黃土濕陷性系數(shù)室內(nèi)試驗(yàn)分析

石書云 王 通

(甘肅中建市政工程勘察設(shè)計(jì)研究院，甘肅 蘭州 730000)

黃土濕陷性系數(shù)室內(nèi)試驗(yàn)分析

石書云 王 通

(甘肅中建市政工程勘察設(shè)計(jì)研究院，甘肅 蘭州 730000)

黃土濕陷系數(shù)是評價黃土濕陷性的重要指標(biāo)，室內(nèi)通過單線法和雙線法測定黃土濕陷性系數(shù)，單線法較符合黃土濕陷的基本過程，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，而雙線法由于預(yù)先浸水及滲透溶濾變形等原因，測量結(jié)果誤差較大，通過試驗(yàn)對比，對雙線法的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，結(jié)果與單線法較為吻合。

黃土濕陷性，單線法，雙線法，濕陷系數(shù)

0 引言

濕陷性黃土是指在天然狀態(tài)下，具有較高強(qiáng)度、較低壓縮性、非飽和的欠壓密土，垂直裂隙發(fā)育，孔隙比較大，肉眼可見。當(dāng)遇水浸濕時，土的強(qiáng)度顯著降低，易發(fā)生沖蝕、崩解、濕陷變形等，引起土質(zhì)邊坡塌滑、地基下沉、房屋開裂等不良工程地質(zhì)問題，對工程建筑的危害性大。因此，工程勘察過程中，必須對黃土的濕陷性進(jìn)行評價。

通常采用室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)獲得濕陷系數(shù)(δs)這一主要參數(shù)對黃土的濕陷性進(jìn)行評價，根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 50025—2004黃土濕陷性地區(qū)建筑規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力為200 kPa時，δs來判定濕陷系數(shù)。當(dāng)δs<0.015時，判定為非濕陷性黃土，δs≥0.015時，判定為濕陷性黃土，并把δs=0.015時所對應(yīng)的壓力定義為黃土濕陷的初始壓力(Psh)。

1 濕陷系數(shù)測定

試驗(yàn)采用單杠桿固結(jié)儀(如圖1所示)進(jìn)行，測試試樣在不同壓力P下達(dá)到壓縮穩(wěn)定后，將試樣浸水，測出浸水后試樣壓縮穩(wěn)定后的高度，從而計(jì)算土的濕陷系數(shù)δs。

試驗(yàn)分別采用單線法和雙線法進(jìn)行，按照規(guī)范要求，單線法一次取5個環(huán)刀試樣，且天然密度差值不大于0.03 g/cm3，天然含水率差值小于1.0%，顆粒密度(比重)均為2.70，對取自同一土樣的5個環(huán)刀試樣按單線法分別加壓，待壓縮穩(wěn)定后浸水，由此測得相應(yīng)的濕陷系數(shù)δs。雙線法取同一深度的天然原狀樣兩個,分別在天然濕度及浸水飽和條件下作壓縮試驗(yàn),即用一個土樣天然狀態(tài)下分級加荷50 kPa，100 kPa，150 kPa，200 kPa，300 kPa，另一個土樣在第一級加荷穩(wěn)定后浸水，讀至穩(wěn)定后再分級加壓至穩(wěn)定，利用兩條壓縮曲線的變形差,計(jì)算出不同壓力下的濕陷系數(shù)。試驗(yàn)測試結(jié)果如表1所示，并根據(jù)測試所得的濕陷系數(shù)繪制p—δs關(guān)系曲線如圖2所示。

表1 濕陷系數(shù)測量結(jié)果表

表2 單線法、雙線法修正結(jié)果對比表

垂向壓力PkPa單線法雙線法天然土變形量mm浸水土變形量mm濕陷系數(shù)δs天然土變形量mm浸水土變形量mm濕陷系數(shù)δs修正后浸水土變形量/mm修正后的濕陷系數(shù)δs500.360.460.0050.360.560.0100.490.0071000.410.620.0100.420.740.0160.650.0121500.540.840.0150.541.020.0240.900.0182000.781.260.0240.791.460.0341.280.0253000.931.590.0330.931.810.0441.590.033

2 濕陷性系數(shù)分析

從試驗(yàn)結(jié)果可見，采用兩種不同的試驗(yàn)方法所測定的濕陷系數(shù)δs或濕陷起始壓力Psh是不同的,有時甚至存在較大差異。單線法是在某一壓力下壓縮穩(wěn)定后才浸水，由此得出的濕陷系數(shù)是直接的,它的受力和濕陷過程符合地基濕陷的實(shí)際情況。而雙線法采用兩個試件，一個預(yù)先浸水，另一個保持自然狀態(tài)不浸水，當(dāng)試樣在事先浸水的情況下，土體的強(qiáng)度會顯著降低，同時試驗(yàn)過程包含了土體的部分滲透溶濾變形作用，因此雙線法測得的濕陷系數(shù)δs一般偏大,而濕陷起始壓力Psh則往往偏小。

在工程試驗(yàn)中，單線法要同時取5個～7個環(huán)刀試樣，同時要使試樣間的土體結(jié)構(gòu)和天然含水量一致，且天然密度差值不大于0.03 g/cm3，無論從野外取樣還是室內(nèi)環(huán)刀試樣都有一定困難，且工作量大，而雙線法只需兩個試樣，無論在取樣還是指標(biāo)控制上都要簡單得多，因此進(jìn)行濕陷系數(shù)測定時，大多采用雙線法進(jìn)行。由于試驗(yàn)方法的不同引起濕陷系數(shù)的差異，對工程來說至關(guān)重要，濕陷系數(shù)取大了增加工程費(fèi)用投入，取小了又對工程安全不利，所以必須對雙線法所得的濕陷系數(shù)進(jìn)行修正。

3 濕陷系數(shù)的修正

雙線法試驗(yàn)是對兩個原狀土樣,分別在天然濕度及浸水飽和條件下作壓縮試驗(yàn),利用兩條壓縮曲線的變形差,計(jì)算出不同壓力下的濕陷系數(shù)。如果對雙線法天然濕度下壓縮的那個試樣在完成最后一級加壓變形穩(wěn)定后補(bǔ)作浸水壓縮實(shí)驗(yàn)，就相當(dāng)于在該壓力下對該試樣進(jìn)行了單線法試驗(yàn)，如圖3所示，把未浸水試樣的最后一級壓力下的壓縮量記為S1，該壓力下試樣浸水后的壓縮量記為S2，另一浸水試樣的最后一級壓力下的壓縮量記為S3，令K=S2/S3，并對雙線法浸水試樣的各壓縮量進(jìn)行校正，校正后的壓縮量曲線如圖4所示。可見，應(yīng)用該方法對本試驗(yàn)中雙線法的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，經(jīng)修正后的壓縮曲線基本與單線法的壓縮曲線相吻合(見表2)，由此所得的濕陷系數(shù)、濕陷起始壓力等參數(shù)更符合黃土濕陷的實(shí)際情況。

4 結(jié)語

室內(nèi)黃土濕陷系數(shù)的測定常用單線法和雙線法，盡管單線法更符合工程實(shí)際情況，但由于取樣較多，試樣的初始參數(shù)控制也較難，工作量大，而雙線法只需兩個試樣，工作量小，初始參數(shù)較容易控制，在工程實(shí)際中經(jīng)常用雙線法測定黃土的濕陷系數(shù)，但雙線法所測的濕陷系數(shù)較大，而濕陷起始壓力較小，通過試驗(yàn)對比，對雙線法天然狀態(tài)下的試樣在最后一級壓力穩(wěn)定后補(bǔ)作浸水試驗(yàn)，并依此為參考，對浸水試樣各級壓力下的壓縮變形量進(jìn)行修正，可以大大降低雙線法的測試誤差。

[1] GB/T 50123—1999,土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 金松麗，邢義川，趙衛(wèi)全,等.基于單線法試驗(yàn)的黃土增濕變形非線性模型研究[J].水利學(xué)報(bào)，2017(6):26-32.

[3] 張利生.關(guān)于用室內(nèi)試驗(yàn)測定黃土濕陷性方法的探討[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2000(6):37-39.

[4] 王新強(qiáng)，張庚成.雙線法載荷試驗(yàn)在黃土濕陷性測定中的應(yīng)用[J].江西建材，2017(8):6-11.

[5] 黃 歡，姜 黎，孔海兵.甘肅某電廠黃土濕陷性試驗(yàn)研究[J].土工基礎(chǔ)，2013(4):64-66.

Thelaboratorytestinganalysisonloesscollapsibilitycoefficient

ShiShuyunWangTong

(GansuCSCECMunicipalEngineeringInvestigationandDesignInstitute,Lanzhou730000,China)

The loess collapsibility coefficient is an important criteria to evaluate the collapsibility of loess. The single-line method and the double-line method are used to determine the collapsibility coefficient of loess. The single-line method is in line with the basic process of loess collapse. The results are accurate and reliable. The results of the double-line method are corrected by the comparison of the test results, and the results are in good agreement with the single-line method.

loess collapsibility, single line method, double line method, collapsibility coefficient

TU411

A

1009-6825(2017)27-0078-02

2017-07-16

石書云(1979- ),女,工程師