延安大砭溝至小砭溝環(huán)線工程黃土濕陷性分析

郭高峰 朱田野

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075； 2.西安中交公路巖土工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

延安大砭溝至小砭溝環(huán)線工程黃土濕陷性分析

郭高峰1,2朱田野1,2

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075； 2.西安中交公路巖土工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

為了提高公路工程的質(zhì)量，對(duì)延安大砭溝至小砭溝沿線地段黃土進(jìn)行了大量的室內(nèi)試驗(yàn)，綜合分析了影響濕陷的主要因素后，進(jìn)一步掌握了公路沿線黃土的工程特性，為工程建設(shè)提供準(zhǔn)確可靠的參數(shù)與依據(jù)。

環(huán)線工程，黃土，濕陷性，影響因素

延安大砭溝—小砭溝環(huán)線工程是延安市西部城區(qū)規(guī)劃的“四縱四橫一環(huán)”主干路系統(tǒng)中“四橫”的重要組成部分，項(xiàng)目位于大砭溝同小砭溝之間。項(xiàng)目建成之后，將與文化溝路形成西北部區(qū)域的主干交通通道，可使溝與溝之間連接便捷，改變現(xiàn)有交通流容易向中心城區(qū)聚集，形成中心城區(qū)交通阻塞的不良局面，緩解城市中心區(qū)的交通壓力，同時(shí)作為大環(huán)線區(qū)域內(nèi)的道路，對(duì)區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)的加密、聯(lián)通起到了重要的作用。另外，對(duì)帶動(dòng)沿線地塊開發(fā)，區(qū)域發(fā)展具有重要的意義。本文研究區(qū)域?yàn)辄S土高原地區(qū)，黃土的濕陷性成為了影響道路路基的主要病害，為了掌握不同條件下黃土路基的變形過程，本次在2.688 km的環(huán)線上布設(shè)鉆挖探孔25個(gè)，取得原狀樣94個(gè)。對(duì)黃土進(jìn)行了常規(guī)試驗(yàn)，并對(duì)濕陷性黃土測(cè)定了黃土的濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)和濕陷起始?jí)毫Φ取Ｔ敿?xì)查明了黃土的濕陷性特征，對(duì)后來的施工圖設(shè)計(jì)和施工存在至關(guān)重要的意義。

1 黃土路基的變形特征

由于黃土的顆粒成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，黃土對(duì)水有特殊的敏感性，干燥狀態(tài)下的黃土，在浸水或者增濕的情況下，由于水分破壞了黃土之間的固化連接，從而使黃土的力學(xué)性質(zhì)和變形特征產(chǎn)生了突變。黃土路基的變形有兩種情況，一是由降水而產(chǎn)生的，浸水不均勻，局部濕陷較大。另一種是由于雨季地下水位上升而形成，浸水面積較大，濕陷較均勻。黃土的濕陷性具有突變、非連續(xù)和不可逆的特征，因此對(duì)黃土地區(qū)的公路路基設(shè)計(jì)提出了更高的要求。公路交通荷載是多次往復(fù)循環(huán)的施加于土體，公路路基產(chǎn)生明顯的不均勻沉降并不是短期內(nèi)形成的。

2 環(huán)線工程黃土濕陷性影響因素分析

通過對(duì)延安大砭溝—小砭溝環(huán)線工程沿線黃土試驗(yàn)分析，沿線黃土含水率較低，顆粒成分中粒徑大于0.005的粉粒含量較多，顆粒之間的孔隙較發(fā)育，為黃土濕陷提供了內(nèi)在條件。在浸水后易發(fā)生物理和化學(xué)變化，從而產(chǎn)生濕陷。下面就通過分析延安大砭溝—小砭溝環(huán)線工程沿線黃土的含水量、孔隙比、塑性指數(shù)與濕陷系數(shù)的關(guān)系來討論與濕陷有關(guān)的影響因素。

1)濕陷系數(shù)與含水量的關(guān)系。含水量是影響黃土濕陷性的主要因素之一，圖1是根據(jù)環(huán)線工程所取土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)后，對(duì)具有濕陷性的黃土含水量與濕陷系數(shù)進(jìn)行了一個(gè)統(tǒng)計(jì)。從圖1中我們可以看出，濕陷系數(shù)與天然含水量有明顯的相關(guān)性，隨著含水量的繼續(xù)增大，濕陷系數(shù)變小。

2)濕陷系數(shù)與孔隙比的關(guān)系。圖2是環(huán)線工程濕陷性黃土孔隙比與濕陷系數(shù)的一個(gè)統(tǒng)計(jì)圖，孔隙比是表征土中孔隙所占比例的高低，從圖2中可以看出，沿線黃土孔隙比多集中在0.5～1.0之間，隨著孔隙比的增加濕陷系數(shù)也逐漸增大。孔隙比越大，說明土中孔隙體積越大，產(chǎn)生濕陷的空間也就越大。隨著水的突然入滲，土骨架結(jié)構(gòu)迅速崩解，小的顆粒落入孔隙中，產(chǎn)生濕陷。

3)濕陷系數(shù)與塑性指數(shù)的關(guān)系。對(duì)環(huán)線工程濕陷性黃土塑性指數(shù)與濕陷系數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。從圖3可以看出，延安大砭溝—小砭溝環(huán)線工程沿線黃土塑性指數(shù)多集中在7～10之間，由于塑性指數(shù)變化不明顯，濕陷系數(shù)也沒有明顯的分布規(guī)律。

3 結(jié)語

基于延安大砭溝—小砭溝環(huán)線工程勘探和調(diào)查資料，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，初步分析了沿線黃土濕陷特征及引起濕陷的影響因素，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，分析了含水量、孔隙比、塑性指數(shù)(粘粒含量)與濕陷系數(shù)的關(guān)系。為沿線公路工程設(shè)計(jì)施工提供了準(zhǔn)確的參考依據(jù)。1)環(huán)線工程的黃土基本由小于0.075 mm的顆粒組成，其含量一般大于65%。這種結(jié)構(gòu)為黃土濕陷提供了空間條件。因此，延安大砭溝—小砭溝環(huán)線工程沿線黃土具有有利于黃土濕陷的特殊成分和特殊結(jié)構(gòu)，為黃土的濕陷提供了基本內(nèi)因條件。2)環(huán)線工程的濕陷性黃土，通過綜合分析含水量與濕陷系數(shù)有明顯的相關(guān)性，隨著含水量的增大，濕陷系數(shù)逐漸變小。3)通過對(duì)環(huán)線工程的黃土濕陷性與孔隙比關(guān)系分析，孔隙比與濕陷系數(shù)之間呈正相關(guān)性。4)通過綜合分析，環(huán)線工程的黃土塑性指數(shù)多集中在7～10之間，濕陷系數(shù)沒有明顯的分布規(guī)律。

[1] 劉東生.黃土的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社,1996.

[2] 張?zhí)K民，張 煒.減濕和增濕時(shí)黃土的濕陷性[J].巖土工程學(xué)報(bào),1992，14(1)：67-68.

[3] 蔣希雁，陸培毅.黃土濕陷機(jī)理和影響因素分析[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，22(1):25-27.

[4] 羅棟梁,金會(huì)軍,林 琳，等.黃河源區(qū)多年凍土溫度及厚度研究新進(jìn)展[J].地理科學(xué),2012,32(7)：67-69.

[5] 陳正漢，劉祖典.黃土的濕陷變形機(jī)理[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1986(2):9-20.

[6] 中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.延安大砭溝至小砭溝環(huán)線工程初步工程地質(zhì)勘察總說明[Z].2013.

[7] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

Analysis on loess collapsibility of the ring road project from Dabiangou to Xiaobiangou in Yan’an

Guo Gaofeng1,2Zhu Tianye1,2

(1.CCCCFirstHighwayConsultantsCo.,Ltd,Xi’an710075，China；2.Xi’anCCCCHighwayGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710075,China)

In order to improve the quality of highway engineering, doing lots of the indoor tests to loess along the road project from Dabiangou to Xiaobiangou in Yan’an, after a comprehensive analysis of the main influencing factors affecting collapsibility, further mastering the engineering characteristics of loess, providing accurate and reliable parameter, basis for engineering construction.

ring road project， loess， collapsibility， influencing factors

2015-01-17

郭高峰(1983- )，男，工程師； 朱田野(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0075-02

TU475.3

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