羅 元 喜

(江蘇省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 常州 213300)

路堤填筑膨脹土收縮特性分析★

羅 元 喜

(江蘇省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 常州 213300)

以原狀膨脹土以及壓實(shí)度為90，93和96重塑膨脹土和石灰改性膨脹土為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)土樣進(jìn)行了6次干濕循環(huán)，并開展了收縮試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：摻灰對(duì)于抑制膨脹土的收縮作用顯著，對(duì)于工程應(yīng)用意義重大，但摻灰對(duì)于縮限的改變并不明顯。

膨脹土，收縮變形，干濕循環(huán)，土樣

1 概述

膨脹土是一類結(jié)構(gòu)性不穩(wěn)定的特殊土，也是一類工程性狀獨(dú)特的高塑性粘土。膨脹土由于其特殊的成土過程及礦物組成，使其具有區(qū)別于其他土類的獨(dú)有工程特性。為此，本文對(duì)河南地區(qū)膨脹土的基本物理力學(xué)特性進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，系統(tǒng)研究區(qū)域性膨脹土的基本工程特性。根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況，試驗(yàn)對(duì)象主要包括原狀膨脹土、重塑膨脹土和石灰改性膨脹土，試驗(yàn)內(nèi)容主要包括大氣長(zhǎng)期作用下膨脹土的特性，試驗(yàn)?zāi)康氖菫榇髿庾饔眉安煌叵滤挥绊懴屡蛎浲谅返套冃魏头€(wěn)定性研究提供基本計(jì)算參數(shù)。

2 試驗(yàn)方案

2.1 膨脹土土樣的制備

按規(guī)范要求制備擾動(dòng)土樣，干燥土樣的加水量按式(1)計(jì)算：

(1)

其中，mw為土樣所需加水量，g；m為風(fēng)干含水率時(shí)的土樣質(zhì)量，g；wh為風(fēng)干含水率，%；w為土樣所要求的含水率，%。

用噴霧方法加入預(yù)計(jì)水量，充分?jǐn)嚢瑁辉诿荛]容器中，均勻濕化一晝夜備用。

本次試驗(yàn)對(duì)象包括原狀土樣，擾動(dòng)素土以及石灰改性土樣。為考慮不同填筑含水率及石灰改性對(duì)膨脹土性質(zhì)的影響，通過擊實(shí)試驗(yàn)確定的素土含水率包括18.1%，21.1%，試驗(yàn)土樣壓實(shí)度包括90，93和96；石灰土含水率包括16.8%及19.8%，試驗(yàn)土樣壓實(shí)度為90，93和96；試驗(yàn)采用61.8 mm的環(huán)刀樣。

2.2 干濕循環(huán)過程

根據(jù)實(shí)際工況，本次干濕循環(huán)過程對(duì)于素土樣的含水率變化幅度為最優(yōu)含水率±5%，原狀土和灰土的含水率變化幅度為干至最優(yōu)含水率減10%，濕至真空飽和含水率。根據(jù)重量計(jì)算需要脫(加)濕的含水率，脫濕在恒溫恒濕箱中進(jìn)行(溫度35 ℃)，而后分別在恒溫恒濕箱內(nèi)或飽和缸內(nèi)飽和吸濕至預(yù)定含水率，然后放置保濕缸內(nèi)養(yǎng)護(hù)一晝夜，此為一次干濕循環(huán)。本次試驗(yàn)灰土共進(jìn)行6次干濕循環(huán)。具體增、脫濕過程如圖1所示。

表1 收縮變形試驗(yàn)結(jié)果

試樣名稱干濕循環(huán)次數(shù)體縮率/%線縮率/%縮限/%原狀土原狀?1119．945．611．5原狀?2220．665．510．5素土壓實(shí)度90，含水率18．1%119．506．39．8壓實(shí)度90，含水率18．1%219．125．810．1壓實(shí)度93，含水率18．1%118．896．910．0壓實(shí)度93，含水率18．1%218．425．910．8壓實(shí)度96，含水率18．1%118．697．59．6壓實(shí)度96，含水率18．1%218．306．710．1壓實(shí)度90，含水率21．1%118．796．89．8壓實(shí)度90，含水率21．1%219．246．79．5壓實(shí)度93，含水率21．1%119．117．210．1壓實(shí)度93，含水率21．1%220．736．310．2壓實(shí)度96，含水率21．1%118．886．39．2壓實(shí)度96，含水率21．1%219．106．69．2灰土壓實(shí)度90，含水率16．8%67．642．111．3壓實(shí)度93，含水率16．8%67．822．29．7壓實(shí)度96，含水率16．8%66．591．810．6壓實(shí)度90，含水率19．8%66．932．310．5壓實(shí)度93，含水率19．8%66．642．410．0壓實(shí)度96，含水率19．8%66．712．19．8

2.3 收縮試驗(yàn)

土的收縮是濕土變干時(shí)由含水率減少所引起的。這時(shí)包圍著

土粒的薄膜水厚度變薄，土粒在分子吸引力的作用下，互相移近，土的體積因而減小。反映土的收縮性質(zhì)的指標(biāo)有：縮限和體積收縮。必須注意的是，在收縮過程中，可能因土體收縮不一致而產(chǎn)生不均勻應(yīng)力，導(dǎo)致土體產(chǎn)生裂縫。有了裂縫的土體，其強(qiáng)度會(huì)顯著降低，透水性會(huì)顯著增大。因此用土修筑路堤時(shí)，應(yīng)考慮到裂縫的不利影響和采取必要的防裂措施。

試驗(yàn)儀器及方法。

1)試驗(yàn)儀器。本次試驗(yàn)采用南京寧曦土壤儀器有限公司生產(chǎn)的WZ-2型收縮儀。

2)試驗(yàn)步驟。在室溫25 ℃～30 ℃條件下進(jìn)行收縮試驗(yàn)。百分表讀數(shù)間隔1 h～4 h，稱重準(zhǔn)確至0.1 g。兩天后，每隔6 h～24 h測(cè)記百分表讀數(shù)，并稱質(zhì)量，至兩次百分表讀數(shù)不變。試驗(yàn)結(jié)束，烘干試樣，稱干土質(zhì)量。試驗(yàn)程序參考土工試驗(yàn)規(guī)范。

3 試驗(yàn)結(jié)果

膨脹土部分收縮試驗(yàn)結(jié)果見圖2～圖5。

從表1中可以看出，灰土的體縮率較原狀土和素土大幅度減小，摻灰前后體縮率分別約為20%和7%，最大的線縮率也由6%左右降至2%左右。這說明摻灰對(duì)于抑制膨脹土的收縮作用顯著，對(duì)于工程應(yīng)用意義重大，但摻灰對(duì)于縮限的改變并不明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

以原狀膨脹土，以及壓實(shí)度為90，93和96重塑膨脹土和石灰改性膨脹土為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)土樣進(jìn)行6次干濕循環(huán)，開展收縮試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：摻灰對(duì)于抑制膨脹土的收縮作用顯著，對(duì)于工程應(yīng)用意義重大，但摻灰對(duì)于縮限的改變并不明顯。

On analysis of shrinkage feature of expansive soil of embankment filling★

Luo Yuanxi

(No.2GeologicalBrigade,JiangsuGeologicalandMineralBureau,Changzhou213300,China)

Taking undisturbed expansive soil, remolded concrete and improved expensive soil with lime whose compactions are 90, 93, and 96, as the experiment objects, the paper undertakes the shrinkage tests and 6 dry-wet cycles of the soil samples, and proves by the research results that the lime mixture has obvious role of restraining the shrinkage of the expansive soil, so it is meaningful for its engineering application, though it has unobvious change for the shrinkage limit.

expansive soil, shrinkage deformation, dry-wet cycle, soil sample

2015-02-06★：江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2014-ky-4)

羅元喜(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0039-02

TU443

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