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(píng)價(jià)黃土濕陷性的重要指標(biāo)，室內(nèi)通過單線法和雙線法測(cè)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(cè)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(cè)量結(jié)果誤差較大，通過試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)雙線法的測(cè)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(shí)，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(duì)工程建筑的危害性大。因此，工程勘察過程中，必須對(duì)黃土的濕陷性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

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(duì)黃土的濕陷性進(jìn)行評(píng)價(jià)，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(shí)，δs來(lái)判定濕陷系數(shù)。當(dāng)δs<0.015時(shí)，判定為非濕陷性黃土，δs≥0.015時(shí)，判定為濕陷性黃土，并把δs=0.015時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力定義為黃土濕陷的初始?jí)毫?Psh)。

1 濕陷系數(shù)測(cè)定

試驗(yàn)采用單杠桿固結(jié)儀(如圖1所示)進(jìn)行，測(cè)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(cè)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(gè)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(duì)取自同一土樣的5個(gè)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(cè)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(gè),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(gè)土樣天然狀態(tài)下分級(jí)加荷50 kPa，100 kPa，150 kPa，200 kPa，300 kPa，另一個(gè)土樣在第一級(jí)加荷穩(wěn)定后浸水，讀至穩(wěn)定后再分級(jí)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(cè)試結(jié)果如表1所示，并根據(jù)測(cè)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(cè)量結(jié)果表

表2 單線法、雙線法修正結(jié)果對(duì)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(cè)定的濕陷系數(shù)δs或濕陷起始?jí)毫sh是不同的,有時(shí)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(gè)試件，一個(gè)預(yù)先浸水，另一個(gè)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(huì)顯著降低，同時(shí)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(cè)得的濕陷系數(shù)δs一般偏大,而濕陷起始?jí)毫sh則往往偏小。

在工程試驗(yàn)中，單線法要同時(shí)取5個(gè)～7個(gè)環(huán)刀試樣，同時(shí)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(wú)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(gè)試樣，無(wú)論在取樣還是指標(biāo)控制上都要簡(jiǎn)單得多，因此進(jìn)行濕陷系數(shù)測(cè)定時(shí)，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(duì)工程來(lái)說(shuō)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(duì)工程安全不利，所以必須對(duì)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(duì)兩個(gè)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(duì)雙線法天然濕度下壓縮的那個(gè)試樣在完成最后一級(jí)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(duì)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(jí)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(jí)壓力下的壓縮量記為S3，令K=S2/S3，并對(duì)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?？梢?，應(yīng)用該方法對(duì)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?jí)毫Φ葏?shù)更符合黃土濕陷的實(shí)際情況。

4 結(jié)語(yǔ)

室內(nèi)黃土濕陷系數(shù)的測(cè)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(gè)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(cè)定黃土的濕陷系數(shù)，但雙線法所測(cè)的濕陷系數(shù)較大，而濕陷起始?jí)毫^小，通過試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)雙線法天然狀態(tài)下的試樣在最后一級(jí)壓力穩(wěn)定后補(bǔ)作浸水試驗(yàn)，并依此為參考，對(duì)浸水試樣各級(jí)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(cè)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.

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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