DB41/T 2193-2021 水利工程膨胀土勘察规程

ICS93.160

CCSP55

41

河南省地方标准

DB41/T2193—2021

水利工程膨胀土勘察规程

2021-10-19发布2022-01-18实施

河南省市场监督管理局发布

DB41/T2193—2021

目次

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

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4基本规定...........................................................................2

5地质测绘与调查、勘探和测试.........................................................5

6工程地质评价.......................................................................6

7施工地质..........................................................................11

附录A（规范性）膨胀土自由膨胀率与蒙脱石含量、阳离子交换量的关系....................15

附录B（规范性）膨胀潜势分类和地基胀缩等级划分......................................16

附录C（规范性）现场浸水载荷试验....................................................18

附录D（资料性）膨胀土边坡抗剪强度参数取值方法......................................20

I

DB41/T2193—2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由河南省水利厅提出。

本文件由河南省水利标准化技术委员会归口。

本文件起草单位：河南省水利勘测有限公司、华北水利水电大学、郑州大学、河南省豫北水利勘测

设计院有限公司、中原工学院、河南省有色工程勘察有限公司、河南省特殊岩土环境控制工程技术研究

中心。

本文件主要起草人：赵健仓、李永新、刘东雨、张昕、张志敏、曾伟、王钰轲、邓世顺、李新明、

吴清星、王先忠、张永央、韩桃明、孙向鹏、张俊然、南玉贤、闸小辉、马铁虎、乔新颖、吴若洵、王

树奎、王立军。

II

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水利工程膨胀土勘察规程

1范围

本文件规定了水利工程膨胀土的判别、调查、勘探、测试及评价。

本文件适用于膨胀土地区水利工程勘察。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB50021岩土工程勘察规范

GB50112膨胀土地区建筑技术规范

GB/T50123土工试验方法标准

GB50487水利水电工程地质勘察规范

SL/T291水利水电工程钻探规程

SL/T299水利水电工程地质测绘规程

SL/T313水利水电工程施工地质规程

SL386水利水电工程边坡设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

膨胀土

黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土，并

包括新近系、古近系成岩差的黏土岩等膨胀岩。

3.2

自由膨胀率

烘干的无结构土样在纯水中膨胀稳定后，其体积增加值与原体积之比值，以百分率表示。

3.3

膨胀潜势

膨胀土在环境条件变化时可能产生胀缩变形或膨胀力的量度。

3.4

膨胀率

固结仪中的环刀土样，在一定压力下浸水膨胀稳定后，其高度增加值与试样初始高度之比值，以百

分率表示。

3.5

膨胀力

固结仪中的环刀土样，在体积不变时浸水膨胀产生的最大内应力。

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3.6

膨胀变形量

在一定压力下膨胀土吸水膨胀稳定后的变形量。

3.7

线缩率

天然湿度下的环刀土样烘干或风干后，其高度减少值与原高度之比的百分率。

3.8

收缩系数

环刀土样在直线收缩阶段含水率每减少1%时的竖向线缩率。

3.9

收缩变形量

膨胀土失水收缩稳定后的变形量。

3.10

胀缩变形量

膨胀土吸水膨胀与失水收缩稳定后的总变形量。

3.11

胀缩等级

膨胀土地基胀缩变形对低荷载建筑物或低层房屋影响程度的地基评价指标。

3.12

大气影响深度

在自然气候影响下，由降水、蒸发和温度等因素引起地基土胀缩变形的有效深度。

3.13

大气影响急剧层深度

大气影响特别显著的深度，一般0m～2m。

4基本规定

4.1一般规定

4.1.1膨胀土应根据场地的工程地质特征和土的自由膨胀率等工程特性指标综合判定。必要时，还应

根据土的矿物成分、阳离子交换量等试验验证。进行矿物分析和化学分析时，应注重测定蒙脱石含量和

阳离子交换量，蒙脱石含量和阳离子交换量与土的自由膨胀率的相关性应按附录A采用。

4.1.2膨胀土地区水利工程地质勘察可分为规划阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段和施工详图设

计阶段。对工程规模和等级较小且有工程经验的地区，可简化阶段直接进行初步设计勘察；对地形、地

质条件复杂或有膨胀土变形可能引起的边坡失稳、建筑物破坏的地区，还应在施工详图设计阶段进行专

门性勘察工作。各阶段勘察工作应符合GB50021的规定。

4.2膨胀土的判别与分类

4.2.1膨胀土的判别分为初判和详判：

a)初判应在地貌、成因类型的基础上，根据现场土体颜色光泽、结构、胀缩变形、裂隙发育等

地质特征综合判别；

b)详判应充分结合场地的工程地质特征、膨胀土的工程特性指标，对场地膨胀土进行膨胀潜势

分类、地基胀缩等级划分及工程地质评价。

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4.2.2场地具有下列环境地质和工程地质特征，且土的自由膨胀率大于等于40%的黏性土，应初判为

膨胀土：

a)多出露于二级或二级以上的阶地、山前和盆地边缘的丘陵地带。地形较平缓，无明显自然陡

坎；

b)土质颗粒细腻，有滑感，土内常夹含钙质结核和铁锰质结核，呈零星分布，偶尔富集成层。

在自然状态下，多呈坚硬或硬塑状态，干时坚硬，遇水软化；裂隙发育，常有光滑面和擦痕，

有的裂隙中充填有灰白、灰绿等杂色黏土；

c)土体结构呈棱形土块常具有胀缩性，棱形土块越小，胀缩性越强。土体内斜交裂隙越发育，

胀缩性越强。膨胀土体表层受大气影响、风化营力被裂隙切割成散体结构；

d)在沟谷、库岸、路堑、挖方边坡上的膨胀土常见有浅层滑坡、地裂缝。新开挖的边坡、坑（槽）

壁易发生坍塌等现象，旱季常出现剥落，雨季则出现表面滑塌；

e)膨胀土场地旱季常出现有地裂缝，长可达数十米；受损建筑物多呈“倒八字”、“X”或水平

裂缝，裂缝随气候变化而张开和闭合。

4.2.3根据地层年代、成因类型，膨胀土主要分为以下四类：

a)A类：第四系上更新统（Q3）冲湖积、冲洪积、坡洪积成因的粉质黏土，褐黄、褐色、棕黄色；

分布在山前倾斜平原、坡洪积裙及二级阶地；

b)B类：第四系中更新统（Q2）冲洪积、坡洪积成因的粉质黏土、黏土，棕黄、棕红色、棕褐色，

常夹杂有灰白、灰绿色条带或斑块；分布于丘陵、盆地边缘、岗地和山前冲洪积、坡洪积裙

及二级阶地；

c)C类：第四系下更新统（Q1）湖相沉积和冰水沉积黏土，棕红色、紫红、灰绿色，地表一般出

露较少；

d)D类：新近系（N）、古近系（E）滨湖相、河湖相，黏土岩、泥灰岩成岩差、易风化，棕黄、

棕红、紫红、灰绿、灰白色及以上组合的杂色，常夹杂有灰白、灰绿色条带或斑块；分布于

软岩丘陵、岗地。

4.2.4膨胀土详判包括膨胀潜势分类和地基胀缩等级划分，应符合附录B的规定：

a)膨胀潜势分类应结合施工开挖现场，根据岩性、颜色、结构、裂隙特征、裂隙发育密度、失

水干裂、崩解特征等按附录B中的表B.1进行现场快速判别；

b)膨胀土的膨胀潜势应根据自由膨胀率按附录B中的表B.2分类；

c)膨胀土地基应根据地基胀缩变形对水工建筑物的影响程度进行评价，地基的胀缩等级应根据

地基分级变形量按附录B中的表B.3分级。

4.3规划阶段

4.3.1规划阶段勘察，除符合GB50112规定外，以收集资料和工程地质调查为主，了解规划场地内有

无膨胀土的分布。

4.3.2规划阶段勘察应了解膨胀土的分布，结合规划选址，分析拟建场址的稳定性和适宜性。勘察应

包括下列内容：

a)了解工程区的区域地质，了解原始地貌条件，划分地貌单元；

b)了解当地的气象资料和水文地质条件；

c)调查场地内有无滑坡、地裂缝、小冲沟等地质作用；

d)调查当地工程经验和建筑物使用状况，了解开裂破坏的建筑物的损坏特点和原因。

4.4可行性研究

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4.4.1可行性研究阶段勘察，除符合GB50487规定外，还应以工程地质测绘、调查为主，配合工程地

质钻探或井（坑、槽）探，采取适量具有代表性的原状土样和扰动土样，分别进行物理力学性试验、膨

胀力试验、自由膨胀率试验，初步判定场地内有无膨胀土及其膨胀潜势。

4.4.2可行性研究阶段勘察应初步查明膨胀土的分布及工程特性，结合工程布置，对拟建场址的稳定

性和适宜性作出初步评价。勘察应包括下列内容：

a)搜集和分析区域地质资料，包括土的地质年代、成因类型、沉积环境、地形形态、地层结构、

岩土特性、水文地质条件，划分地貌单元；

b)收集当地的气象资料，包括降水量、蒸发力、干旱和降水持续时间以及气温、地温等，初步

分析其变化特点；

c)调查场地内有无浅层滑坡、地裂缝、小冲沟等物理地质现象，初步查明其性质、特征、分布

规律及发育情况，评价其危害程度；

d)调查地表水集聚、排泄情况，以及地下水类型、水位及其变化幅度；

e)调查当地工程经验和建筑物的使用状况，对已开裂破坏的建筑物的损坏特点和原因进行研究

分析；

f)初步预估拟建工程在施工和使用过程中对环境地质的影响；

g)釆取原状土样进行室内基本物理力学性质试验、膨胀力试验、自由膨胀率试验，初步查明场

地膨胀土的物理力学性质及其膨胀潜势。

4.4.3可行性研究阶段原位测试、取样、试验、勘探点布置及深度应符合GB50487、SL386和

SL/T291的规定。

4.5初步设计

4.5.1初步设计阶段勘察应查明膨胀土层分布及其物理力学性质，确定膨胀土类型、膨胀潜势和地基

胀缩等级，进行场地的稳定性和地质条件评价，为水工建筑物总布置、主要建筑物地基基础方案、边坡

防护和失稳预防措施、以及不良地质作用的防治提供资料和建议。

4.5.2初步设计阶段勘察应着重对膨胀土的变形和强度特征作出工程地质评价，勘察应包括下列内容：

a)当工程地质条件复杂且已有资料不满足设计要求时，应进行工程地质测绘，所用比例尺应采

用1:2000～1:1000。工程地质测绘应符合SL/T299的规定；

b)查明膨胀土场地内滑坡、地裂等物理地质现象，并评价其危害程度；

c)查明膨胀土的颗粒组成、化学成分，黏土矿物成分及土体膨胀性的各向异性程度；

d)利用探井（坑、槽）、钻孔查明膨胀土体中裂隙产状、密度、长度、张开度、充填物、地下

水在裂隙中的赋存渗流活动；

e)查明膨胀土场地地下水的类型、水位及其变化幅度，大气影响带土层中含水率的变化规律。

预估地下水位季节性变化幅度和对地基土胀缩性、强度等性能的影响；

f)釆取原状土样进行室内基本物理力学性质试验、收缩试验、膨胀力试验和50kPa压力下的膨

胀率试验，判定有无膨胀土及其膨胀潜势，查明场地膨胀土的物理力学性质及地基胀缩等级。

4.5.3初步设计阶段原位测试、取样、试验、勘探点的布置及深度应符合GB50487、SL386、SL/T291

的规定和下列要求：

a)在地形变化、地貌单元交接处和地层岩性差异较大处，均应布置勘探点；

b)勘探点间距以查明场区膨胀土的分布范围、厚度和均匀性为准，间距30m～50m。在基岩埋深

小于当地大气影响深度且层面起伏较大的地段、滑坡地段应适当加密勘探点；

c)勘探点深度，除应满足基础埋深和附加应力的影响深度外，还应超过大气影响深度，且控制

性勘探点深度不应小于8m，一般性勘探点不应小于5m。

4.6施工详图设计

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4.6.1施工详图设计阶段工程地质勘察应在初步设计阶段基础上复核、检验前期勘察的地质资料与结

论，进行施工地质工作为施工详图设计、信息化设计、膨胀土处理、竣工验收等提供工程地质资料。施

工地质工作应符合SL/T313的规定。

4.6.2施工详图设计阶段工程地质勘察应包括下列内容：

a)进行施工地质编录、测绘和地质巡视；

b)收集、分析、整理施工开挖所揭露的地质条件，检验前期勘察成果，必要时，进一步复核、

校核、修正岩土物理力学参数；

c)结合土体裂隙的发育程度，裂隙的优势结构面方向，复核渠道及建筑物土岩体的膨胀性及膨

胀等级，分析对渠坡稳定性的影响；

d)收集设计资料，了解设计意图，针对设计方案及膨胀土岩特性提出处理建议；

e)复核渠道地下水位，进一步校核水文地质参数，针对设计渗控方案提出处理建议；

f)对可能出现的不良工程地质问题及时进行预测和预报，对已揭露的不良工程地质问题的处理

措施提出建议；

g)对膨胀土胀缩变形破坏、滑坡地段提出监测及专项勘察建议；

h)参与和地质有关的工程验收；

i)编制工程竣工施工地质报告。

4.6.3施工详图设计阶段工程地质勘察应编制施工地质工作技术要求，进行地质巡视、地质观测、取

样、试验及专项勘察、地质编录，编发施工地质简报，对膨胀土处理措施提出建议。

5地质测绘与调查、勘探和测试

5.1一般规定

5.1.1膨胀土场地工程地质测绘和调查的内容应根据勘察阶段和地形、地貌复杂程度综合确定，测绘

和调查的成果应作为勘察纲要编制和工程地质评价的基本资料。

5.1.2井（坑、槽）探、钻探、取样、原位测试和室内试验的适用范围、方法和有关要求，应与膨胀

土工程特点相适应。

5.1.3膨胀土场地钻探时禁止向孔内注水，取原状土样的钻孔禁止采用振动、冲击钻进，土试样应保

持天然湿度和天然结构；钻孔结束后，除水文地质观测孔外，均应回填封孔。

5.2工程地质测绘与调查

5.2.1工程地质测绘与调查应包括下列内容：

a)调查微地貌、地形形态及其演变特征，划分地貌单元，查明天然斜坡是否有胀缩剥落现象；

b)收集当地的气象资料，包括降水量、蒸发力、干旱和降水过程以及气温、地温等，了解其变

化特点；

c)调查场地内土岩膨胀引起的浅层滑坡、地裂缝、小冲沟等物理地质现象，初步查明其性质、

特征、分布规律及发育情况；

d)调查膨胀土的地质年代、成因类型、沉积环境、地层结构、土岩体膨胀性的各向异性的程度；

e)结合冲沟露头、边坡、沟堑、探井（坑、槽），调查编录膨胀土体裂隙发育的分布规律；

f)调查地表水集聚、排泄情况，以及地下水类型、水位及其变化幅度；大气影响带内含水率的

变化规律；

g)调查当地工程经验和建筑物使用状况、建筑物结构类型、基础形式和埋深，建筑物的损坏部

位，破裂机制及胀缩活动带的空间展布规律；

h)调查当地天然及人工植被的分布和灌溉方式。

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DB41/T2193—2021

5.2.2膨胀土场地工程地质测绘与调查的比例尺应符合下列规定：

a)可行性研究阶段可选用1:5000～1:2000；

b)初步设计阶段可选用1:2000～1:1000；

c)条件复杂时，比例尺适当放大；对工程有重要影响的地质单元体，采用扩大比例尺表示。

5.3勘探、取样与原位测试

5.3.1根据地层、勘探深度及场地现状，分别采用钻探、井（坑、槽）探等勘探方法。

5.3.2取样应符合下列规定：

a)采取原状土样应去除腐殖质土，从地表下1m处开始，在地表下1m至大气影响深度内，每米

取土样一件；土层有明显变化处，应增加取土数量；大气影响深度以下，取土间距可为l.5m～

2.0m；

b)取土试样钻孔的数量不应少于钻孔总数的1/2，探井应采取Ⅰ级原状样。探井（坑、槽）应详

细编录膨胀土颜色、节理裂隙、结构特征等