某工程黃土濕陷特性的研究

陳 春

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，烏魯木齊830001）

某工程黃土濕陷特性的研究

陳 春

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，烏魯木齊830001）

黃土的濕陷變形是指黃土在荷重和浸水共同作用下結(jié)構(gòu)遭破壞產(chǎn)生顯著的濕陷變形，這是黃土的重要特性。黃土的濕陷特性與黃土成份、顆粒組成、孔隙比、滲透性、壓縮性等有著密切關(guān)系。文章就某工程風(fēng)積黃土物理力學(xué)性質(zhì)沿深度的變化規(guī)律進(jìn)行了分析研究，對(duì)黃土濕陷性特性做出相應(yīng)評(píng)價(jià)。

黃土；濕陷性；深度；孔隙比；滲透性

1 概 述

某工程位于伊犁河北岸黃土平原區(qū)，工程區(qū)東、北兩側(cè)為附近最大的洪水溝，其余大多數(shù)沖溝短小，匯水面積小，暴雨、洪水匯流進(jìn)入東、北兩側(cè)沖溝并向下游排泄；工程區(qū)廣泛分布風(fēng)積黃土層，厚2～23.6 m不等，土黃色，結(jié)構(gòu)中密。本文主要針對(duì)黃土層沿深度方向的物理、力學(xué)性的變化規(guī)律進(jìn)行研究，對(duì)黃土濕陷性特性做出評(píng)價(jià)。

根據(jù)工程的具體情況采用“單線法（實(shí)際荷重法）”測(cè)定黃土濕陷性指標(biāo)。在黃土濕陷試驗(yàn)的過(guò)程中所采用的主要儀器為WG型單杠桿固結(jié)儀，環(huán)刀面積均為50 cm3，所取樣品均為非擾動(dòng)原狀樣，切取試樣時(shí)試樣受壓方向與天然土層受壓方向一致，各試樣之間的密度允許差值為0.03 g／cm3，并測(cè)定含水率；在實(shí)際加壓過(guò)程中，試樣均在天然濕度下分級(jí)加壓，分別加至不同的規(guī)定壓力，按相應(yīng)的規(guī)程規(guī)定為：在0～200 kPa范圍內(nèi)每級(jí)壓力增量為50 kPa，在200 kPa以上，每級(jí)壓力增量為100 kPa，直至試樣濕陷變形穩(wěn)定為準(zhǔn)，黃土的變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)變形量≤0.01 mm。

2 黃土的基本性質(zhì)

2.1 黃土的顆粒組成及土性分類

工程區(qū)內(nèi)風(fēng)積黃土廣泛出露，土黃、灰黃、灰白色，厚度3～8 m，局部厚約12.0 m，在工程的地質(zhì)勘察工作中對(duì)廠區(qū)黃土選取了有代表性豎井，分不同位置和不同深度對(duì)黃土共采取了6組原狀土樣進(jìn)行物理力學(xué)性試驗(yàn)。由表1可看出：土樣液限為25.5%～27.5%，塑限為13.0%～15.0%，塑性指數(shù)為10.5～13.5；＞0.075 mm的粗粒土含量為0.0～3.0%，粒徑0.075～0.005含量為73.0～82.0%，＜0.005的黏粒含量為18.0～24.5%，依據(jù)SL237—1999《土工試驗(yàn)規(guī)程》，按塑性圖分類，均定名為低液限黏土（CL）。

2.2 孔隙比

孔隙比是指土體中孔隙體積與固體顆粒實(shí)體體積之比。對(duì)于同一種土孔隙比愈大表明土愈疏松，反之愈疏松；它是衡量濕陷性黃土密實(shí)度的主要指標(biāo)，黃土孔隙比的大小與上覆土層自重壓力亦有關(guān)系，根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表1），按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中“孔隙比≥1為強(qiáng)濕陷性黃土，孔隙比＜0.85的黃土一般不具備濕陷性”的判定標(biāo)準(zhǔn)，可初步確定6組不同深度的黃土均有不同程度的濕陷特性［1］。

2.3 滲透性

黃土的滲透性直接影響地基濕陷變形的大小和速度，是黃土的重要工程性質(zhì)。在實(shí)際工程中常用滲透系數(shù)k來(lái)評(píng)判黃土的滲透能力。工程區(qū)內(nèi)風(fēng)積

黃土滲透系數(shù)K20在1.9×10－51.7×10－4cm／s（見(jiàn)表1），依據(jù)GB50287—2006《水利發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中巖土滲透性分級(jí)為弱透水性到中等透水性地層。本工程6組試樣黃土的干密度由上而下具有逐漸增加的趨勢(shì)（ρd＝1.31～1.60g／cm3），滲透系數(shù)隨深度及土樣密度的變化呈自上而下減小的趨勢(shì)。

表1 土樣物理性試驗(yàn)成果表

2.4 壓縮性

通常黃土的壓縮性以壓縮系數(shù)av表示，依據(jù)GB50287—2006《水利發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》對(duì)土壓縮性判定如下：av＜0.10MPa－1、Es＞15MPa時(shí)為低壓縮性土；0.10MPa－1≤av＜1.00MPa－1、Es＞4～15MPa時(shí)為中壓縮性土；av≥1.00MPa－1、Es＜4MPa時(shí)為高壓縮性土。本工程區(qū)內(nèi)風(fēng)積黃土壓縮系數(shù)av在0.321～1.093 MPa－1（見(jiàn)表1），具有中壓縮性和高壓縮性，黃土在一定壓力下，受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞，使孔隙體積不斷減小，產(chǎn)生豎向的壓縮變形，在壓縮過(guò)程中黃土亦產(chǎn)生顯著的附加濕陷系數(shù)［2］。

2.5 黃土地基濕陷變形特征

根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237—1999，黃土濕陷試驗(yàn)采用單線法，試驗(yàn)壓力分級(jí)加荷，壓縮變形穩(wěn)定后浸水，至濕陷穩(wěn)定為止，測(cè)定黃土的濕陷系數(shù)δs值，并從壓力與濕陷系數(shù)關(guān)系曲線求得濕陷起始?jí)毫Α?/p>

表2 土樣物理性及濕陷性試驗(yàn)成果表

由試驗(yàn)結(jié)果表可看出：工程區(qū)黃土濕陷性具有隨埋深的增加、試樣干密度變大而減小的規(guī)律，根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025—2004）采用200 KPa壓力下的濕陷系數(shù)進(jìn)行濕陷級(jí)別的判別，當(dāng)δs值＜0.015時(shí)，判定為非濕陷性黃土，當(dāng)δs值≥0.015時(shí)，判定為濕陷性黃土。由表2看出該工程區(qū)黃土BTK1在1.8～6.1 m以內(nèi)，其濕陷性系數(shù)為0.0167～0.0014，屬濕陷性性輕微；黃土BTK2在1.9～6.4m以內(nèi)，其濕陷性系數(shù)為0.0244～0.0025，屬濕性輕微；從試驗(yàn)土層埋深與濕陷起始?jí)毫Φ年P(guān)系分析，BTK1在1.8～6.1 m以內(nèi)濕陷起始?jí)毫χ禐?.0～190.0 kPa，BTK2在1.9～6.4 m以內(nèi)濕陷起始?jí)毫χ禐?.0～75.0 kPa。

BTK1、BTK2除BTK2（3.9～4.1 m）為自重濕陷性黃土，其余均為非自重濕陷性黃土。由整體可看出：工程區(qū)黃土濕陷性具有隨埋深的增加而減小的規(guī)律，濕陷起始?jí)毫哂须S埋深的增加而增大的規(guī)律。

［1］劉新生.濕陷性黃土地基處理方法選擇及處理方案［J］.內(nèi)蒙古水利，2013（06）：27－29.

［2］關(guān)慶華，李振作，張立英.濕陷性黃土地區(qū)單樁豎向承載力靜載荷浸水試驗(yàn)［J］.西北水電，2010（05）：125－126.

TV223

B

2014－10－31

陳春（1983－），女，新疆沙灣人，工程師。

1007－7596（2015）06－0031－02