某渠道濕陷性地基強夯試驗研究

俞長隆

（新疆水利水電勘測設計研究院試驗研究所 新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

某山坡渠段濕陷性土共有26.71km，其中沖洪積扇區濕陷性土分布長度21.62km，山坡區濕陷性土分布長度5.09km。該區土層巖性大部分為上更新統風積（Q）低液限粉土、含砂低液限粉土、少部分為粉土質砂，厚度2m～20m不等。山坡渠段中～強濕陷性土層一般2m～3m，局部4m～5m，個別部位7.5m左右。山坡區含水率一般為0.7%～6.4%，平均值為2.2%；沖洪積扇區主要為樹林區、耕地區、植被不發育區，含水率一般為2.5%～14.7%，平均值為6.7%。

山坡渠段濕陷性土基礎處理通常采用的方法有換填砂礫石法、浸水法、擠密法、翻填法和強夯法等。為了提供決策和處理措施依據，需對強夯法進行試驗性施工（即試夯試驗），根據北山坡渠段的征地及現場施工情況，試夯區選擇在六標段。

2 試夯位置、試夯施工部署

在六標段選擇三段場地進行試夯，具體樁號位置如下表。每段場地布置兩個試夯區，一個夯區范圍為10.0m×10.0m。為了能夠給地基處理設計有效、多樣，并具有可比性的數據，保證大面積施工的質量，對試夯施工做了如下部署：在每段場地劃分兩個10.0×10.0m的試夯區，采用不同的單擊夯擊能進行試驗比對。1#夯區采用預浸水增濕，與不浸水強夯進行比對。

表1 1#夯區夯擊參數

3 試驗工作

在渠線樁號80+118段試夯場地1#、2#試夯區探坑內每1m深度取原狀土樣進行了顆粒分析、比重、壓縮、自重濕陷系數、濕陷系數（50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa）等物理力學性試驗。試夯區探坑位置詳見圖1。

3.1 試驗方法

本工程中液限、塑限試驗采用液限塑限聯合測定法，濕陷試驗采用單線法，加壓等級分別為50、100、200、300、400KPa，穩定標準為濕陷系數小于0.01mm/h。濕陷系數采用現行國家標準《濕陷性黃土地區建筑規范》規定標準壓力200KPa下的濕陷系數。

圖1 1#試夯區探坑布置示意圖

3.2 試驗結果

3.2.1 1#試夯區

（1）1#試夯區夯前試驗結果

1#試夯區TK1探坑不同深度（每1m深度取原狀土樣1組，深度自地面算起）內取7組細粒土進行了物理力學性試驗。由顆粒分析試驗可知：粒徑＞2mm的細礫含量為0.0～0.7%，粒徑2mm～0.5mm的粗砂含量為0.1%～2.2%，0.5mm～0.25mm的中砂含量為0.4%～3.8%，0.25mm～0.075mm的細砂含量為15.0%～46.8%，0.075mm～0.005mm的粉粒含量為43.4～76.8，＜0.005mm的黏粒含量為2.0%～12.5%。液限為22.8%～26.2%，塑限為14.0%～17.0%，塑性指數為8.5～9.3，定名為低液限粉土（ML）、含砂低液限粉土（MLS）和粉土質砂（SM）。比重為2.69～2.71，天然濕密度為1.53 g/cm3～1.58g/cm3，天然干密度為1.45 g/cm3～1.53g/cm3，天然含水率為3.1%～6.8%，孔隙比為0.758～0.869，根據粉土密實度按孔隙比分類，密實度屬中密。依據《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004）黃土濕陷性評價，試樣TK1（1.0m）濕陷系數（200kPa）為0.121，濕陷性強烈；試樣TK1（2.0m）濕陷系數（200kPa）為0.0402，濕陷性中等；試樣TK1（3.0m、5.0m）濕陷系數（200kPa）為0.0182～0.0266，濕陷性輕微；其余3組深度4.0m、6.0m、7m的試樣濕陷系數（200kPa）為0.00580～0.00900，無濕陷性；5m以上的試樣濕陷起始壓力為15.0kPa～365.0kPa；其中1m、5m的試樣自重濕陷系數為0.0160～0.0200，自重濕陷性輕微，其余5組試樣無自重濕陷性。天然狀態下壓縮系數av0.1～0.3為0.070 MPa-1～

0.110MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為16.97MPa～25.51MPa，天然狀態下低～中等壓縮性土；飽和狀態下壓縮系數av0.1～0.3為0.175 MPa-1～0.240MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為7.56 MPa～10.07MPa，飽和狀態下中等壓縮性土。試驗結果詳見表2、表3。

表2 1#試夯區TK1細粒土物理性試驗成果表

表3 1#試夯區TK1原狀土樣物理力學性試驗成果表

表4 1#試夯區土樣物理性試驗成果表

表5 1#試夯區原狀土樣物理力學性試驗成果表

（2）1#試夯區夯后試驗結果：

表6 1#試夯區原狀土樣力學性試驗成果表

在1#試夯區TK2、TK3、TK4、TK5探坑不同深度（每1m深度取原狀土樣1組，深度自強夯面算起）取15組細粒土進行了物理力學性試驗。由顆粒分析試驗可知：粒徑＞5mm的中礫含量為0.0～5.1%，粒徑5mm～2mm的細礫含量為0.0～3.9%，粒徑2mm～0.5mm的粗砂含量為0.0～3.5%，0.5mm～0.25mm的中砂含量為0.1%～1.8%，0.25mm～0.075mm的細砂含量為17.1%～38.6%，0.075mm～0.005mm的粉粒含量為44.7～79.5，＜0.005mm的黏粒含量為0.8%～11.0%。液限為21.7%～26.0%，塑限為12.8%～16.8%，塑性指數為8.2～9.4，定名為低液限粉土（ML）和含砂低液限粉土（MLS）。比重為2.69～2.71，天然濕密度為1.55 g/cm3～1.96g/cm3，天然干密度為1.50 g/cm3～1.82g/cm3，天然含水率為2.5%～10.9%。依據《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004）黃土濕陷性評價，15組試樣濕陷系數（200kPa）為0.00225～0.0125，無濕陷性；該15組試樣小于400 kPa應力下無濕陷起始壓力；自重濕陷系數為0.00180～0.0118，無自重濕陷性。天然含水下壓縮系數av0.1～0.3為0.060 MPa-1～0.100MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為17.56MPa～27.53MPa，天然含水下低～中等壓縮性土；飽和狀態下壓縮系數av0.1～0.3為0.080 MPa-1～0.120MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為13.48MPa～19.12MPa，飽和下低～中等壓縮性土。試驗結果詳見表4、表5、表6。

4 結語

（1）本試驗中強夯前取樣深度自地面算起，強夯后取樣深度自強夯面算，請結合強夯前后所測量的場地標高結果使用。

（2）1#試夯區土層強夯前孔隙比為0.758～0.869，根據粉土密實度按孔隙比分類，密實度屬稍密～中密狀態。強夯后試夯區土層15組密度試驗所得出的孔隙比為0.573～0.800，其中10組孔隙比小于0.75，為密實狀態；其余5組孔隙比大于0.75，基本為中密狀態，并分布于探坑較深部位。

（3）1#試夯區強夯前3m以上土層濕陷系數（200kPa）為0.0266～0.121，濕陷性輕微～強烈，強夯后無濕陷性。

通過夯前夯后試驗對比，充分證明強夯試驗對深度較淺的土層有明顯影響，可增大土樣的密實度，減弱濕陷性，對深度較大的土層影響較小。特別指出的是當土樣為砂樣時夯擊不易影響土樣的濕陷性。※