【摘 要】 介绍了膨胀土路基常见的病害和诱发原因，分析膨胀土路基在荷载作用下的沉降特点、沉降规律以及大气影响深度及工后沉降问题，提出了确定性分析和非确定性分析在路基边坡稳定性分析中的应用，对边坡的破坏特征、破坏机理以及风化特点进行简要介绍。
【关键词】 膨胀土 路基 边坡 胀缩性
0 引言
膨胀土从宏观上看具有颜色多样、自然坡脚、裂隙发育、土体成层性明显、粒度成分以粘结粒与粉粒为主。微观结构上决定了膨胀土的强度和渗透性，其粘土矿物颗粒较小，之间没有形成骨架联接。物理特性上塑性指数较大，天然含水量低于塑限。膨胀土最主要的特点就是膨胀与收缩性，当含水量增加，体积就会显著增大，比一般土体的膨胀性要明显很多，当含水量减小时，其体积就会收缩，出现裂缝，膨胀与收缩具有反复性与不可逆性。
造成膨胀土胀缩性的内因为矿物及化学成分的影响、土结构、土密度以及含水量的影响。外因上为附加荷载、气候条件、地形地貌、水文条件以及植被面积等。内因起到决定性作用，外因起到影响和制约。
1 膨胀土地区公路路基病害
膨胀土在没有发生胀缩时强度较高，容易被误认为良好的路基土，但在表层风化以及湿胀干缩作用下就会发生各种路基病害。膨胀路基常见的病害有：路堤与路堑边坡失稳、路基波浪形沉降、路基翻浆冒泥、路基渣囊以及路肩纵向开裂与坍塌等一系列病害。
1.1 路堤与路堑边坡失稳
膨胀土发生湿胀后，其抗剪强度会明显降低，如果压实不够，就会发生塌滑，形成塑状的局部溜塌，松散体造成的泥石流还会堵塞边沟和涵洞，淹埋路面，冲毁路基等。WwW.11665.COM病害具有潜伏性、多发生、在若干年后。
1.2 路基波浪形沉陷
膨胀土路基在风化和雨水的作用下会不同程度的造成土体涨缩效应的发生，由于含水量不均匀，形成波浪式的沉降变形，路堤越高，这种变形就越明显，沉降越大，直接影响行车的舒适性，给交通事故带来安全隐患。
1.3 路基翻浆冒泥
膨胀土路基如果不能及时的处理，在干湿循环以及车辆荷载作用下，表面会松弛渗水，强度降低，泥化现象严重，孔隙水压力增大将泥土挤入到粒料内，沿着裂缝与伸缩缝冒出，形成翻浆冒泥现象，还可能出现较大的路基沉陷和变形。
1.4 路基渣囊
基层内的粒料会随着泥化进入到土中，形成渣囊，破坏路面结构，并储存水分，成为深水通道，进一步加剧泥化现象。
1.5 路肩纵向开裂与坍塌
路肩部位变形要远大于堤身部位，因为其临空受到外界作用大，机械碾压时不容易控制。膨胀土路肩容易发生纵向开裂现象，虽然不会直接影响道路的安全行驶，但如不能及时修复会形成渗水通道，造成路肩的塌陷。
2 膨胀土路基的沉降特性
膨胀土路基的变形一方面为土体自重变形以及荷载作用变形，另一方面为涨缩变形。路基设计中不仅要考虑路基承载力和稳定性，也要要求路基的沉降，特别对于膨胀土路基更为重要，膨胀土路基极易发生不均匀沉降，产生各种病害，影响公路的安全性，所以要特别重视膨胀土路基的沉降问题。
2.1 荷载作用下膨胀土路基的沉降
荷载作用下路基的膨胀土路基的沉降包括瞬时沉降、主固结沉降以及次固结沉降三个部分，瞬时沉降和主固结沉降在施工进程中以及重载汽车反复作用下都会产生，是随着施工和使用、随着时间与荷载不断变化的，次固结沉降由于膨胀土的微观结构问题非常小，可以忽略不计。
荷载作用下路基土的弹性变形即为瞬时沉降，塑性变形是因为土体排水造成的，为主固结沉降。弹性变形会在卸去荷载后恢复，但塑性变形却会不断累加，与受到的行车荷载和频率有直接关系。主固结沉降具有一定的滞后性，路基的沉降主要受自身荷载的自重影响，一般在竣工时已经产生较大的固结度，而竣工后沉降量则较小。土体中的水分在外荷载影响下不可能及时的排出，土的有效应力不会瞬间增加，所以应力增量引起的主固结沉降具有一定的滞后性。
2.2 膨胀土路基涨缩沉降规律
膨胀土的胀缩变形规定失水收缩引起路基向下沉降为正，吸水膨胀引起路基向上隆起为负，膨胀土随时间的变化大致可以分为三个阶段，匀速急剧膨胀阶段、减速膨胀阶段以及缓慢膨胀阶段。地表水进入到路基后首先是表层土体的浸水，表层土体沉降速度较快，但由于自重应
小，所以膨胀引起的负沉降量较大，上层土的膨胀会降低土的渗透性，所以中下层的浸水速度有所减慢，膨胀速率也变的缓慢，中下层受到上层饱和土体的压力，负沉降位移因受到限制而减小。
经过干湿循环的膨胀土结构不断的扰动重塑，形成错综复杂的裂隙，破坏路基稳定性，降低路基强度，并会导致路堤和路堑边坡的失稳，形成的渗水通道，加剧路基的膨胀沉降。膨胀土的胀缩性与受到的干湿循环及扰动重塑次数有很大关系，受到的干湿循环次数越多，其胀缩性越趋于稳定减小，也即是膨胀土路基的破坏多发生在早期，可以通过对膨胀土进行多次的浸水和翻晒，来降低其危害性。
2.3 膨胀土路基工后沉降量问题
膨胀土路基大部分沉降量是在施工期内完成的，但施工完成后在行车荷载的作用下仍然会发生一小部分工后沉降，如果控制不好，导致较大的工后沉降量会引起路面的严重变形破坏，威胁交通安全，同时也增加了公路管理和养护费用。我国目前对工后沉降量还没有做出具体要求，公路设计与施工规范中对工后沉降量也没有具体的控制标准。
2.4 膨胀土的大气影响深度
大气对膨胀土路基的影响主要表现在蒸发上，随着路基深度的加深，土体湿度会相对较大，不受外界湿度变化的影响，膨胀土的胀缩变形也多发生在大气影响深度以内，也即是膨胀土的胀缩变形厚度。大气影响深度还与气象因素、地质状况、土层分布、地形地貌、植被状况等有关。
3 膨胀土路基边坡稳定性分析 3.1 边坡稳定性分析方法
确定性分析法，以安全系数为基础，包括定性分析和定量分析，将所承受荷载值与外力荷载的比值作为安全的判断标准。定性分析对影响边坡稳定性的各种因素、破坏机制等进行分析，评价给出可能出现的病害，包括自然历史分析法、工程类比法以及图解法。定量分析包括力学验算和数值分析两种方法，是对极限平衡理论的进一步完善。
非确定性分析方法，边坡的稳定性分析具有模糊性和随机性，非确定分析方法是在定性分析的基础上，结合现代的混沌理论、随机理论等发展起来的，运用概率论、灰色理论等知识来进行可靠性分析。
3.2 膨胀土路基边坡的破坏特征
膨胀土路基的破坏形式有滑坡、剥落、冲蚀、流泥等，其破坏与水的作用有很大关系，其破坏和路基边坡的形状、尺寸、膨胀土性质等也有关，不合理的开挖，植物生长及动物活动中也可能造成路基边坡的破坏。
其破坏机理为路基边坡在没有封闭保护的情况下，会在大气中损失水分，造成坡面形成大小不等的裂纹，随着时间会扩大为竖向裂缝，进入多雨季节后，裂缝成为渗水通道，土体吸水后发生膨胀，抗剪强度降低，并有较大的侧向膨胀力，大大降低了边坡稳定性。另外水分的渗入也会造成土体内胶结物质的软化，土体结构破坏，强度散失，不利于边坡稳定。
膨胀土的风化作用也会对边坡造成危害，风化包括物理风化、化学风化以及生物风化三种，根据风化程度可以分为表层风化、浅层风化以及深层风化。表层属于强风化层，浅层风化相对减弱，属弱风化层，深层土体不受大气影响基本没有风化作用，可以认为为原状土层。
参考文献：
[1]葛卜塔.膨胀土的物理化学性质及其与工程性能的关系（黄庚祖译）（原文载于第三届亚洲土力学和基础工程会议论文集第一卷）.84-8.
[2]陈善雄，孔令伟，郭爱国.膨胀土工程特性及其石灰改性试验研究[j].岩土力学，2002，23（增）：9-12.
[3]杨和平，李宇峙，李惠远.膨胀土公路路基病害及破坏原因分析[j].中南公路工程，1995，（1）：15-17.
[4]钱玉林，卜龙章，胡顺洋等.石灰稳定膨胀土的效用及其施工质量控制[j].岩土力学，2002，23（3）：325-328.
[5]李献民，王永和，肖宏彬等.击实膨胀土胀缩速度特性的对比研究[j].铁道学报，2003，25（2）：115-120.
[6]肖荣久.陕南膨胀土及其地质灾害研究.西安：陕西科学技术出版社，1995.
