现有技术中长期没有得到解决的一个技术难题。

本发明的技术方案是：用土壤电导率进行膨胀土(岩)现场快速判别的方法按以下次序的步骤进行：

(1)事前的准备：在多个现场选取多个有代表性的膨胀土(岩)试样，预先在实验室内对土样的自由膨胀率和电导率进行测试，建立通用的土壤自由膨胀率与电导率的关系曲线；或在特定现场选取多个有代表性的膨胀土(岩)试样，预先在实验室内对土样的自由膨胀率和电导率进行测试，建立该特定现场的土壤自由膨胀率与电导率的关系曲线；

(2)现场取样：在特定现场取有代表性的风干膨胀土(岩)样500g，在烘箱内60℃烘干，测试其干燥后的含水率，并将土样破碎分散，剔除土样中大于0.5mm的颗粒；用四分法取出上述土样中的100-150g，称取纯净水，配成含水率为70％的土膏，用玻璃棒将土水搅拌均匀，备用；

(3)现场测试：用土壤电导率探头测试上述土样的电导率，并记录之；

(4)膨胀性判别：采用事先测定的通用的土壤自由膨胀率与电导率的关系曲线，或特定现场的土壤自由膨胀率与电导率的关系曲线；用实测土样的电导率推测土样的自由膨胀率，按照《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)，确定膨胀土(岩)的等级。

附：《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)膨胀土(岩)的等级：

自由膨胀率大于90％为具有强膨胀潜势；

自由膨胀率65％～90％为中等膨胀潜势；

自由膨胀率40％～65％为弱膨胀潜势；

自由膨胀率小于40％不具膨胀潜势。