黃土自重濕陷性影響因素試驗分析

張新蕾

[摘 要]首先分析了黃土濕陷性的影響因素，再根據西安某地區黃土室內試驗資料，選定影響黃土自重濕陷性的關鍵指標，對各因素進行試驗分析，為后續確定自重濕陷系數預測模型提供依據。

[關鍵詞]黃土;濕陷性;影響因素

[中圖分類號]TU475.3 [文獻標識碼]A

1 黃土的主要特征

黃土的基本色調為黃色、黃褐色等，其碳酸鹽等鹽含量較高。黃土的礦物組成主要為石英及黏土礦物，粉土顆粒含量較高。微觀結構為蜂窩狀，干密度較小，呈較松散狀態。在天然的剖面上，不具層理，能見垂直節理，有的具有濕陷性。因成因時代、含水量、物理力學性質、應力狀態等不同，可將濕陷性黃土分為自重濕陷型黃土和非濕陷型黃土。

2 黃土濕陷性的影響因素

（1）成因及時代：一般濕陷性隨地層越老反而越弱;

（2）氣候：不同地理、氣候條件對黃土結構影響作用大于黃土成因。黃土的性能受地理氣候條件影響較大;

（3）黏粒含量：黃土的濕陷性與黏粒含量基本成反比，黏粒含量少，濕陷性強，當黏粒含量較高時，骨架膠結一般不易被破壞，則濕陷性弱;

（4）可溶鹽：黃土中溶鹽及難溶鹽均制約黃土濕陷的發生;

（5）壓縮性及深度：濕陷性與壓縮性成正比，在垂直方向上隨深度減小;

（6）孔隙比：孔隙比可評價土的緊密程度，濕陷系數與孔隙比基本正相關，濕陷系數隨孔隙比增大而增大，黃土濕陷性還與孔隙大小及形態有關;

（7）含水量：含水量是描述土的干濕程度，其變化能使土的物理、力學性質發生變化，也能使土的壓縮性和穩定性發生變化，從而影響黃土的濕陷性;

（8）干密度：干密度與黃土濕陷性基本呈反相關，干密度越大，土越密實，則濕陷性越弱。

影響黃土濕陷性是綜合多個因素集體控制的，黃土的結構為黃土濕陷提供了空間條件;浸水與壓力作用為黃土濕陷提供了外在條件。而本文擬對黃土自重濕陷性影響因素進行分析。參考相關文獻，結合試驗條件，選取五個關鍵指標對自重濕陷性影響進行分析。

3 黃土自重濕陷性影響因素試驗分析

3.1 試驗基本情況

試驗場地位于西安，場地平坦，屬黃土梁洼，在試驗場地內開挖探井，選擇其中具有代表性的探井1個，開挖深度為25m，取多個原狀土樣，進行室內試驗。

3.2 影響因素分析

（1）天然含水量ω對黃土自重濕陷系數δzs的影響分析

根據試驗數據，可以得到天然含水量ω與自重濕陷系數δzs的線性關系，擬合方程為：

δzsω=0.002ω+0.064（1）

天然含水量對黃土自重濕陷性影響較明顯，不同天然含水量對應不同自重濕陷系數，天然含水量越高，自重濕陷系數反而越小;其次，當天然含水量為23.5%時，此時試驗土樣的自重濕陷系數均小于0.01，自重濕陷性較弱，故確定自重濕陷系數的預測模型時，應考慮天然含水量影響，當確定其影響權重時，可把含水量23.5%作為界限分區確定影響權重。

（2）干密度ρd對黃土自重濕陷系數δzs的影響分析

根據試驗數據，通過擬合，可得干密度ρd與黃土自重濕陷系數δzs的函數表達式為：

δsρd=0.066ρd+0.104（2）

隨著黃土干密度的增大，黃土自重濕陷系數反而減小，若當干密度達到1.45g/cm3時，黃土自重濕陷系數小于0.01，黃土自重濕陷性較弱，當干密度增大到1.7g/cm3時，自重濕陷性基本消失。黃土干密度與土體孔隙及含水量有關，在浸水試驗中，干密度越大，顆粒間接觸越緊密，土體在浸水時越難產生錯動，自重濕陷變形量小。

（3）飽和度Sr對黃土自重濕陷系數δzs的影響分析

根據試驗數據，可得自重濕陷系數與飽和度的擬合曲線表達式為：

δzsSr=0.556exp（-0.045Sr）（3）

自重濕陷系數受土體飽和度的影響比較顯著，土體的飽和度越高，黃土自重濕陷性反而越弱，二者關系近似符合呈指數函數。當Sr≤48%時，土體的自重系數濕陷大于0.01，且最大能達到0.05左右，這一階段黃土自重濕陷性較強，當Sr≤48%黃土的自重濕陷系數均小于0.01，由此表明黃土自重濕陷性很弱，當Sr>78%時，自重濕陷系數基本為零，土體達到飽和狀態，不再具有濕陷性。

4 結論

通過室內試驗，主要分析了西安市某地區黃土自重濕陷系數與物理指標天然含水量、干密度、飽和度間的關系。對各因素進行試驗分析，為后續確定自重濕陷系數預測模型提供依據。

[參考文獻]

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