伊犁某渠基土的濕陷性因素分析及初判

【摘要】伊犁地區(qū)是“一帶一路”我國伊犁線的末端，近幾年來新增了許多水電站的建設(shè)。河流兩岸廣泛分布細(xì)粒土，但大部分為濕陷性土，本文根據(jù)該長渠道大量的勘探成果，研究分析，得出伊犁地區(qū)河流兩岸細(xì)粒土濕陷性的影響性因素分析，表明土的濕陷性與孔隙比、含鹽量、含水量和塑限等因素有關(guān)，便于指導(dǎo)我們對(duì)濕陷性土的認(rèn)識(shí)和初判，使渠道等建筑物避開或建在濕陷性弱的地層上，節(jié)省投資。

【關(guān)鍵詞】細(xì)粒土；濕陷性；孔隙比；含水量；塑限

1、導(dǎo)言

伊犁地區(qū)是“一帶一路”我國伊犁線的末端，近幾年來我國大力發(fā)展西部，新增了許多工程建設(shè)。該區(qū)廣泛分布細(xì)粒土，但大部分為濕陷性土，本文根據(jù)該區(qū)大量的勘探成果，研究分析，得出伊犁細(xì)粒土濕陷性的影響性因素分析，表明該區(qū)土的濕陷性與孔隙比、含鹽量、含水量和塑限等因素有關(guān)，便于我們對(duì)濕陷性土的認(rèn)識(shí)和初判，使渠道等建筑物避開或建在濕陷性弱的地層上，節(jié)省投資。

2、工程地質(zhì)概況

伊犁位于我國西部，伊犁河自東向西流，河谷地勢(shì)為東高西低。南北向地勢(shì)為南北兩側(cè)高，中間河谷最低，兩側(cè)向河谷依次分布中高山區(qū)、丘陵區(qū)、山前沖洪積扇、洪積平原（伊犁河河谷）。我國境內(nèi)河谷東西長約300km，中部丘陵區(qū)南北寬10～20km，地形起伏較大，沖溝發(fā)育。山前沖洪積扇南北寬5～10km，由丘陵區(qū)各沖溝的沖洪積扇組成。洪積平原寬10～20km。山前沖洪積扇、洪積平原，地形平坦開闊，分布耕地、居民區(qū)。

丘陵區(qū)表層分布第四系上更新統(tǒng)～全新統(tǒng)風(fēng)積（Q3～4eol）黃土，厚度一般為2～8m不等。丘陵區(qū)沖溝、山前沖洪積扇、洪積平原表層大部分為第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4alp）的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分為粉土質(zhì)砂，局部為夾有中粗砂、砂礫石透鏡體；丘陵區(qū)沖溝溝底細(xì)粒土厚度10～20m，沖溝兩岸斜坡厚度5～10m；山前沖洪積扇、洪積平原厚度大于10m。

3、濕陷性土的影響性因素分析

根據(jù)規(guī)范，采用200kPa壓力下的濕陷系數(shù)進(jìn)行黃土濕陷性判別。本次共完成濕陷性試驗(yàn)432組，共分析數(shù)據(jù)1464個(gè)，其中無濕陷793個(gè)，輕微濕陷216個(gè)，中等濕陷271個(gè)，強(qiáng)烈濕陷184個(gè)。

通過試驗(yàn)表明伊犁地區(qū)細(xì)粒土的濕陷性以丘陵區(qū)為中心，向周圍逐漸減弱。其中丘陵區(qū)濕陷性較強(qiáng)，其濕陷深度較深，一般為地表以下5～7m，局部達(dá)11m。距離丘陵區(qū)較近的山前沖洪積扇濕陷性較弱，其濕陷深度較淺，一般為地表以下3～4m，局部達(dá)6m。距離丘陵區(qū)較遠(yuǎn)的洪積平原，細(xì)粒土無濕陷性。

（1）孔隙比與濕陷性

孔隙比的大小表示土體的致密程度，是反映土的壓縮性、濕陷性等力學(xué)性質(zhì)及工程特性的重要指標(biāo)，土孔隙比的大小還與上覆土層自重壓力有關(guān)。

通過試驗(yàn)，可以看出丘陵山坡區(qū)孔隙比e=0.71～1.08，平均值為0.84；丘陵區(qū)沖溝內(nèi)土孔隙比e=0.71～1.03，平均值為0.88，屬輕微～強(qiáng)烈濕陷性土。山前沖洪積扇孔隙比e=0.75～0.97，平均值為0.90，屬輕微～中等濕陷性土。洪積平原孔隙比e=0.69～0.81，平均值為0.76，屬非濕陷性土。

通過對(duì)161組試樣濕陷系數(shù)與孔隙比數(shù)值的結(jié)合比對(duì)，該區(qū)細(xì)粒土土孔隙比有如下規(guī)律：孔隙比隨埋深的增加而減小，丘陵區(qū)山坡及沖溝內(nèi)濕陷性土的孔隙比相差不大，基本都大于0.7，屬于濕陷性土。孔隙比<0.7的試樣其濕陷系數(shù)均小于0.015，孔隙比>0.8的試樣均存在濕陷性。通過對(duì)濕陷系數(shù)和孔隙比的統(tǒng)計(jì)分析得出兩者負(fù)相關(guān)。

（2）水量對(duì)比塑限與濕陷性關(guān)系

據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，丘陵山坡區(qū)、沖溝區(qū)、山前沖洪積扇中上部區(qū)濕陷性為輕微～強(qiáng)烈，含水率為0.7～14.7%，塑限為12～21%，其含水率基本小于塑限。山前沖洪積扇邊緣濕陷性為輕微，含水率為13～38%，基本大于塑限。洪積平原區(qū)為非濕陷性土，含水率為19～41%，遠(yuǎn)大于塑限。

表明土含水率小于塑限，具有濕陷性；土含水率略大于塑限，具有輕微濕陷性；土含水率遠(yuǎn)大于塑限，基本無濕陷性。

（3） 壓縮性分析

丘陵區(qū)取樣41組試驗(yàn)進(jìn)行室內(nèi)壓縮試驗(yàn)可知，天然狀態(tài)下壓縮系數(shù)av0.1-0.3為0.045～0.370MPa-1，壓縮模量Es0.1-0.3為5.24～37.6MPa，飽和狀態(tài)下壓縮系數(shù)av0.1-0.3為0.105～0.675MPa-1，壓縮模量Es0.1-0.3為2.91～16.72MP，基本為中等壓縮性土。由于土的壓縮性越大，土體的濕陷空間就越大，則該段土如果發(fā)生濕陷則濕陷性越強(qiáng)，反之則弱。

（4）含鹽量與濕陷性關(guān)系

選取三個(gè)探坑的水溶鹽含量和濕陷性進(jìn)行相關(guān)性分析，比較發(fā)現(xiàn)易溶鹽在濕陷發(fā)生中起到一定的作用，通過與其它多組易溶鹽含量及濕陷性的縱向比較發(fā)現(xiàn)易溶鹽在濕陷發(fā)生中起主要作用，中溶鹽（CaSO4）含量對(duì)濕陷發(fā)生的影響不大。

（5）假塑性與濕陷性關(guān)系

工程區(qū)濕陷性土巖性為低液限粉土（ML）、含砂低液限粉土（MLS），少部分為粉土質(zhì)砂（SM），經(jīng)取樣試驗(yàn)表明，三種巖性中均有部分粘粒含量為0.1～4.8，但塑性指數(shù)為7.2～13.9，不均勻系數(shù)為1.3～6.9，曲率系數(shù)為0.6～2.4，表層3～5m范圍內(nèi)濕陷系數(shù)為0.0164～0.1454。表明塑性指數(shù)高而粘粒含量低的這類假塑性土也有輕～強(qiáng)濕陷性。

（6）不均勻系數(shù)與濕陷性關(guān)系

據(jù)試驗(yàn)表明，不均勻系數(shù)大于5的土（不均勻系數(shù)一般為5～20，局部達(dá)51），在表層4～10m范圍內(nèi)該土的濕陷系數(shù)為0.0153～0.1579；不均勻系數(shù)小于5的土（不均勻系數(shù)一般為1.3～4.9），在表層4～10m范圍內(nèi)該土的濕陷系數(shù)為0.0153～0.1126。表明不均勻系數(shù)與濕陷性無直接關(guān)系。

4、結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)可得出，伊犁地區(qū)孔隙比小于0.7的土無濕陷性，孔隙比大于0.8的土均有濕陷性，兩者呈負(fù)相關(guān)。土含水率小于塑限，具有濕陷性；土含水率略大于塑限，具有輕微濕陷性；土含水率遠(yuǎn)大于塑限，基本無濕陷性。濕陷性土一般為中等壓縮性土，易溶鹽含量較高。塑性指數(shù)高而粘粒含量低的這類假塑性土也有輕～強(qiáng)濕陷性。細(xì)粒土的不均勻系數(shù)與濕陷性無直接關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50478-2008），中國計(jì)劃出版社，2009.

[2]《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004），中華人民共和國建設(shè)部，2004年8月1日。

作者簡介：袁道隴，男，39歲，漢，工程師，主要從事工程地質(zhì)勘察。