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中国膨胀土的分布及其研究现状综述
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摘要：膨胀土是颗粒高度分散、成分以黏土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土。 因其吸水膨胀软化、失水收缩干裂的典型特性，给工程的设计施工和运营带来严重的安全隐患。从其被发现到现在，膨胀土在基础理论、试验方法、工程处理等方面的研究都取得了重大的成果和积累了丰富的经验。笔者对膨胀土近三十年来的研究现状作一概述，总结了膨胀土的成因与分布、组成与结构、判别与分类，重点叙述了膨胀土的工程性质，最后列出了几个膨胀土研究中的热点问题，代表人物及其突出贡献，以及膨胀土地区的具体工程问题及其处理方法。
关键词：膨胀土；蒙脱石；粘土矿物；工程性质；多裂隙；超固结性
1 引言
膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩干裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘土[1]。作为一种颗粒高分散、成分以粘土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的粘土，因其吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特性，工程界常称之为灾害性土，也有学者戏称其为“工程癌症”[2-4]。决定其膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等粘土矿物。
膨胀土的主要特征有
（1）膨胀土中的粘土矿物成分主要是由亲水性矿物组成的，而蒙脱石则是最典型的强亲水矿物，伊利石（水云母）具有中等亲水性，这两类粘土矿物都具有膨胀的微观结构。对湿度状态的变化特别敏感。
（2）吸水膨胀和失水收缩，这种变形是可逆的，即可以吸水膨胀、失水收缩，再吸水膨胀，失水收缩，并胀缩变形显著。
（3）吸水膨胀后强度降低，并有随之湿化崩解的现象；而失水收缩后的土强度增大，一般都较干硬，但常伴有裂隙产生。
（4）膨胀土一般具有高液限、低塑性以及塑性指数较高的特性，因为从土质分类与土的工程分类意义来讲，属于高塑型粘性土范畴。
（5）膨胀土的粒度组成中粘粒（＜2 μm）含量大于 30%，属液限大于 40%的高塑性和超固结性粘土。
根据膨胀土在不同地区主要表现出来的特性不同，这类粘土有不同的叫法，比如在干旱地区，这类土主要表现的是失水收缩，叫胀缩土，有的由于裂隙发展影响工程安全与稳定，叫裂土；也有根据土的产地、颜色和性质等命名，比如英国伦敦粘土、南非黑泥、印度黑棉
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土等。但在国际范围内公认命名为膨胀土（Expansive Soils），我国基本上叫膨胀土。
膨胀土在世界范围内分布广泛，已发现有膨胀土的国家和地区大约有40多个，就亚洲地区而言，主要集中在北纬10°以为到北纬45°之间的广阔区域，在我国，膨胀土特别发育，且存在的工程问题突出。
作为一种特殊粘土，其吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特性使膨胀土地区的各项建筑工程如房屋、铁路、公路、堤坝、机场、渠道等经常遭受巨大的破坏，造成严重的经济损失。
了解控制膨胀土工程特性的内在因素，探讨其胀缩机理，探讨膨胀土研究的新技术和新方法，研究膨胀土改良与加固新方法等问题是当下膨胀土工程研究的热点问题。本文主要对膨胀土的性质、全国分布和近30年来的研究现状做一个粗略的总结和归纳，为膨胀土研究和膨胀土地区的工程建设提供参考。
2 膨胀土的成因与全国分布
2.1 膨胀土的成因
膨胀土主要是由含有硅铝酸盐的岩石风化，经流水搬运或就地残积而成的产物。这包括沉积岩、火成岩和变质岩经日晒破碎，经流水动力搬运与分选，在重力作用下沉积而生成的流水建造膨胀土，或经风化破碎，未经搬运，在原地堆积演化发育而生成的残积成因膨胀土，或是混合型膨胀土。因而根据膨胀土形成类型，可以将膨胀土分成残积成因膨胀土，河流冲积成因膨胀土，湖积成因膨胀土，洪积成因膨胀土，冰水成因膨胀土，此外还有海相沉积膨胀土。
我国地域广阔，源于不同的地形地质和气候条件，膨胀土的成因类型多，这体现在不同地区的膨胀土的物质组成、结构和主要工程性质不一样。表2.1 收集了我国典型膨胀土地区的膨胀土成因类型及其与母岩的关系[5]。
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表2.1 我国膨胀土主要成因类型
从表中可以看出，我国膨胀土的成因多以冲击、湖积和混合成因为主，海相成因的较少，海相成因的膨胀土主要分布在沿海国家，这得益于其长大海岸线。 2.2 膨胀土的分布
在我国，膨胀土特别发育，分布区域主要集中在西南、西北、东北，黄河中下游地区，长江中下游地区和部分东南沿海地区。现已发现有膨胀土的地区有广东、广西、海南、云南、贵州、四川、新疆、甘肃、宁夏、吉林、辽宁、黑龙江、湖北、安徽、江苏、浙江、陕西、山西、河南、山东、河北、北京等20多个省、市、自治区，总面积在10万km2以上，在全国范围内的具体分布见图2.1
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图2.1 全国膨胀土分布图
由图2.1可以看出，我国膨胀土的分布主要集中在从云贵高原到华北平原之间的各大小平原之间的平原、盆地、河谷阶地、河间地块和丘陵地带，这源于我国特有的地形地质和广泛发育的水系。典型膨胀土分布地区的分布特征
（1）长江流域膨胀土的分布特征
长江中下游地区的膨胀土分布特征主要表现以下三点
1）膨胀土分布地域与区域地形地质条件相关，特别是地层的空间分布上表现明显。膨胀土多数呈零星分布，厚度也较薄。
2）膨胀土分布与地貌密切相关，长江流域绝大多数膨胀土集中分布在!级阶地以上、盆地及平原内部，例如成都平原、南（阳）襄（樊）盆地、汉中盆地、合肥阶地等地区，仅少数残积坡积膨胀土分布在低山丘陵剥蚀的地貌单元上。
3）膨胀土分布与气候有关，长江流域膨胀土主要集中在半干旱温热带气候地区。
（2）南水北调中线工程中，黄河流域膨胀土分布及野外特征如表2.2 所示
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