甘肃地区湿陷性黄土湿陷性规律的试验研究.pdf

甘肃地区湿陷性黄土混陷性规律的试验硏究:吴车
文章编号:1672-7479(2011)05-0055-02
甘肃地区湿陷性黄土湿陷性规律的试验研究
吴军
(西安长庆科技工程有限责任公司,陕西西安710018)
Test and Study on Collapsibility of Collapsible Loesses in Gansu Province
摘要从湿陷系数和湿陷速率两个评价指标入手,通过试验的方法研究了初始水含量、压力、时
间三个因素对甘肃地区湿陷性黄土湿陷性特征的影响规律,并对此作了分析总结。最后给出了在湿陷
性黄土地区进行路基施工时的防排水措施建议。
关键词黄土湿陷性规律压力含水量试验研究
中图分类号:TU444
文献标识码:B
我国是世界上黄土分布最广的国家之一,因其覆2.1湿陷系数
盖面积广埋藏深度大和地层构造全而著称于世。
湿陷性黄土的湿陷系数是指单位厚度黄土在初始
在我国,黄土和黄土状土的分布面积约为64万km2,含水量下且在某级压力作用下浸水饱和后湿陷量的
是国土面积的6.6%。黄土基本上形成于第四纪,且大小
具有明显的地带分布性规律。
根据试验测试结果,湿陷性黄土在不同含水量和
黄土的湿陷性
不同压力作用下的湿陷系数规律曲线如图1所示。
0.25
湿陷性黄土是指在覆盖土层的自重应力和建筑物
附加应力综合作用下,受水浸湿后,土的结构迅速破
020
w=11.95%
兴W=15.10%
坏,并发生晟著的附加下沉,其强度也迅速降低的黄
土?。湿陷性是黄土的最显著特征
0.05
=22.57%
7.20%
黄土的湿陷性是由黄土的结构性来决定的。黄土
0100200300400500600700800900
的结构特性,概括起来主要有三个方面:一是富含碳酸
压力PkPa
图1不同初始含水量下湿陷性系数曲线
盐类而具有明显的结构蝨度;二是以非饱和、大孔隙性
为主;三是对水的敏感性强。这些结构特性直接影
由图1可知,黄土湿陷性的大小与作用压力和起
响着混陷性黄土的力学性状和工程特性。
始含水量有关。从中可以发现以下四点规律
(1)当作用压カ大到一定程度时,黄土在水入渗
2黄士的湿陷性特征影响因素分析
后湿陷性将减小或趋于消失
前人研究认为“?,黄土的湿陷与水的浸人以及
(2)随着初始含水量的増大,湿陷系数有明显的
附加应力有直接而重要的联系。因此,运用试验的方下降。这表明黄土的湿陷性将随初始含水量的增大而
法研究了甘肃地区湿陷性黄土的湿陷特征与初始含水减小。随着初始含水量的增大,湿陷量減少,曲线逐渐
量以及压力之间的关系,从湿陷系数以及湿陷速率两降低平绶,且在初始含水量达到饱和状态时,曲线趋近
个方面对此进行了试验研究
于横坐标轴。
(3)在不同压力作用下的湿陷系数均有一个峰
者間:(191),,200年体业于西北大学工程地质台值。因此可推知:初始含水量相问的湿陷性黄土,在某
业,工程师
压力作用下,土将呈现最大的湿陷性,对应的最大湿
铁道勤察
年第5期
陷系数即为峰值湿陷系数,对应的作用压力即为峰值件下湿陷速率的值。测试结果见图4。
湿陷压力。从图1中可知,峰值滞陷系数和峰值湿陷
压力与含水量成反相关关系
(4)不同初始含水量下两条湿陷曲线的纵坐标
差,表示在相应压力下这种增湿程度所产生的增湿变
翌0O2
形△、。从图1中可见,△8.将随着压力的增大而增
0246810121416182022
含水率/%
大,也就是说,在大压力下混陷的减少速率比小压力下
图4不同含水量与湿陷速率的关系曲线
快得多,这说明压力不同使同等增湿产生的增湿变形
有较大差异,小压力下的湿陷速度较低,即湿陷的敏感
从图4可看出,在同一压力、不同含水量条件下,
性弱,因此较低的荷载可以减小湿陷性黄土的敏感性。
湿陷速率首先随着含水量的增加而增加,到某一含水
2.2湿陷速率
量后,湿陷速率明显增大,并达到最大峰值,其后,随着
湿陷性黄土的湿陷速率是指在单位时间内黄上湿含水量的増加混陷速率迅速减小。
陷的程度。它能直接反映黄土湿陷的过程,是研究湿3总结及建议
陷性黄土湿陷规律的重要指标。
(1)黄土湿陷性的大小与作用压力和起始含水量
(1)湿陷速率与时间的关系
有关。在较大的压力作用下,随初始含水量的増大,湿
在同一含水量的情况下(=6.7%),测定黄土的陷的敏感性也将逐渐减弱。当作用压力大到一定程度
湿陷速率随时间的变化规律。试验结果见图2。
时,黄土在受水入渗后湿陷性将减小或消失。
一-200kP
0.060
(2)随着初始含水量的增大,湿陷系数将有明显
300 kpa
兴0.045
的下降,这表明黄土的湿陷性与黄土的初始含水量呈
0.015
反相关的关系
(3)在相同的含水量情况下,湿陷速率与压力呈
时间A
正相关;保持压力不变,湿陷速率先增加,达极大值后
图2压力与湿陷速率关系
又減小。
从图2中可以看出,在相同的含水量情况下,湿陷
(4)在不同的压力下,相同含水量的黄土湿陷速
速率随着压力的増大而増大;当压力值保持不变时,混率达到峰值的时间基本一致。
陷初期的湿陷速率呈增加趋势,随着时间的推移,湿陷
(5)在同一压力条件下,含水量不同,湿陷速率先
量在逐渐增加到一个最大值后,开始逐渐减小;同时还是随着含水量的增加而増加,到某一含水量时,湿陷速
可看出,在不同的压カ下,湿陷速率达到峰值的时间基率明显增大,并达到峰值,其后随着含水量的增加而迅
本一致。
速减小。
(2)湿陷速率与压力的关系
针对以上研究结果,可以认为,在湿陷性黄土地区
在同一含水量(w=6.7%)的情况下,测试不同压填筑路基前,保证路基基底湿陷性黄土下卧层较高的
力条件下湿陷速率变化情况。试验测试时间为8d,湿含水量是消除黄土地基湿陷的有效手段。但是这将造
陷速率取试验期间的均值。结果见图3
成黄土地基转变为低承载力和高压缩性土,将会增大
地基的压缩变形。
0.15
因此,尤其是对西部来说,在湿陷性高填土路堤施
工期间,如能严格控制外来水对路基基底下卧湿陷性
0.05
黄土层的浸入,当路基填筑完成后,由于巨大的填土压
l00200300400500
压力kPa
力的作用,将能有效减少或消除公路运营期间路堤的
图3在不同压カ下同一含水量时湿陷速率的变化曲线
湿陷。进而说明,对湿陷性黄土地区来说,设计完善的
从图3中可以看出,在同一含水量时,湿陷性黄士防排水设施非常必要。
的湿陷速率表现出随着压力的增加而増大的规律。
参考文献
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(3)湿陷速率与含水量的关系
「2]彭雅轩,肖琦,张丽,等.关于湿陷性黄土地基的成因分析及
在同一压力(P=200kPa)下,测定不同含水量条
处理方法[J.东北电力学院学报,2001(21)