濕化過程中初始含水量對紅黏土回彈模量影響的試驗研究

張葉勝

（同濟大學土木工程學院地下建筑與工程系 上海 200092）

1 引言

目前，我國的路基設計和施工以壓實度作為填筑質量的控制標準。實際上壓實度僅是工藝參數，反映的是填料的物理特性，而真正反映路基力學性能和穩定性的是回彈模量等力學指標[1]。謝賓等人[2]提出了基于回彈模量的公路路基設計與施工質量的控制方法，采用連續壓實技術進行路基施工與檢測并通過數值計算驗證了該方法的可靠性。

許多學者在路基回彈模量的影響因素方面做了相關的研究，大多數研究人員達成了共識：在黏性土中，含水量對模量則具有顯著的影響。由于本次基于回彈模量的公路路基設計、施工及質量檢測技術的示范工程所選用試驗段的路基填料為紅黏土，因此，針對施工時碾壓含水量問題開展室內試驗研究初始含水量對紅黏土壓實性能的影響就顯得很有必要。

2 試驗材料和方法

2.1 原材料的基本性質

試驗所用土取自鄂爾多斯市東勝區問家灣村。本土料的特征為：紅色，無臭味，無雜質，土質較干、均勻，結構較致密，從顆粒組成上講以粉質黏土為主，基本物理性質指標見表1。

表1 原材料主要物理性質指標

2.2 試驗方法

本次試驗將制備初始含水量為7.4%、10.4%和13.4%的試樣若干，首先通過擊實試驗，得到每種初始含水量下擊實次數與壓實度的關系曲線，根據此關系曲線將試樣擊實至目標壓實度為90%和95%備用。采用路面材料強度儀法計算試樣的回彈模量。

根據鄂爾多斯當地的氣象資料，采用水泥標準養護箱控制箱內的溫濕度分別為30℃和99%，研究不同初始含水量的試樣在濕化過程中回彈模量的衰減情況。

3 試驗結果分析

壓實度為90%、95%的試樣在初始含水量分別為7.4%、10.4%和13.4%時濕化過程中回彈模量衰減曲線見圖1、圖2，其中，W0為初始含水量，分析可知：

試樣在濕化的過程中回彈模量會有不同程度的衰減，濕化初期下降較快，接近飽和時變化較小且回彈模量值相差不大。辛強等人[3]研究發現依托工程所在地區的路基最不利含水量約為12.0%，圖1表明，K=90時，W0=7.4%和10.4%的試樣濕化到W1=12.0%時，E0分別下降了大約79.4%、50.6%，且前者的數值明顯小于后者，W0=13.4%的試樣回彈模量下降的趨勢小于前兩者，但總體的模量值偏低。相比于K=90%的情況，圖2表明，K=95%時會有同樣的規律且在濕化初期，不同初始含水量的試樣回彈模量下降的趨勢更大。

圖1 K=90%，回彈模量衰減曲線

圖2 K=95%，回彈模量衰減曲線

4 結論

（1）濕化試驗表明，依托工程的紅黏土填料在濕化過程中回彈模量的變化受初始含水量影響較大，初始含水量偏低時雖然初始回彈模量較高，但之后的衰減程度更大而且濕化到當地路基最不利含水量時模量要小于初始含水量偏高的情況。

（2）現行《公路路基施工技術規范》規定：細粒土、砂類土等不論采用何種壓實機械，均應在該種土的最佳含水量Wopt±2%以內壓實，根據本文的試驗結果建議運用基于回彈模量的公路路基設計、施工及質量檢測技術進行依托工程的路基施工時，碾壓含水量宜控制在Wopt-Wopt+2%范圍內。

[1]《公路路基設計規范》（JTGD30－2015）[S].2015.

[2]謝賓．基于回彈模量的公路路基設計與施工質量控制方法及應用研究[D].上海：同濟大學，2013.

[3]辛強，王選倉，等．干旱半干旱地區路基CBR值標準的修訂[J]．長安大學學報（自然科學版），2011，31（2）：25～28．