既有黃土路基沉陷路段現場濕度分布特征

萬娟霞　馬岢言

【摘 要】針對甘肅省既有黃土路基沉陷路段路基濕度進行現場調研，通過室內含水率、顆粒分析、液塑限、孔隙比、標準擊實試驗測得調研路基土的物性參數，從而分析得到既有黃土路堤沉陷路段路基內部濕度的空間分布特征，并分析形成這種分布特征的原因，發現所調查路段路基平衡濕度大于最佳含水率，且變化特征直接受路基填料類型、地下水位、填筑高度等影響。本文結論為工程設計提供參考，為以后更深入地研究路基濕度做了鋪墊。

【關鍵詞】黃土路基；平衡濕度；分布特征；地下水位；鉆探法

0 引言

路基的強度、剛度與穩定性與路基內部實際含水率密切相關。路基土在剛剛施工完成初期，含水率通常介于最佳含水率±2%范圍之內，處于不飽和狀態。張磊[1]等人研究發現，路基在同一壓實度情況下隨含水率的增大，回彈模量明顯減小；在同一含水率情況下，隨壓實度的提高，回彈模量明顯增大，相比而言含水率對回彈模量的影響更為顯著。由于大氣降水、地表水、地下水以及大氣溫度、地層溫度和水分蒸發等自然因素的綜合影響，路基內部含水率不時變化，呈現出隨不同季節變化的周期性規律[2-4]，這種變化在3～5年后趨于穩定，從而達到平衡含水率。

路基過濕將導致路基回彈模量下降，同時在重載交通作用下形成過量的永久變形，直接影響著路基路面結構的強度、剛度和穩定性，導致道路的性能降低，嚴重影響了使用壽命。因此，有必要對既有路基實際濕度空間分布進行研究，掌握其變化特性，從而為路基濕度更深入地研究做鋪墊，為工程設計提供參考。

1 測試路段與測試方法

甘肅省某條高速公路已建成開放交通近5年，路基填料主要采用當地的黃土，近年來，該條高速所在區域降雨量比歷年同期多20%～50%。連續強降雨使得部分路段路基邊坡沖毀、塌陷、防排水構造物損壞，引發一系列路基橋涵臺背沉陷、路面拉裂、等病害。

黃土路基由于其疏松多孔的特點，在雨水的作用下潛在濕陷的可能性非常大[5-9]，亟待采取相應的路基養護措施。為了深入了解病害原因，特選取該條高速沿線兩處不同地點的壓實黃土沉陷段進行現場路基濕度調研和室內土工試驗分析。

根據測試路段實際情況，分別采取路基頂面鉆孔取土、邊坡小螺旋鉆鉆孔取土的方法，得到路基不同橫斷面和不同深度處的土樣。如圖1所示，其中hi表示測點距離路基頂面的深度，li表示測點距離路緣豎向垂線的水平距離。

現場調研選取兩個不同路堤高度的橫斷面，其中每個斷面對應的hi、li和路堤高取值如表1所示，現場斷面一取回的樣品命名為土樣A，斷面二的樣品命名為土樣B。

2 填料物性參數

對現場取回的兩種土樣進行標準重型擊實試驗，試筒選用內徑10cm高12.7cm，分5層擊實，每層擊27次，擊實功為2687.0kJ/m3。分析實驗數據得到如圖4的擊實曲線。由圖2可見，土樣A最佳含水率為11.6%，最大干密度為1.80g/cm3；土樣B最佳含水率為12.0%，最大干密度為1.79g/cm3。

獲得其物性參數如表2所示，可見兩種路基土樣的天然含水率均大于其最佳含水率為OMC=12%，且該兩種路基填料（黃土）的塑性指數Ip分別為8.5和7.7，均屬于低液限粉土，孔隙比偏大。所有實測的數據顯示，該黃土路基潛在濕陷的可能性非常大[4，8]，亟待采取相應的路基養護措施。

表2 路基填料物性參數

3 路基濕度空間公布特征

3.1 路基濕度橫向分布特征

圖3、圖4反映的是斷面一、二既有路基土濕度橫向變化特征，其特征主要有如下幾個方面：

（1）同一深度處不同的水平位置，其濕度隨著li的增加而逐漸增大。由于調研時天氣狀況好，無降雨，所以越靠近邊坡的地方水分蒸發作用強，濕度越小。

（2）距路基頂面相同深度處，兩斷面li相對應測點相比，斷面二的含水率大于斷面一的。說明兩路基濕度主要受地下水位影響，同時路堤越低（斷面二）受地下水作用越明顯。

3.2 路基濕度豎向分布特征

圖5反映了既有路基土濕度豎向變化特征，以斷面一為例，主要有以下幾個方面：

1）同一水平位置不同深度處，其濕度隨著深度hi的增加而逐漸增加。表明濕度值豎向變化主要受地下水影響。

2）斷面在hi=20cm處相比，斷面一含水率范圍在8%～10%之間，斷面二在11.5～13.0%之間，二者相差較大，說明路堤越高（斷面一），路基濕度受地下水位影響越小。

3）斷面一、二所有測點的濕度值均大于擊實曲線得到的最佳含水率（7.8%～8.2），可見該地區路基濕度受地下水位影響嚴重。

4 結論

（1）在路基工作區范圍內，路基含水率明顯大于擊實試驗得到的最佳含水率。

（2）在不考慮大氣降水的情況下，現場路基濕度在越靠近邊坡的地方值越小，越靠近路基中心線的地方濕度值越大，同時隨著深度的增加濕度呈遞增趨勢。

（3）所調查既有路基實際濕度主要受地下水位影響，作用顯著。

【參考文獻】

[1]張磊，苗強強，陳正漢，黃雪峰，田卿燕，錢尼貴.含水率變化對路基回彈模量的影響[J].后勤工程學院學報，2010.

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[責任編輯：王楠]