機場跑道地層土分類定名

劉 洋

(大連理工現代工程檢測有限公司，遼寧大連 116024)

0 引言

界限含水率試驗是土工試驗中應用最廣泛、最常見的試驗。土的液塑限指標是確定土的承載力、細粒土填料分組的重要指標。因此，正確確定土的液塑限指標對地層土分類定名具有重要意義。

某機場原址為養蝦池場地，對機場跑道地層土的分類定名是本文的主要內容。在機場試驗區段鉆取6孔，跑道中心線附近取6孔，鉆深10 m。本文以其中兩孔土樣為例。

1 土類定名［1］

粒徑大于0.075 mm的顆粒質量不超過總質量的50%，且塑性指數不大于10的土定名為粉土。塑性指數大于10的土應定名為粘性土。粘性土應根據塑性指數分為粉質粘土和粘土。塑性指數大于10，且不大于17的土，應定名為粉質粘土;塑性指數大于17的土應定名為粘土。塑性指數應由相應于76 g圓錐儀沉入土中深度為10 mm時的液限計算而得。

土的鑒定應在現場描述的基礎上，結合室內試驗的開土記錄和試驗結果綜合確定。粉土宜描述顏色、包含物、濕度、密實度等;粘性土宜描述顏色、狀態、包含物、土的結構等。

2 場地地貌及底層結構

機場跑道目前基本上仍是養蝦池，地勢平坦，屬全新世后期淺海相沉積。根據12個孔的勘察取樣揭露，地層結構從養蝦池底3.00 m高程以下依次為:

①淤泥質粉質粘土(Qm4):灰色～灰黑色，飽和～過飽和、流塑狀態，含有大量有機質，有腥臭味，污手現象較嚴重。②粉質粘土(Qm4):灰黑色，飽和，軟塑，局部呈可塑狀，切面稍有光澤，無搖振反應，韌性較高，含有貝殼碎屑，干強度中等，透水性低，2號，3號，6號孔缺失。層厚0.00 m ～1.00 m，層底標高 －1.29 m ～0.46 m。③粉土(Qm4):灰黑色，很濕，飽和，軟塑，切面稍有光澤，搖振反應迅速，韌性低，局部含有貝殼碎屑，干強度中等，層厚1.50 m ～4.00 m，層底標高 － 4.75 m ～ 0.20 m。④粉質粘土(Qm4):灰黑色，軟塑，切面稍有光澤，無搖振反應，韌性較高，干強度中等，層厚 0.50 m ～1.00 m，層底標高 －6.83 m ～ －1.95 m。⑤粘土(Qapl3):黃褐色，呈硬可塑狀，切面稍有光澤，韌性中等，干強度高，此層未揭穿。

3 檢測內容及原理

3.1 試樣含水率試驗

采用烘干法檢測試樣的含水率，取其代表性試樣15 g～30 g放入稱量盒內，蓋上盒蓋，稱量。準確至0.01 g，打開盒蓋，將盒置于烘箱內，在100℃的恒溫下烘12 h，至試樣質量不變為止。將稱量盒從烘箱中取出，蓋上盒蓋，放入干燥器內冷卻至室溫，稱干土質量，準確至0.01 g。

其中，ω為含水率，%;m為濕土質量，g;md為干土質量，g。

3.2 試樣顆粒級配試驗

采用篩分法檢測試樣的顆粒級配情況，按GB/T 50123-1999土工試驗方法標準表7.3.1規定，對每個試樣稱取300 g，置于盛水容器中充分攪拌，使試樣的粗細顆粒完全分離，將容器中的試樣懸液過0.075 mm篩，計算出粒徑大于0.075 mm顆粒質量占總質量的百分含量［2］。

3.3 液、塑性指數試驗

采用液、塑限聯合測定法檢測試樣的液、塑限指數，將風干土樣過0.5 mm篩后，噴灑配制一定含水率的土樣，然后裝入密閉玻璃廣口瓶內，潤濕一晝夜備用。將已制備好的土樣取出，放在搪瓷碗中加水或電吹風吹掉部分水分調勻后，密實地裝入試樣杯中，高出試樣杯口的余土，用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在GYS-2數顯式土壤液塑限聯合測定儀升降底座上(如圖1所示)。接通電源，按下“開關”按鈕，在76 g錐體上抹一薄層凡士林，按下復零按鈕，轉動升降座，待試樣杯上升到土面剛好與圓錐儀錐尖接觸時，“接觸指示”紅燈亮，按“測量”按鈕，圓錐儀自由下落，歷時5 s，立即從讀數屏幕上讀出圓錐儀下沉深度h1。把升降座降下，細心取出試樣杯，剔除錐尖處含有凡士林的土，取出錐體附近的試樣不少于10 g放入稱量鋁盒內，稱量得質量m1，并記下盒號，測定含水率。重復以上步驟，測試另兩個含水率土樣的圓錐入土深度h2，h3和含水率m2，m3。以含水率為橫坐標，圓錐入土深度為縱坐標，在雙對數坐標紙上繪制關系曲線，三點應在一直線上，如圖2所示中A線。當三點不在一直線上時，通過高含水率的點和其余兩點連成兩條直線，在下沉為2 mm處查得相應的兩個含水率，當兩個含水率的差值小于2%時，應以兩點含水率的平均值與高含水率的點連一直線，如圖2所示中B線，當兩個含水率的差值不小于2%時，應重做試驗。在含水率與圓錐下沉深度的關系圖上查得下沉深度為17 mm所對應的含水率為液限，查得下沉深度為10 mm所對應的含水率為10 mm液限(用此液限值計算的塑性指數來定名土的類別)，查得下沉深度為2 mm所對應的含水率為塑限，取值以百分數表示，準確至0.1%。

圖1 液、塑限聯合測定儀

塑性指數應按下式計算:

其中，Ip為塑性指數;wL為液限，%;wp為塑限，%。

液性指數應按下式計算:

其中，IL為液性指數，計算至0.01;w為天然含水率。

圖2 錐入深度與含水率關系曲線

4 檢測結果

結合篩分試驗和液、塑限聯合試驗，1號，2號孔液、塑限錐入深度與含水率關系曲線圖如圖3，圖4所示。結合土工試驗和地勘地質描述，各孔地層結構如下:

1號孔自上而下依次為:粉質粘土，層底標高 －0.45 m～0.05 m;粉土，層底標高 －1.95 m ～ －0.45 m;粉質粘土，層底標高－3.95 m～－1.95 m;粘土，此層未揭穿。2號孔自上而下依次為:粉土，層底標高 －3.80 m ～0.20 m;粉質粘土，層底標高－4.30 m ～ －3.80 m;粘土，此層未揭穿。

圖3 1號孔圓錐下沉深度與含水率關系曲線

圖4 2號孔圓錐下沉深度與含水率關系曲線

5 檢測結論

粉土具有易液化的特性，在動荷載作用下容易產生液化。為了確保某機場土層是否含有粉土，采用界限含水率和顆粒分析法進行試驗，對某機場土層進行分類定名。對存在粉土和粉質粘土等易液化土層需要進行處理。

［1］GB 50021-2001，巖土工程勘察規范(2009版)［S］.

［2］GB/T 50123-1999，土工試驗方法標準［S］.