伊犁某渠基土的濕陷性因素分析及初判

【摘要】伊犁地區是“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。河流兩岸廣泛分布細粒土，但大部分為濕陷性土，本文根據該長渠道大量的勘探成果，研究分析，得出伊犁地區河流兩岸細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，便于指導我們對濕陷性土的認識和初判，使渠道等建筑物避開或建在濕陷性弱的地層上，節省投資。

【關鍵詞】細粒土；濕陷性；孔隙比；含水量；塑限

1、導言

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

2、工程地質概況

伊犁位于我國西部，伊犁河自東向西流，河谷地勢為東高西低。南北向地勢為南北兩側高，中間河谷最低，兩側向河谷依次分布中高山區、丘陵區、山前沖洪積扇、洪積平原（伊犁河河谷）。我國境內河谷東西長約300km，中部丘陵區南北寬10～20km，地形起伏較大，沖溝發育。山前沖洪積扇南北寬5～10km，由丘陵區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。

丘陵區表層分布第四系上更新統～全新統風積（Q3～4eol）黃土，厚度一般為2～8m不等。丘陵區沖溝、山前沖洪積扇、洪積平原表層大部分為第四系全新統沖洪積（Q4alp）的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分為粉土質砂，局部為夾有中粗砂、砂礫石透鏡體；丘陵區沖溝溝底細粒土厚度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

根據規范，采用200kPa壓力下的濕陷系數進行黃土濕陷性判別。本次共完成濕陷性試驗432組，共分析數據1464個，其中無濕陷793個，輕微濕陷216個，中等濕陷271個，強烈濕陷184個。

通過試驗表明伊犁地區細粒土的濕陷性以丘陵區為中心，向周圍逐漸減弱。其中丘陵區濕陷性較強，其濕陷深度較深，一般為地表以下5～7m，局部達11m。距離丘陵區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6m。距離丘陵區較遠的洪積平原，細粒土無濕陷性。

（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、濕陷性等力學性質及工程特性的重要指標，土孔隙比的大小還與上覆土層自重壓力有關。

通過試驗，可以看出丘陵山坡區孔隙比e=0.71～1.08，平均值為0.84；丘陵區沖溝內土孔隙比e=0.71～1.03，平均值為0.88，屬輕微～強烈濕陷性土。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161組試樣濕陷系數與孔隙比數值的結合比對，該區細粒土土孔隙比有如下規律：孔隙比隨埋深的增加而減小，丘陵區山坡及沖溝內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的試樣其濕陷系數均小于0.015，孔隙比>0.8的試樣均存在濕陷性。通過對濕陷系數和孔隙比的統計分析得出兩者負相關。

（2）水量對比塑限與濕陷性關系

據試驗統計，丘陵山坡區、沖溝區、山前沖洪積扇中上部區濕陷性為輕微～強烈，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。洪積平原區為非濕陷性土，含水率為19～41%，遠大于塑限。

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；土含水率遠大于塑限，基本無濕陷性。

（3） 壓縮性分析

丘陵區取樣41組試驗進行室內壓縮試驗可知，天然狀態下壓縮系數av0.1-0.3為0.045～0.370MPa-1，壓縮模量Es0.1-0.3為5.24～37.6MPa，飽和狀態下壓縮系數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，則該段土如果發生濕陷則濕陷性越強，反之則弱。

（4）含鹽量與濕陷性關系

選取三個探坑的水溶鹽含量和濕陷性進行相關性分析，比較發現易溶鹽在濕陷發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現易溶鹽在濕陷發生中起主要作用，中溶鹽（CaSO4）含量對濕陷發生的影響不大。

（5）假塑性與濕陷性關系

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

（6）不均勻系數與濕陷性關系

據試驗表明，不均勻系數大于5的土（不均勻系數一般為5～20，局部達51），在表層4～10m范圍內該土的濕陷系數為0.0153～0.1579；不均勻系數小于5的土（不均勻系數一般為1.3～4.9），在表層4～10m范圍內該土的濕陷系數為0.0153～0.1126。表明不均勻系數與濕陷性無直接關系。

4、結論

根據試驗可得出，伊犁地區孔隙比小于0.7的土無濕陷性，孔隙比大于0.8的土均有濕陷性，兩者呈負相關。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。塑性指數高而粘粒含量低的這類假塑性土也有輕～強濕陷性。細粒土的不均勻系數與濕陷性無直接關系。

參考文獻：

[1]《水利水電工程地質勘察規范》（GB50478-2008），中國計劃出版社，2009.

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

作者簡介：袁道隴，男，39歲，漢，工程師，主要從事工程地質勘察。