灌區渠道基土工程水敏性試驗研究

于忠豪

（新疆水利發展投資（集團）有限公司，新疆 伊寧 835000）

1 試驗材料及方法

試驗土樣為A、B、C 三個灌區表層以下30～50 cm，生石灰CaO含量大于98%。土樣礦物成分及物化性質試驗根據《土工試驗規范》來進行。自由膨脹率結果判別土樣膨脹性，交換性鈉百分比、針孔、碎塊及雙比重計等試驗判別土樣分散性。

2 試驗結果

2.1 土樣物化性質

物化性質結果如表1（土樣化學性質）所示。顆粒組成以黏粒和粉粒為主，根據塑性圖分類，土樣1到土樣4都屬于高液限粉土，土樣5 位低液限黏土。土樣鹽含量不高，pH 值5.38～7.76，有機質3.81～15.31 g/kg，有機質含量土樣1、2 及3 要比4與5高，而土樣1、2及3的pH值要比4與5低。

表1 土樣化學性質分析表單位：g·kg-1

2.2 土樣礦物成分分析

表2分析結果即是此次研究的土樣礦物成分。從表發現，黏土礦物主要是蒙脫石和伊利石，以伊-蒙混層為主，依混層比開展綜合性的計算得出蒙脫石14.41%～19.11%，伊利石18.81%～21.71%。有研究表明，蒙脫石在土體匯總如果超過百分之五的含量，那么就會明顯影響到土體的工程性能。五組土樣基于成分分析得出其存在明顯的分散性和膨脹性。

表2 土樣礦物成分分析表單位：%

2.3 土樣膨脹性

土樣陽離子交換量、蒙脫石含量及自由膨脹率結果如表3。從表4看出，五組土樣自由膨脹率42%～91%，其中土樣2為91%，屬強膨脹土；土樣3為77%，屬中膨脹土；其余屬于弱膨脹土。陽離子交換量17.85～25.33 cmol·kg-1，蒙脫石14.41%～19.11%，由此能夠得出，五組土樣都屬于膨脹土，具有一定膨脹潛勢。

表3 土樣膨脹性表

表4 土樣分散性分析結果表

2.4 土樣分散性試驗判別

土樣分散性結果如表4。土樣1、2以及3的分散度30%以下，為非分散性土；土樣4分散度50%以上，為分散性土；土樣5分散度36.71%，為過渡性土。碎塊試驗表明，土樣1水色清澈，崩解后燒杯底部細顆粒狀平推。土樣2 無崩解，這兩者都為非分散性土；其余土樣水色有明顯的渾濁，崩解之后擴散到燒杯底部。針孔試驗表明，土樣4 針孔在50 mm 水頭下迅速擴大2～3 倍的孔徑，水流渾濁，為分散性土；其余土樣水流清澈，針孔不擴大，為非分散性土。孔隙水可溶性陽離子試驗表明，五組土樣的PS 百分比1.61%～15.61%，TDS1.68～4.78。通過PS及TDS關系看出，五組土樣都為非分散性土。ESP試驗表明，五組土樣ESP含量都10%以下，為非分散性土。

①交換性鈉離子百分比：ESP 大于15%為高分散性土；ESP7%～10%為中等分散性土。②雙比重計試驗：分散度30%以下為非分散性土，30%～50%為過渡性土，50%以上為分散性土。③孔隙水可溶性陽離子試驗：PS40%以下為非分散性土，40%～60%為過渡性土，60%以上為分散性土。④針孔試驗：50 mm水頭下針孔迅速擴大，孔徑＞1.5倍，水流渾濁，為分散性土；180～380 mm水頭下針孔沖蝕較慢，孔徑＞1.5倍，水流稍渾濁，為過渡性土；380～1 020 mm 水頭下針孔不擴大，水流清澈，為分散性土。⑤碎塊試驗：土塊崩解擴散整個燒杯底部，水渾濁為分散性土；土塊崩解后微量渾濁，很少擴散，為非分散性土；土塊燒杯底部細顆粒狀平推，無渾濁，為過渡性土。

2.5 改性工程性質分析

①改性后的土體摻灰量與自由膨脹率以及養護齡期的關系為：土體自由膨脹率隨著石灰摻量的增加而降低。增加養護齡期，自由膨脹率沒有明顯變化，由此能夠看出，對于膨脹土通過摻加石灰能夠對土樣膨脹性進行降低，有著較好的改性效果。②對于土樣也在改性之后進行了碎塊以及針孔試驗，為分散性土。土樣3以及土樣5屬于抗蝕性差的土，進行碎塊試驗顯示為分散性特征，所以，對于土樣3 以及土樣5 改性后也進行碎塊試驗。結果發現，石灰添加到土樣再養護3 d，土體分散性逐步下降，而后在針孔與碎塊試驗中顯示為非分散性。由此說明摻加石灰后能夠增加土的膨脹性，同時也能加強分散性。

3 結語

在渠道的建設當中，分散性土及膨脹土這種水敏性特殊土經常會遇到。這些土因為其水敏性會明顯降低渠基承載力，發生明顯渠坡變形及裂縫。因此，需要深入研究渠道工程性質。該工程A灌區具有膨脹性，強弱都有，B灌區不但具有分散性，還具有弱膨脹性；C灌區具有弱膨脹性。施工中建議通過添加3%石灰處理，以此消除土樣分散性及膨脹性。