水利工程膨脹土勘察規(guī)程DB41-T 2193-2021

ICS93.160

CCSP55

41

河南省地方標準

DB41/T2193—2021

水利工程膨脹土勘察規(guī)程

2021-10-19發(fā)布2022-01-18實施

河南省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB41/T2193—2021

目次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術語和定義.........................................................................1

4基本規(guī)定...........................................................................2

5地質測繪與調查、勘探和測試.........................................................5

6工程地質評價.......................................................................6

7施工地質..........................................................................11

附錄A（規(guī)范性）膨脹土自由膨脹率與蒙脫石含量、陽離子交換量的關系....................15

附錄B（規(guī)范性）膨脹潛勢分類和地基脹縮等級劃分......................................16

附錄C（規(guī)范性）現(xiàn)場浸水載荷試驗....................................................18

附錄D（資料性）膨脹土邊坡抗剪強度參數(shù)取值方法......................................20

I

DB41/T2193—2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由河南省水利廳提出。

本文件由河南省水利標準化技術委員會歸口。

本文件起草單位：河南省水利勘測有限公司、華北水利水電大學、鄭州大學、河南省豫北水利勘測

設計院有限公司、中原工學院、河南省有色工程勘察有限公司、河南省特殊巖土環(huán)境控制工程技術研究

中心。

本文件主要起草人：趙健倉、李永新、劉東雨、張昕、張志敏、曾偉、王鈺軻、鄧世順、李新明、

吳清星、王先忠、張永央、韓桃明、孫向鵬、張俊然、南玉賢、閘小輝、馬鐵虎、喬新穎、吳若洵、王

樹奎、王立軍。

II

DB41/T2193—2021

水利工程膨脹土勘察規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了水利工程膨脹土的判別、調查、勘探、測試及評價。

本文件適用于膨脹土地區(qū)水利工程勘察。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB50021巖土工程勘察規(guī)范

GB50112膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范

GB/T50123土工試驗方法標準

GB50487水利水電工程地質勘察規(guī)范

SL/T291水利水電工程鉆探規(guī)程

SL/T299水利水電工程地質測繪規(guī)程

SL/T313水利水電工程施工地質規(guī)程

SL386水利水電工程邊坡設計規(guī)范

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

膨脹土

黏粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的黏性土，并

包括新近系、古近系成巖差的黏土巖等膨脹巖。

3.2

自由膨脹率

烘干的無結構土樣在純水中膨脹穩(wěn)定后，其體積增加值與原體積之比值，以百分率表示。

3.3

膨脹潛勢

膨脹土在環(huán)境條件變化時可能產生脹縮變形或膨脹力的量度。

3.4

膨脹率

固結儀中的環(huán)刀土樣，在一定壓力下浸水膨脹穩(wěn)定后，其高度增加值與試樣初始高度之比值，以百

分率表示。

3.5

膨脹力

固結儀中的環(huán)刀土樣，在體積不變時浸水膨脹產生的最大內應力。

1

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3.6

膨脹變形量

在一定壓力下膨脹土吸水膨脹穩(wěn)定后的變形量。

3.7

線縮率

天然濕度下的環(huán)刀土樣烘干或風干后，其高度減少值與原高度之比的百分率。

3.8

收縮系數(shù)

環(huán)刀土樣在直線收縮階段含水率每減少1%時的豎向線縮率。

3.9

收縮變形量

膨脹土失水收縮穩(wěn)定后的變形量。

3.10

脹縮變形量

膨脹土吸水膨脹與失水收縮穩(wěn)定后的總變形量。

3.11

脹縮等級

膨脹土地基脹縮變形對低荷載建筑物或低層房屋影響程度的地基評價指標。

3.12

大氣影響深度

在自然氣候影響下，由降水、蒸發(fā)和溫度等因素引起地基土脹縮變形的有效深度。

3.13

大氣影響急劇層深度

大氣影響特別顯著的深度，一般0m～2m。

4基本規(guī)定

4.1一般規(guī)定

4.1.1膨脹土應根據(jù)場地的工程地質特征和土的自由膨脹率等工程特性指標綜合判定。必要時，還應

根據(jù)土的礦物成分、陽離子交換量等試驗驗證。進行礦物分析和化學分析時，應注重測定蒙脫石含量和

陽離子交換量，蒙脫石含量和陽離子交換量與土的自由膨脹率的相關性應按附錄A采用。

4.1.2膨脹土地區(qū)水利工程地質勘察可分為規(guī)劃階段、可行性研究階段、初步設計階段和施工詳圖設

計階段。對工程規(guī)模和等級較小且有工程經驗的地區(qū)，可簡化階段直接進行初步設計勘察；對地形、地

質條件復雜或有膨脹土變形可能引起的邊坡失穩(wěn)、建筑物破壞的地區(qū)，還應在施工詳圖設計階段進行專

門性勘察工作。各階段勘察工作應符合GB50021的規(guī)定。

4.2膨脹土的判別與分類

4.2.1膨脹土的判別分為初判和詳判：

a)初判應在地貌、成因類型的基礎上，根據(jù)現(xiàn)場土體顏色光澤、結構、脹縮變形、裂隙發(fā)育等

地質特征綜合判別；

b)詳判應充分結合場地的工程地質特征、膨脹土的工程特性指標，對場地膨脹土進行膨脹潛勢

分類、地基脹縮等級劃分及工程地質評價。

2

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4.2.2場地具有下列環(huán)境地質和工程地質特征，且土的自由膨脹率大于等于40%的黏性土，應初判為

膨脹土：

a)多出露于二級或二級以上的階地、山前和盆地邊緣的丘陵地帶。地形較平緩，無明顯自然陡

坎；

b)土質顆粒細膩，有滑感，土內常夾含鈣質結核和鐵錳質結核，呈零星分布，偶爾富集成層。

在自然狀態(tài)下，多呈堅硬或硬塑狀態(tài)，干時堅硬，遇水軟化；裂隙發(fā)育，常有光滑面和擦痕，

有的裂隙中充填有灰白、灰綠等雜色黏土；

c)土體結構呈棱形土塊常具有脹縮性，棱形土塊越小，脹縮性越強。土體內斜交裂隙越發(fā)育，

脹縮性越強。膨脹土體表層受大氣影響、風化營力被裂隙切割成散體結構；

d)在溝谷、庫岸、路塹、挖方邊坡上的膨脹土常見有淺層滑坡、地裂縫。新開挖的邊坡、坑（槽）

壁易發(fā)生坍塌等現(xiàn)象，旱季常出現(xiàn)剝落，雨季則出現(xiàn)表面滑塌；

e)膨脹土場地旱季常出現(xiàn)有地裂縫，長可達數(shù)十米；受損建筑物多呈“倒八字”、“X”或水平

裂縫，裂縫隨氣候變化而張開和閉合。

4.2.3根據(jù)地層年代、成因類型，膨脹土主要分為以下四類：

a)A類：第四系上更新統(tǒng)（Q3）沖湖積、沖洪積、坡洪積成因的粉質黏土，褐黃、褐色、棕黃色；

分布在山前傾斜平原、坡洪積裙及二級階地；

b)B類：第四系中更新統(tǒng)（Q2）沖洪積、坡洪積成因的粉質黏土、黏土，棕黃、棕紅色、棕褐色，

常夾雜有灰白、灰綠色條帶或斑塊；分布于丘陵、盆地邊緣、崗地和山前沖洪積、坡洪積裙

及二級階地；

c)C類：第四系下更新統(tǒng)（Q1）湖相沉積和冰水沉積黏土，棕紅色、紫紅、灰綠色，地表一般出

露較少；

d)D類：新近系（N）、古近系（E）濱湖相、河湖相，黏土巖、泥灰?guī)r成巖差、易風化，棕黃、

棕紅、紫紅、灰綠、灰白色及以上組合的雜色，常夾雜有灰白、灰綠色條帶或斑塊；分布于

軟巖丘陵、崗地。

4.2.4膨脹土詳判包括膨脹潛勢分類和地基脹縮等級劃分，應符合附錄B的規(guī)定：

a)膨脹潛勢分類應結合施工開挖現(xiàn)場，根據(jù)巖性、顏色、結構、裂隙特征、裂隙發(fā)育密度、失

水干裂、崩解特征等按附錄B中的表B.1進行現(xiàn)場快速判別；

b)膨脹土的膨脹潛勢應根據(jù)自由膨脹率按附錄B中的表B.2分類；

c)膨脹土地基應根據(jù)地基脹縮變形對水工建筑物的影響程度進行評價，地基的脹縮等級應根據(jù)

地基分級變形量按附錄B中的表B.3分級。

4.3規(guī)劃階段

4.3.1規(guī)劃階段勘察，除符合GB50112規(guī)定外，以收集資料和工程地質調查為主，了解規(guī)劃場地內有

無膨脹土的分布。

4.3.2規(guī)劃階段勘察應了解膨脹土的分布，結合規(guī)劃選址，分析擬建場址的穩(wěn)定性和適宜性。勘察應

包括下列內容：

a)了解工程區(qū)的區(qū)域地質，了解原始地貌條件，劃分地貌單元；

b)了解當?shù)氐臍庀筚Y料和水文地質條件；

c)調查場地內有無滑坡、地裂縫、小沖溝等地質作用；

d)調查當?shù)毓こ探涷灪徒ㄖ锸褂脿顩r，了解開裂破壞的建筑物的損壞特點和原因。

4.4可行性研究

3

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4.4.1可行性研究階段勘察，除符合GB50487規(guī)定外，還應以工程地質測繪、調查為主，配合工程地

質鉆探或井（坑、槽）探，采取適量具有代表性的原狀土樣和擾動土樣，分別進行物理力學性試驗、膨

脹力試驗、自由膨脹率試驗，初步判定場地內有無膨脹土及其膨脹潛勢。

4.4.2可行性研究階段勘察應初步查明膨脹土的分布及工程特性，結合工程布置，對擬建場址的穩(wěn)定

性和適宜性作出初步評價?？辈鞈ㄏ铝袃热荩?/p>

a)搜集和分析區(qū)域地質資料，包括土的地質年代、成因類型、沉積環(huán)境、地形形態(tài)、地層結構、

巖土特性、水文地質條件，劃分地貌單元；

b)收集當?shù)氐臍庀筚Y料，包括降水量、蒸發(fā)力、干旱和降水持續(xù)時間以及氣溫、地溫等，初步

分析其變化特點；

c)調查場地內有無淺層滑坡、地裂縫、小沖溝等物理地質現(xiàn)象，初步查明其性質、特征、分布

規(guī)律及發(fā)育情況，評價其危害程度；

d)調查地表水集聚、排泄情況，以及地下水類型、水位及其變化幅度；

e)調查當?shù)毓こ探涷灪徒ㄖ锏氖褂脿顩r，對已開裂破壞的建筑物的損壞特點和原因進行研究

分析；

f)初步預估擬建工程在施工和使用過程中對環(huán)境地質的影響；

g)釆取原狀土樣進行室內基本物理力學性質試驗、膨脹力試驗、自由膨脹率試驗，初步查明場

地膨脹土的物理力學性質及其膨脹潛勢。

4.4.3可行性研究階段原位測試、取樣、試驗、勘探點布置及深度應符合GB50487、SL386和

SL/T291的規(guī)定。

4.5初步設計

4.5.1初步設計階段勘察應查明膨脹土層分布及其物理力學性質，確定膨脹土類型、膨脹潛勢和地基

脹縮等級，進行場地的穩(wěn)定性和地質條件評價，為水工建筑物總布置、主要建筑物地基基礎方案、邊坡

防護和失穩(wěn)預防措施、以及不良地質作用的防治提供資料和建議。

4.5.2初步設計階段勘察應著重對膨脹土的變形和強度特征作出工程地質評價，勘察應包括下列內容：

a)當工程地質條件復雜且已有資料不滿足設計要求時，應進行工程地質測繪，所用比例尺應采

用1:2000～1:1000。工程地質測繪應符合SL/T299的規(guī)定；

b)查明膨脹土場地內滑坡、地裂等物理地質現(xiàn)象，并評價其危害程度；

c)查明膨脹土的顆粒組成、化學成分，黏土礦物成分及土體膨脹性的各向異性程度；

d)利用探井（坑、槽）、鉆孔查明膨脹土體中裂隙產狀、密度、長度、張開度、充填物、地下

水在裂隙中的賦存滲流活動；

e)查明膨脹土場地地下水的類型、水位及其變化幅度，大氣影響帶土層中含水率的變化規(guī)律。

預估地下水位季節(jié)性變化幅度和對地基土脹縮性、強度等性能的影響；

f)釆取原狀土樣進行室內基本物理力學性質試驗、收縮試驗、膨脹力試驗和50kPa壓力下的膨

脹率試驗，判定有無膨脹土及其膨脹潛勢，查明場地膨脹土的物理力學性質及地基脹縮等級。

4.5.3初步設計階段原位測試、取樣、試驗、勘探點的布置及深度應符合GB50487、SL386、SL/T291

的規(guī)定和下列要求：

a)在地形變化、地貌單元交接處和地層巖性差異較大處，均應布置勘探點；

b)勘探點間距以查明場區(qū)膨脹土的分布范圍、厚度和均勻性為準，間距30m～50m。在基巖埋深

小于當?shù)卮髿庥绊懮疃惹覍用嫫鸱^大的地段、滑坡地段應適當加密勘探點；

c)勘探點深度，除應滿足基礎埋深和附加應力的影響深度外，還應超過大氣影響深度，且控制

性勘探點深度不應小于8m，一般性勘探點不應小于5m。

4.6施工詳圖設計

4

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4.6.1施工詳圖設計階段工程地質勘察應在初步設計階段基礎上復核、檢驗前期勘察的地質資料與結

論，進行施工地質工作為施工詳圖設計、信息化設計、膨脹土處理、竣工驗收等提供工程地質資料。施

工地質工作應符合SL/T313的規(guī)定。

4.6.2施工詳圖設計階段工程地質勘察應包括下列內容：

a)進行施工地質編錄、測繪和地質巡視；

b)收集、分析、整理施工開挖所揭露的地質條件，檢驗前期勘察成果，必要時，進一步復核、

校核、修正巖土物理力學參數(shù)；

c)結合土體裂隙的發(fā)育程度，裂隙的優(yōu)勢結構面方向，復核渠道及建筑物土巖體的膨脹性及膨

脹等級，分析對渠坡穩(wěn)定性的影響；

d)收集設計資料，了解設計意圖，針對設計方案及膨脹土巖特性提出處理建議；

e)復核渠道地下水位，進一步校核水文地質參數(shù)，針對設計滲控方案提出處理建議；

f)對可能出現(xiàn)的不良工程地質問題及時進行預測和預報，對已揭露的不良工程地質問題的處理

措施提出建議；

g)對膨脹土脹縮變形破壞、滑坡地段提出監(jiān)測及專項勘察建議；

h)參與和地質有關的工程驗收；

i)編制工程竣工施工地質報告。

4.6.3施工詳圖設計階段工程地質勘察應編制施工地質工作技術要求，進行地質巡視、地質觀測、取

樣、試驗及專項勘察、地質編錄，編發(fā)施工地質簡報，對膨脹土處理措施提出建議。

5地質測繪與調查、勘探和測試

5.1一般規(guī)定

5.1.1膨脹土場地工程地質測繪和調查的內容應根據(jù)勘察階段和地形、地貌復雜程度綜合確定，測繪

和調查的成果應作為勘察綱要編制和工程地質評價的基本資料。

5.1.2井（坑、槽）探、鉆探、取樣、原位測試和室內試驗的適用范圍、方法和有關要求，應與膨脹

土工程特點相適應。

5.1.3膨脹土場地鉆探時禁止向孔內注水，取原狀土樣的鉆孔禁止采用振動、沖擊鉆進，土試樣應保

持天然濕度和天然結構；鉆孔結束后，除水文地質觀測孔外，均應回填封孔。

5.2工程地質測繪與調查

5.2.1工程地質測繪與調查應包括下列內容：

a)調查微地貌、地形形態(tài)及其演變特征，劃分地貌單元，查明天然斜坡是否有脹縮剝落現(xiàn)象；

b)收集當?shù)氐臍庀筚Y料，包括降水量、蒸發(fā)力、干旱和降水過程以及氣溫、地溫等，了解其變

化特點；

c)調查場地內土巖膨脹引起的淺層滑坡、地裂縫、小沖溝等物理地質現(xiàn)象，初步查明其性質、

特征、分布規(guī)律及發(fā)育情況；

d)調查膨脹土的地質年代、成因類型、沉積環(huán)境、地層結構、土巖體膨脹性的各向異性的程度；

e)結合沖溝露頭、邊坡、溝塹、探井（坑、槽），調查編錄膨脹土體裂隙發(fā)育的分布規(guī)律；

f)調查地表水集聚、排泄情況，以及地下水類型、水位及其變化幅度；大氣影響帶內含水率的

變化規(guī)律；

g)調查當?shù)毓こ探涷灪徒ㄖ锸褂脿顩r、建筑物結構類型、基礎形式和埋深，建筑物的損壞部

位，破裂機制及脹縮活動帶的空間展布規(guī)律；

h)調查當?shù)靥烊患叭斯ぶ脖坏姆植己凸喔确绞健?/p>

5

DB41/T2193—2021

5.2.2膨脹土場地工程地質測繪與調查的比例尺應符合下列規(guī)定：

a)可行性研究階段可選用1:5000～1:2000；

b)初步設計階段可選用1:2000～1:1000；

c)條件復雜時，比例尺適當放大；對工程有重要影響的地質單元體，采用擴大比例尺表示。

5.3勘探、取樣與原位測試

5.3.1根據(jù)地層、勘探深度及場地現(xiàn)狀，分別采用鉆探、井（坑、槽）探等勘探方法。

5.3.2取樣應符合下列規(guī)定：

a)采取原狀土樣應去除腐殖質土，從地表下1m處開始，在地表下1m至大氣影響深度內，每米

取土樣一件；土層有明顯變化處，應增加取土數(shù)量；大氣影響深度以下，取土間距可為l.5m～

2.0m；

b)取土試樣鉆孔的數(shù)量不應少于鉆孔總數(shù)的1/2，探井應采?、窦壴瓲顦印Ｌ骄?、槽）應詳

細編錄膨脹土顏色、節(jié)理裂隙、結構特征等，并應繪制編錄圖。

5.3.3巖土試樣的采取方法應結合地層條件、巖土試驗技術要求和地區(qū)經驗綜合確定。

5.3.4鉆探時，不得向孔內注水。應采取可靠方法量測地下水位。

5.3.5原位測試方法應根據(jù)巖土條件、設計對參數(shù)的需要和測試方法的適用性等因素綜合確定。

5.3.6原位測試成果應與室內試驗及當?shù)毓こ探涷灥冉Y合使用，并應進行綜合分析。對重要的工程，

應與工程反算參數(shù)作對比，檢驗其可靠性。

5.3.7鉆孔、探井（坑、槽）作業(yè)完成后應及時、妥善回填并有相應記錄，回填方法、材料和過程應

滿足工程施工和工程正常運行需要，避免對工程施工和工程正常運行造成危害。

5.3.8結合地質測繪、鉆孔、探井（坑、槽）查明膨脹土地下水的賦存條件、地下水分布及動態(tài)特征、

膨脹土的滲透特性，提出地下水滲控建議。

5.4室內試驗

膨脹土室內試驗應符合GB/T50123和下列要求：

a)一般應包括常規(guī)物理力學指標、自由膨脹率、一定壓力下的膨脹率、膨脹力、收縮系數(shù)等工

程特性指標，必要時可測定蒙脫石含量和陽離子含量，進行三軸剪切試驗、殘余強度試驗等；

b)計算在荷載作用下的地基膨脹量時，應測定土樣在自重與附加壓力之和作用下的膨脹率；

c)對各向異性的膨脹土，應測定其不同方向的膨脹率、膨脹力和收縮系數(shù)；

d)重要的和有特殊要求的工程場地，應進行現(xiàn)場浸水載荷試驗、剪切試驗或旁壓試驗。

6工程地質評價

6.1—般規(guī)定

6.1.1膨脹土勘察應收集和分析工程區(qū)的工程地質、水文地質和地震等資料，對場地的歷史進行調查，

分析工程區(qū)邊坡、地基當前的穩(wěn)定性現(xiàn)狀和人類活動對工程區(qū)穩(wěn)定的影響。

6.1.2應根據(jù)地形地貌、工程地質條件以及工程布置方案等，分區(qū)段分析評價邊坡、地基的穩(wěn)定性，

論證治理、加固的必要性。

6.1.3對于大型水利工程中地質條件復雜、穩(wěn)定性較差且對工程安全有影響的膨脹土邊坡，應在勘察

初期即開始進行變形和地下水監(jiān)測。

6.2工程特性指標

6.2.1自由膨脹率試驗應符合GB/T50123的規(guī)定。膨脹土的自由膨脹率應按式（1）計算：

6

DB41/T2193—2021

?????0

???=×100···············································（1）

?0

式中：

???——自由膨脹率，%；

???——土樣在水中膨脹穩(wěn)定后的體積，單位為毫升（mL）；

?0——土樣初始體積，即量土杯體積，單位為毫升（mL）。

6.2.2膨脹率試驗應符合GB/T50123的規(guī)定。某級荷載下膨脹土的膨脹率應按式（2）計算：

??1???2

???=×100··············································（2）

?0

式中：

???——壓力p作用下的膨脹率，%；

??1——壓力p作用下變形穩(wěn)定后的量表讀數(shù)，單位為毫米（mm）；

??2——壓力p作用下膨脹穩(wěn)定后的量表讀數(shù)，單位為毫米（mm）；

?0——試樣初始高度，單位為毫米（mm）。

6.2.3膨脹力試驗應符合GB/T50123的規(guī)定。

6.2.4收縮系數(shù)試驗應符合GB/T50123的規(guī)定。膨脹土的收縮系數(shù)應按式（3）計算：

??

?=??·····················································（3）

?Δ?

式中：

??——收縮系數(shù)；

????——收縮曲線上第Ⅰ階段2點線縮率之差，%；

Δ?——相應于????兩點含水率之差，%。

6.2.5膨脹土場地除提供相關設計參數(shù)外，還應提供地基濕度系數(shù)、大氣影響深度和大氣影響急劇層

深度。

6.2.6地基承載力特征值可由載荷試驗或其他原位測試、結合工程實踐經驗等方法綜合確定，并應符

合下列要求：

a)荷載較大的重要建筑物應采用附錄C現(xiàn)場浸水載荷試驗確定；

b)一般建（構）筑物或工程設施的地基承載力應根據(jù)飽和狀態(tài)下三軸不固結不排水剪切（UU）

試驗結果計算；

c)已有大量試驗資料和工程經驗的地區(qū)，可按當?shù)亟涷灤_定。

6.2.7在分析膨脹土穩(wěn)定性計算采用的膨脹土體的抗剪強度指標應充分考慮膨脹土體試樣的結構、尺

寸效應、剪切面與土體裂隙的契合關系，并應考慮以下下列因素：

a)位于不同分帶區(qū)域內膨脹土土體試驗強度、地層層面、裂隙面的抗剪強度；

b)膨脹土內的長大裂隙、一般裂隙密度組合效應；

c)工程運行期間長期浸水或干濕交替環(huán)境的影響。

6.2.8確定膨脹土體的抗剪強度應按下列要求進行：

a)表面風化層應采用干濕循環(huán)試驗確定；

b)地下水位以上或坡面及時封閉、無雨水、無地表水滲入，應采用非浸水條件下的直剪儀慢剪

試驗確定；

c)地下水位以下或坡面無封閉、有雨水、地表水滲入，應采用浸水條件下的直剪儀慢剪試驗確

定；

d)裂隙面強度應采用無側限抗壓強度試驗或直剪儀裂面重合剪試驗確定；

e)滑動面、控制性結構面的抗剪強度參數(shù)采用殘余剪確定。

7

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6.2.9附錄D給出了膨脹土邊坡穩(wěn)定分析的參數(shù)取值方法。

6.3場地與地基評價

6.3.1場地評價應查明地形地貌條件、膨脹土的分布，并應根據(jù)工程地質特征及土的膨脹潛勢和地基

脹縮等級等指標，對邊坡、建筑場地進行綜合評價，對工程地質、土的膨脹潛勢和地基脹縮等級進行分

區(qū)。

6.3.2建筑場地的分類應符合下列要求：

a)地形坡度小于5°，或地形坡度為5°～14°且距坡肩水平距離大于10m的坡頂?shù)貛?，應為?/p>

坦場地；

b)地形坡度大于等于5°，或地形坡度小于5°且同一建筑物范圍內局部地形高差大于lm的場

地，應為坡地場地。

6.3.3膨脹土邊坡破壞形式主要有淺表層脹縮變形（土溜、土爬）破壞和結構面控制的較深層膨脹土

滑動破壞。

6.3.4膨脹土邊坡和坡地場地上的建筑物地基穩(wěn)定性，應按下列規(guī)定進行驗算：

a)分布有中強膨脹土、穩(wěn)定性受結構面控制的邊坡應采用折線滑動法驗算；弱膨脹土邊坡中無

長大結構面且土質較均勻時，可按圓弧滑動法驗算；

b)土層較薄，土層與巖層間存在軟弱層（帶）時，應取軟弱層面為滑動面進行驗算；

c)層狀構造的膨脹土，層面與坡面斜交，且交角小于45°時，應驗算層面的穩(wěn)定性；

d)具有脹縮裂縫和地裂縫的膨脹土邊坡，應進行沿裂縫滑動的驗算。

6.3.5膨脹土地基穩(wěn)定性和邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)應符合SL386的規(guī)定。驗算時，應計算建筑物和堆料

的荷載、水平膨脹力，并應根據(jù)試驗數(shù)據(jù)或當?shù)亟涷炗嫾跋髌滦逗蓱︶尫?、土體吸水膨脹后強度衰減

的影響。

6.3.6平坦場地上的建筑物，以基礎埋深為主要防治措施時，基礎最小埋深不應小于大氣影響急劇層

深度；對于坡地，可按6.3.7確定；建筑物對變形有特殊要求時，應通過地基脹縮變形計算確定，必要

時，還應采取其他措施。

6.3.7當坡地坡角為5°～14°,基礎外邊緣至坡肩的水平距離為5m～10m時，基礎埋深按式（4）和

圖1確定：

?=0.45??+(10???)tan?+0.30····································（4）

式中：

?——基礎埋置深度，單位為米（m）；

??——大氣影響深度，單位為米（m）；

?——設計斜坡坡角，單位為度（°）；

??——基礎外邊緣至坡肩的水平距離，單位為米（m）。

圖1坡地上基礎埋深示意圖

6.3.8膨脹土地基變形量，按下列變形特征分別計算，膨脹變形計算深度見圖2：

8

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a)場地天然地表下1m處土的含水率等于或接近最小值或地面有覆蓋且無蒸發(fā)可能,以及建筑物

在使用期間，經常有水浸濕的地基，可按膨脹變形量計算；

b)場地天然地表下1m處土的含水率大于1.2倍塑限含水率或直接受高溫作用的地基，按收縮變

形量計算；

c)其他情況下按脹縮變形量計算。

標引序號說明：

1——自重壓力曲線；

2——附加壓力曲線。

圖2地基土的膨脹變形計算示意圖

6.3.9地基土的膨脹變形量應按式（5）計算：

?

??=??∑??=1?????????··············································（5）

式中：

??——地基土的膨脹變形量，單位為毫米（mm）；

??——計算膨脹變形量的經驗系數(shù)，應根據(jù)當?shù)亟涷灤_定，無可依據(jù)經驗時，低荷載建筑物和三

層及三層以下建筑物可采用0.6；

?????——基礎底面下第i層土在平均自重壓力與對應于荷載效應準永久組合時的平均附加壓力之和

作用下的膨脹率（用小數(shù)計），由室內試驗確定；

???——第i層土的計算厚度，單位為毫米（mm）；

?——基礎底面至計算深度內所劃分的土層數(shù)，膨脹變形計算深度，應根據(jù)大氣影響深度確定，

有浸水可能時可按浸水影響深度確定。

6.3.10地基土的收縮變形量應按式（6）計算：

?

??=??∑??=1?????Δ???????···········································（6）

式中：

??——地基土的收縮變形量，單位為毫米（mm）；

??——計算收縮變形量的經驗系數(shù)，應根據(jù)當?shù)亟涷灤_定，無可依據(jù)經驗時，低荷載建筑物和

三層及三層以下建筑物可采用0.8；

????——基礎底面下第i層土的收縮系數(shù)，由室內試驗確定；

9

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Δ???——地基土收縮過程中，第i層土可能發(fā)生的含水率變化平均值（以小數(shù)表示），按式（7）、

式（8）計算；

?——基礎底面至計算深度內所劃分的土層數(shù)，收縮變形計算深度Zsn，應根據(jù)大氣影響深度

確定；當有熱源影響時，可按熱源影響深度確定；在計算深度內有穩(wěn)定地下水位時，

可計算至水位以上3m。

6.3.11收縮變形計算深度內各土層的含水率變化值（圖3a），應按式（7）、式（8）計算。地表下

4m深度內存在不透水基巖時，可假定含水率變化值為常數(shù)（圖3b）：

a)一般情況b)地表下4m深度內存在不透水基巖

圖3地基土收縮變形含水率變化示意圖

???1

????=??1?(??1?0.01)······································（7）

????1

??1=?1?????···············································（8）

式中：

????——第i層土的含水率變化值（以小數(shù)表示）；

??1——地表下1m處土的含水率變化值（以小數(shù)表示）；

?1——地表下1m處土的天然含水率（以小數(shù)表示）；

??——地表下1m處土的塑限（以小數(shù)表示）；

??——土的濕度系數(shù)，在自然氣候影響下，地表下1m處土層含水率可能達到的最小值與其塑限

之比。

6.3.12土的濕度系數(shù)應根據(jù)當?shù)?0年以上土的含水率變化確定，無資料時，可根據(jù)當?shù)赜嘘P氣象資

料按式（9）計算：

??=1.152?0.726??0.00107?·····································（9）

式中：

a——當?shù)?月至次年2月的月份蒸發(fā)力之和與全年蒸發(fā)力之比值（月平均氣溫小于0℃的月份不

統(tǒng)計在內）；

c——全年中干燥度大于1.0且月平均氣溫大于0℃月份的蒸發(fā)力與降水量差值之總和，單位為毫

米（mm），干燥度為蒸發(fā)力與降水量之比值。

6.3.13大氣影響深度應由各氣候區(qū)土的深層變形觀測或含水率觀測及地溫觀測資料確定；無資料時，

宜采用表4。

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表4大氣影響深度

單位為米

土的濕度系數(shù)??大氣影響深度da

0.65.0

0.74.0

0.83.5

0.93.0

6.3.14大氣影響急劇層深度，可按表4中的大氣影響深度值乘以0.45采用。

6.3.15地基土的脹縮變形量應按式（10）計算：

?

???=???∑??=1(?????+?????Δ???)???···································（10）

式中：

???——地基土的脹縮變形量，單位為毫米（mm）；

???——計算脹縮變形量的經驗系數(shù)，宜根據(jù)當?shù)亟涷灤_定，無可依據(jù)經驗時，低荷載建筑物和三

層及三層以下可取0.7。

6.3.16應對建（構）筑物、工程設施、邊坡等的變形、巖土的含水率變化及氣候等環(huán)境條件變異的監(jiān)

測提出建議。

6.4膨脹土變形破壞模式與處理措施建議

6.4.1根據(jù)大量的野外調查并結合膨脹土變形機理，將膨脹土邊坡的變形破壞模式分為四種：

a)淺表層變形破壞，深度一般1m～2m，包括淺表層膨脹土蠕動變形破壞；

b)結構面控制型滑坡，滑動破壞深度一般3m～20m；

c)坍塌，從成因角度分為坡腳浸水誘發(fā)型、坡腳開挖誘發(fā)型、塊體失穩(wěn)型三種；

d)干裂崩解剝蝕，膨脹土在失水干裂、降水吸水崩解作用下，土體結構破壞，土塊尺寸減小，

坡面流水沖蝕破壞。

6.4.2膨脹土地基治理或處理措施可根據(jù)地基土的脹縮等級、地方材料和施工工藝的可行性等進行技

術經濟比較，采用預留保護層、換土、土性改良、封閉保濕等方法，亦可采用支擋、樁基礎等工程措施。

6.4.3膨脹土邊坡的處理措施，應結合膨脹土邊坡的破壞機理，根據(jù)破壞類型、規(guī)模、工程的重要性

及邊坡失穩(wěn)帶來的危害性，處理措施的有效性、適用性、施工的難易程度、工期、造價等因素綜合比較

確定。

7施工地質

7.1一般規(guī)定

7.1.1調查邊坡的地層結構、高度、坡度以及與微地貌的關系；詳細記錄滑坡體、錯落體、崩塌體、

邊坡滲水、底板滲水或涌水等物理地質現(xiàn)象及其分布范圍，分析邊坡失穩(wěn)的原因和機理。記錄邊坡保護

和處理方法及過程，觀察坡面土體變化。

7.1.2在初步設計階段勘察成果基礎上，根據(jù)開挖揭露的地質條件，復核邊坡和建筑物地基土體的膨

脹等級，復核膨脹土體物理力學參數(shù)。

7.1.3重點查明膨脹土裂隙及軟弱結構面、軟弱夾層的類型、產狀、分布、發(fā)育程度、延伸和閉合情

況、充填狀況、組合關系、力學性質、與臨空面的關系。分析潛在滑面的分布位置，預測邊坡穩(wěn)定性，

提出膨脹土巖處理建議。

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7.1.4復核地下水分布、活動狀態(tài)、水質變化等，分析地下水對邊坡的軟化和潛蝕作用等，基坑積水

情況及其對膨脹土地基強度的影響，對滲控設計提出建議。

7.2地質巡視與觀測

7.2.1邊坡地質巡視內容應包括基本地質條件，并應側重以下幾個方面：

a)施工開挖進度，形象進度、施工程序、方法、工藝及其對邊坡穩(wěn)定的影響；邊坡臨時及永久

處理措施的實施情況；膨脹土巖邊坡坡面防護、防水情況，地表水的分布及排水溝的開挖及

臨時截流溝情況；

b)第四系土層的性狀、分布情況及變化趨勢，不同土層界面的位置及特征；特別是砂層、卵石

層和新近系砂礫巖層的密實情況、含泥量、膠結情況、干濕狀態(tài)、滲透性，強透水層與膨脹

土巖互層情況、膨脹土巖的滲水分布范圍等；

c)膨脹土裂隙發(fā)育程度、復核邊坡土巖體的膨脹等級，了解膨脹土巖換填厚度、分析工程處理

措施的合理性；結構面的組合特征及其與邊坡坡面的關系，特別是順坡向長大結構面的展布，

分析判斷邊坡可能失穩(wěn)的部位及規(guī)模；

d)地下水的出露位置、出露形式、流量及流土等滲透變形情況，地下水出露部位與微地貌的關

系，暴雨、久雨、凍融對地下水動態(tài)和邊坡穩(wěn)定的影響；

e)邊坡土體含水率的變化、滲透性和外滲條件，滲水對土體膨脹、凍脹及對邊坡穩(wěn)定的影響；

f)邊坡出現(xiàn)裂縫的位置，展布特征及變形、失穩(wěn)情況，與地下水及微地貌的關系、與土體膨脹

性及裂隙發(fā)育程度的關系，地表水對坡面的沖刷情況。

7.2.2建筑物施工地質巡視包括基本地質條件，并應側重以下幾個方面：

a)施工方法、工藝對建基面膨脹土的影響，地基土體現(xiàn)場測試情況及地基處理措施的實施情況；

b)基坑積水情況及其對膨脹土地基強度的影響；

c)地基的滲透性和外滲邊界條件；

d)基坑涌水量及水位，地下水的出露位置、流量和水質，流土等滲透變形情況。

7.2.3施工期間應進行下列地質觀測：

a)開挖后邊坡膨脹土風化及崩解現(xiàn)象，對膨脹土滑坡提出滑坡監(jiān)測建議；

b)地基土巖體及邊坡滑坡、坍塌、隆起鼓包、蠕滑、回彈、開裂等現(xiàn)象；易風化、易崩解土巖

體變化情況，軟弱層（帶）滲水惡化現(xiàn)象；

c)地表水、地下水活動情況（水位、水量、氣味、渾濁度），地基中的管涌、流土；

d)坡面出水點或滲水點的流量、水溫、渾濁度，土體含水率的變化；

e)前期地質勘察布置的長期觀測孔水位變化情況；

f)其他異常情況。

7.2.4施工期地質觀測遇到下列情況應增加觀測頻度：

a)邊坡變形加?。?/p>

b)非正常開挖之后；

c)雨季、洪水期、融雪解凍季節(jié)；

d)渠道輸水、退水；

e)圍堰攔洪擋水；

f)河水快速上升和下降期間。

7.3地質編錄

7.3.1地質編錄內容及要求：

a)施工地質編錄與測繪，應根據(jù)工程開挖面形態(tài)、施工進度，隨開挖順序進行；

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b)開挖面所在地段的地形地貌，開挖面的形態(tài)、位置、高程；勘探孔、取樣點、試驗點、監(jiān)測

點的位置；

c)土的成因類型、形成年代，分層名稱、土層特性、層理，分層厚度及分布，特別是有長大裂

隙分布的膨脹土層分布情況、膨脹性相對較強的巖土夾層分布情況、不同膨脹等級巖土界面；

生物洞穴、人工洞穴、古文化層的位置及范圍，植物根系的深度及密度；

d)膨脹土的膨脹等級進行現(xiàn)場判別，對膨脹土的長大裂隙進行編錄，判定土體膨脹等級和邊坡

穩(wěn)定性，必要時取樣進行膨脹等級的室內試驗；對膨脹等級與前期劃定的膨脹等級有出入的

工程地質段以及邊坡穩(wěn)定性較差的地段，及時與設計及監(jiān)理溝通；

e)地下水賦存條件，附近水體分布情況、開挖面滲水的位置、流量及流土等滲透變形的范圍、

破壞程度；

f)邊坡變形、失穩(wěn)的類型，位置、幾何邊界和體積，裂縫出露的位置、形態(tài)規(guī)模、發(fā)展情況；

滑坡體的類型、滑面形態(tài)、形成條件、失穩(wěn)原因、位置、坡比、坡高、巖性以及土巖的膨脹

性、裂隙發(fā)育情況，開挖過程、滑動時間、保護措施，裂縫出露的位置、形態(tài)、規(guī)模、發(fā)展

情況，滑坡的水文地質環(huán)境；

g)開挖、減載，開挖面保護、支擋、截排水、植被保護等處理措施實施情況，調查坡頂截水溝

的防滲與通暢情況，觀察記錄基坑積水與排水情況、基坑底板降水措施及效果。

7.3.2地質編錄應對下列地質現(xiàn)象和地段進行攝影或錄像：

a)對工程有影響的各類不利地質體和地質現(xiàn)象；

b)各種地質問題及施工缺陷的處理情況；

c)建筑物區(qū)地貌形態(tài)、開挖形態(tài)、編錄塊（段）的全貌。

7.4取樣、試驗與專項勘察

7.4.1工程邊坡或基坑開挖期間可根據(jù)需要采集代表性的土（巖）標本，不易確定膨脹等級的膨脹土、

地基持力層以及控制邊坡穩(wěn)定的軟弱層（帶）物質等，保存?zhèn)洳椤?/p>

7.4.2控制邊坡穩(wěn)定的新揭露的結構面或受施工影響性狀惡化的軟弱結構面、受水浸泡的膨脹土地基，

應進行現(xiàn)場原位測試或采樣進行室內物理力學性質、膨脹性試驗，核實地基和邊坡的物理力學參數(shù)及地

基承載力。

7.4.3施工期間遇到下列情況時，應提出專項勘察的建議：

a)設計方案發(fā)生變更需要復核；

b)施工引發(fā)較嚴重的環(huán)境地質問題需要查明；

c)開挖面發(fā)生較大規(guī)模的地基變形、滲透變形、抗滑穩(wěn)定、邊坡失穩(wěn)問題等，其范圍和危害性

需要查明；

d)遇特殊地質體或地質條件出現(xiàn)重大變化。

7.5地質預報與建議

7.5.1地質預報應包括下列內容：

a)與原設計所依據(jù)的地質資料和結論有較大出入的工程地質條件和問題；

b)開挖面可能變形和失穩(wěn)的范圍、形式、規(guī)模、邊界、控制因素、發(fā)展趨勢和危害程度及其穩(wěn)

定性；

c)綜合分析前期勘察及施工地質成果，提出修改設計和優(yōu)化地基處理的建議。

7.5.2當邊坡出現(xiàn)下列現(xiàn)象時，應對現(xiàn)象產生的原因、性質和可能的危害做出分析判斷，并及時進行

預報：

a)底板附近分布強膨脹土；

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b)邊坡或底板附近分布不同巖性界面或不同膨脹等級巖土界面；

c)坡面揭露長大緩傾角裂隙或緩傾角裂隙密集帶；

d)坡面分布地下水集中滲流帶，地下水出露點及流量突變，出現(xiàn)新的出露點，水質由清變渾，

出現(xiàn)管涌、流土等滲透變形破壞現(xiàn)象；

e)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常；邊坡不斷出現(xiàn)小滑坡、小塌方、掉塊、傾倒等現(xiàn)象，且有加劇趨勢；

f)邊坡上出現(xiàn)裂縫或沉陷，下部隆起、脹裂；坡面開裂、原有裂縫加寬；坡面水沿裂隙很快漏

失，軟弱結構面濕度增加。

7.5.3處理措施建議應包括下列內容：

a)開挖、減載處理的位置、范圍、深度、體積和坡比；

b)擋墻、抗滑樁的位置、范圍和進入潛在滑面以下的深度；

c）置換或回填處理的位置、范圍和深度、厚度；

d）排水措施。

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附錄A

（規(guī)范性）

膨脹土自由膨脹率與蒙脫石含量、陽離子交換量的關系

表A.1規(guī)定了膨脹土的自由膨脹率與蒙脫石含量、陽離子交換量的關系。

表A.1膨脹土自由膨脹率與蒙脫石含量、陽離子交換量的關系

+

自由膨脹率δef蒙脫石含量陽離子交換量CEC（NH4）

膨脹潛勢

%%mmol/kg土

40≤δef＜657～14170～260弱

65≤δef＜9014～22260～340中

δef≥90＞22＞340強

注：蒙脫石含量為干土全重含量的百分數(shù)，采用次甲基藍吸附法測定；對不含碳酸鹽的土樣，采用醋酸銨法測定其陽

離子交換量；對含碳酸鹽的土樣，采用氯化銨—醋酸銨法測定其陽離子交換量。

B

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附錄B

（規(guī)范性）

膨脹潛勢分類和地基脹縮等級劃分

B.1表B.1規(guī)定了膨脹潛勢現(xiàn)場快速判別方法。

表B.1膨脹潛勢現(xiàn)場快速判別表

項目分項弱膨脹土中膨脹土強膨脹土

褐黃、褐色粉質黏黃色、黑褐色粉質黏土、

土體巖性、顏色、裂

土、粉質壤土，孔隙黏土。裂隙發(fā)育，充填灰

隙、孔隙發(fā)育特征、Q3—

發(fā)育，微裂隙發(fā)育，白色黏土，含鈣質結核，

結核分布特征

分布在河流二級階多分布在河間平原

地黃褐色、棕褐色粉棕黃色、黃色、褐黃色

質壤土、粉質黏土，粉質黏土、黏土，長大裂

棕黃色、灰白色黏土、

孔隙較發(fā)育，多分布隙較發(fā)育，裂隙表面光滑，

粉質黏土，裂隙中充填較

Q2在崗頂表層、崗坡洼裂隙面常充填青灰色黏土

多灰白、灰綠色黏土，長

地或黑色鐵錳質薄膜，夾大

大裂隙發(fā)育

小不一的鈣質結核或富集

土體巖性、顏色、層，多分布在崗頂下部

裂隙、孔隙發(fā)育特棕紅、黃色粉質壤棕紅色粉質黏土、黏土，灰綠色、紫紅色黏土夾

征、結核分布特征土，裂隙、孔隙較發(fā)長大裂隙發(fā)育，充填灰白灰白色黏土，長大裂隙發(fā)

Q1

育色黏土條帶，夾鈣質結核育，含鈣質結核

或成層分布

棕紅、棕黃色黏土灰白、灰綠、棕紅、淺灰白、灰綠、棕紅色黏

巖，灰白色泥灰?guī)r、棕黃色黏土巖、泥灰質黏土巖，長大裂隙及大裂隙

N、E

孔隙裂隙不發(fā)育，局土巖，大裂隙發(fā)育，裂隙極發(fā)育，裂隙面充填灰白

部含鈣質結核面光滑，局部含較多鈣質色黏粒，裂隙面光滑

大裂隙（延展長