馬蘭黃土壓實度與濕陷性的相關性試驗分析★

王 雷 劉博懷

(西北民族大學土木工程學院，甘肅 蘭州 730000)

馬蘭黃土壓實度與濕陷性的相關性試驗分析★

王 雷 劉博懷

(西北民族大學土木工程學院，甘肅 蘭州 730000)

對馬蘭黃土基本的物理性質、最大干密度與最優含水量等特性進行了介紹，并對馬蘭黃土壓實度與濕陷性的相關性作了試驗分析，指出其濕陷性與壓實度相關性較好，可通過控制壓實度來控制其濕陷性。

黃土，壓實度，濕陷性，試驗

0 引言

黃土類屬特殊性土，在一定的條件下易于發生濕陷現象，可能導致工程病害及地質災害。而地球表部黃土分布范圍又廣闊，特別在我國西北地區，黃土沉積層較厚，各種自然地質災害頻發，各類工程病害突顯，其主要原因與黃土的濕陷性有關。為保證黃土地區工程建設的安全運行及環境保持，通常通過一定的工程措施改良黃土的性質，降低黃土的濕陷性，為此國內外專家學者致力黃土各類特性研究，提出了大量的相關理論與處理方法，推動了黃土研究的整體水平[1]。本文主要以蘭州地區馬蘭黃土為研究對象，在室內以不同的擊實功制樣，通過濕陷性試驗獲取黃土的濕陷性系數，建立壓實度與濕陷性間的相關關系，為我國西北黃土地區工程建設中黃土濕陷性處理提供參考。

1 馬蘭黃土試樣基本特性

1.1 基本物理性質

取馬蘭黃土樣進行室內顆分試驗(見表1)，試驗采用標準為SL 237—1999土工試驗規程[4]，試驗結果表明，以粉粒中的粗粒粉土顆粒占絕大多數，并且粘粒含量較高。

表1 蘭州地區馬蘭黃土的粒組成分

馬蘭黃土的基本物理性質測定結果如表2所示。

表2 馬蘭黃土的物理指標

1.2 最大干密度與最優含水量

采用10組擊實試驗，將取得的實驗結果取平均值，詳見表3，繪制含水率與干密度的關系曲線如圖1所示，從而獲得馬蘭黃土的最大干密度ρdmax和最優含水量wopt。

表3 含水率與干密度記錄表

土的干密度在一定范圍內，隨含水量的增加而增大，達到某一最大干密度值后，干密度則隨含水量的繼續增加而減小。由圖1可以看出，最大干密度為1.86 g/cm3～1.88 g/cm3，最優含水量為13.1%～14.3%。

2 馬蘭黃土壓實度與濕陷性的相關試驗

在上述室內試驗的基礎上，室內用擊實試驗模擬工程現場，在不同壓實功下制樣，測定黃土的濕陷性，不同壓實功下黃土的力學性能結果列于表4。

表4 不同壓實功下黃土的力學性能

繪制壓實度與濕陷系數變化曲線如圖2所示。

對相同土樣，以不同的壓實功下制樣，在室內置于固結儀中進行測定黃土的濕陷性系數，測定結果見表4，分析壓實度與濕陷性系數間的相關性，得到相關方程為：

y=2E+08e-0.286x，R2=0.945 4。

其中，R為相關性系數。

從相關系數可以看出，壓實度與濕陷性有很好的相關性，為指數相關關系。從微觀角度來看，黃土的濕陷與其孔隙有關。原狀土的孔隙率一般比較大，經過壓實后，土的孔隙所占比例會有所減小。根據孔隙的大小、形狀及骨架顆粒排列的方式，土中孔隙可分為大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙和粒內孔隙。架空孔隙是由一定數量的骨架顆粒松散堆積，相互支架構成的孔隙，該孔隙較大，連通性好，易透水，故該類型的孔隙直接影響著土的濕陷、壓縮等性質。黃土的濕陷性主要由架空孔隙造成。壓實度增大，使得孔隙所占土體的體積比減小，雖密度指標不能直接反映架空孔隙的值，但在總孔隙率減小的同時，架空孔隙也會減小。這符合黃土濕陷性的規律，因而可以通過壓實的方法改變黃土的濕陷性，為工程建設中地基處理提供參考。

原狀土的孔隙率一般比較大，經過壓實后，土的孔隙所占比例會有所減小。根據孔隙的大小、形狀及骨架顆粒排列的方式，土中孔隙可分為大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙和粒內孔隙[5]。架空孔隙是由一定數量的骨架顆粒松散堆積，相互支架構成的孔隙，該孔隙較大，連通性好，易透水，故該類型的孔隙直接影響著土的濕陷、壓縮等性質。粒間孔隙是指顆粒交錯排列所形成的縫隙，該孔隙較穩定。大孔隙是由碳酸鈣膠結形成的空隙，結構穩定。

3 結語

類屬特殊性土的黃土因其具有明顯的濕陷性，對于工程建設及環境均帶來不利因素甚至帶來工程病害或地質災害。改良黃土工程特性的理論、方法眾多，通過一定的壓實功能使黃土孔隙變小、結構變密實，也是改變黃土性能以及降低其濕陷性的方法之一。

[1] 李保雄,牛永紅,苗天德.蘭州馬蘭黃土的水敏感性特征[J].巖土工程學報,2007(2):294-298.

[2] 李保雄,牛永紅,苗天德.蘭州馬蘭黃土的物理力學特性[J].巖土力學,2007(6):1077-1082.

[3] 苗天德,劉忠玉,任九生.濕陷性黃土的變形機理與本構關系[J].巖土工程學報,1999(4):383-387.

[4] SL 237—1999,土工試驗規程[S].

[5] 陳開圣,沙愛民.壓實黃土變形特性[J].巖土力學，2010,31(4):1023-1030.

Experimental analysis on the relativity of Malan loess compaction degree and collapsibility★

Wang Lei Liu Bohuai

(CollegeofCivilEngineering,NorthwestUniversityofNation,Lanzhou730000,China)

The paper introduces basis physical features, maximum density and optimal moisture and other characteristics of Malan loose, experimentally analyzes the relativity of Malan loose compaction degree and collapsibility, and finally points out that: their relativity is rather good, the collapsibility and be controlled through controlling compaction degree.

loess, compaction degree, collapsible, experiment

2014-12-13 ★：國家級大學生創新創業訓練計劃資助項目(項目編號：201410742050)

王 雷(1991- )，男，在讀本科生； 劉博懷(1991- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)06-0061-02

TU444

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