某渠道濕陷性地基強(qiáng)夯試驗(yàn)研究

俞長(zhǎng)隆

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院試驗(yàn)研究所 新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

某山坡渠段濕陷性土共有26.71km，其中沖洪積扇區(qū)濕陷性土分布長(zhǎng)度21.62km，山坡區(qū)濕陷性土分布長(zhǎng)度5.09km。該區(qū)土層巖性大部分為上更新統(tǒng)風(fēng)積（Q）低液限粉土、含砂低液限粉土、少部分為粉土質(zhì)砂，厚度2m～20m不等。山坡渠段中～強(qiáng)濕陷性土層一般2m～3m，局部4m～5m，個(gè)別部位7.5m左右。山坡區(qū)含水率一般為0.7%～6.4%，平均值為2.2%；沖洪積扇區(qū)主要為樹(shù)林區(qū)、耕地區(qū)、植被不發(fā)育區(qū)，含水率一般為2.5%～14.7%，平均值為6.7%。

山坡渠段濕陷性土基礎(chǔ)處理通常采用的方法有換填砂礫石法、浸水法、擠密法、翻填法和強(qiáng)夯法等。為了提供決策和處理措施依據(jù)，需對(duì)強(qiáng)夯法進(jìn)行試驗(yàn)性施工（即試夯試驗(yàn)），根據(jù)北山坡渠段的征地及現(xiàn)場(chǎng)施工情況，試夯區(qū)選擇在六標(biāo)段。

2 試夯位置、試夯施工部署

在六標(biāo)段選擇三段場(chǎng)地進(jìn)行試夯，具體樁號(hào)位置如下表。每段場(chǎng)地布置兩個(gè)試夯區(qū)，一個(gè)夯區(qū)范圍為10.0m×10.0m。為了能夠給地基處理設(shè)計(jì)有效、多樣，并具有可比性的數(shù)據(jù)，保證大面積施工的質(zhì)量，對(duì)試夯施工做了如下部署：在每段場(chǎng)地劃分兩個(gè)10.0×10.0m的試夯區(qū)，采用不同的單擊夯擊能進(jìn)行試驗(yàn)比對(duì)。1#夯區(qū)采用預(yù)浸水增濕，與不浸水強(qiáng)夯進(jìn)行比對(duì)。

表1 1#夯區(qū)夯擊參數(shù)

3 試驗(yàn)工作

在渠線樁號(hào)80+118段試夯場(chǎng)地1#、2#試夯區(qū)探坑內(nèi)每1m深度取原狀土樣進(jìn)行了顆粒分析、比重、壓縮、自重濕陷系數(shù)、濕陷系數(shù)（50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa）等物理力學(xué)性試驗(yàn)。試夯區(qū)探坑位置詳見(jiàn)圖1。

3.1 試驗(yàn)方法

本工程中液限、塑限試驗(yàn)采用液限塑限聯(lián)合測(cè)定法，濕陷試驗(yàn)采用單線法，加壓等級(jí)分別為50、100、200、300、400KPa，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為濕陷系數(shù)小于0.01mm/h。濕陷系數(shù)采用現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力200KPa下的濕陷系數(shù)。

圖1 1#試夯區(qū)探坑布置示意圖

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 1#試夯區(qū)

（1）1#試夯區(qū)夯前試驗(yàn)結(jié)果

1#試夯區(qū)TK1探坑不同深度（每1m深度取原狀土樣1組，深度自地面算起）內(nèi)取7組細(xì)粒土進(jìn)行了物理力學(xué)性試驗(yàn)。由顆粒分析試驗(yàn)可知：粒徑＞2mm的細(xì)礫含量為0.0～0.7%，粒徑2mm～0.5mm的粗砂含量為0.1%～2.2%，0.5mm～0.25mm的中砂含量為0.4%～3.8%，0.25mm～0.075mm的細(xì)砂含量為15.0%～46.8%，0.075mm～0.005mm的粉粒含量為43.4～76.8，＜0.005mm的黏粒含量為2.0%～12.5%。液限為22.8%～26.2%，塑限為14.0%～17.0%，塑性指數(shù)為8.5～9.3，定名為低液限粉土（ML）、含砂低液限粉土（MLS）和粉土質(zhì)砂（SM）。比重為2.69～2.71，天然濕密度為1.53 g/cm3～1.58g/cm3，天然干密度為1.45 g/cm3～1.53g/cm3，天然含水率為3.1%～6.8%，孔隙比為0.758～0.869，根據(jù)粉土密實(shí)度按孔隙比分類(lèi)，密實(shí)度屬中密。依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）黃土濕陷性評(píng)價(jià)，試樣TK1（1.0m）濕陷系數(shù)（200kPa）為0.121，濕陷性強(qiáng)烈；試樣TK1（2.0m）濕陷系數(shù)（200kPa）為0.0402，濕陷性中等；試樣TK1（3.0m、5.0m）濕陷系數(shù)（200kPa）為0.0182～0.0266，濕陷性輕微；其余3組深度4.0m、6.0m、7m的試樣濕陷系數(shù)（200kPa）為0.00580～0.00900，無(wú)濕陷性；5m以上的試樣濕陷起始?jí)毫?5.0kPa～365.0kPa；其中1m、5m的試樣自重濕陷系數(shù)為0.0160～0.0200，自重濕陷性輕微，其余5組試樣無(wú)自重濕陷性。天然狀態(tài)下壓縮系數(shù)av0.1～0.3為0.070 MPa-1～

0.110MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為16.97MPa～25.51MPa，天然狀態(tài)下低～中等壓縮性土；飽和狀態(tài)下壓縮系數(shù)av0.1～0.3為0.175 MPa-1～0.240MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為7.56 MPa～10.07MPa，飽和狀態(tài)下中等壓縮性土。試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表2、表3。

表2 1#試夯區(qū)TK1細(xì)粒土物理性試驗(yàn)成果表

表3 1#試夯區(qū)TK1原狀土樣物理力學(xué)性試驗(yàn)成果表

表4 1#試夯區(qū)土樣物理性試驗(yàn)成果表

表5 1#試夯區(qū)原狀土樣物理力學(xué)性試驗(yàn)成果表

（2）1#試夯區(qū)夯后試驗(yàn)結(jié)果：

表6 1#試夯區(qū)原狀土樣力學(xué)性試驗(yàn)成果表

在1#試夯區(qū)TK2、TK3、TK4、TK5探坑不同深度（每1m深度取原狀土樣1組，深度自強(qiáng)夯面算起）取15組細(xì)粒土進(jìn)行了物理力學(xué)性試驗(yàn)。由顆粒分析試驗(yàn)可知：粒徑＞5mm的中礫含量為0.0～5.1%，粒徑5mm～2mm的細(xì)礫含量為0.0～3.9%，粒徑2mm～0.5mm的粗砂含量為0.0～3.5%，0.5mm～0.25mm的中砂含量為0.1%～1.8%，0.25mm～0.075mm的細(xì)砂含量為17.1%～38.6%，0.075mm～0.005mm的粉粒含量為44.7～79.5，＜0.005mm的黏粒含量為0.8%～11.0%。液限為21.7%～26.0%，塑限為12.8%～16.8%，塑性指數(shù)為8.2～9.4，定名為低液限粉土（ML）和含砂低液限粉土（MLS）。比重為2.69～2.71，天然濕密度為1.55 g/cm3～1.96g/cm3，天然干密度為1.50 g/cm3～1.82g/cm3，天然含水率為2.5%～10.9%。依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）黃土濕陷性評(píng)價(jià)，15組試樣濕陷系數(shù)（200kPa）為0.00225～0.0125，無(wú)濕陷性；該15組試樣小于400 kPa應(yīng)力下無(wú)濕陷起始?jí)毫?；自重濕陷系?shù)為0.00180～0.0118，無(wú)自重濕陷性。天然含水下壓縮系數(shù)av0.1～0.3為0.060 MPa-1～0.100MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為17.56MPa～27.53MPa，天然含水下低～中等壓縮性土；飽和狀態(tài)下壓縮系數(shù)av0.1～0.3為0.080 MPa-1～0.120MPa-1，壓縮模量Es0.1～0.3為13.48MPa～19.12MPa，飽和下低～中等壓縮性土。試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表4、表5、表6。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）本試驗(yàn)中強(qiáng)夯前取樣深度自地面算起，強(qiáng)夯后取樣深度自強(qiáng)夯面算，請(qǐng)結(jié)合強(qiáng)夯前后所測(cè)量的場(chǎng)地標(biāo)高結(jié)果使用。

（2）1#試夯區(qū)土層強(qiáng)夯前孔隙比為0.758～0.869，根據(jù)粉土密實(shí)度按孔隙比分類(lèi)，密實(shí)度屬稍密～中密狀態(tài)。強(qiáng)夯后試夯區(qū)土層15組密度試驗(yàn)所得出的孔隙比為0.573～0.800，其中10組孔隙比小于0.75，為密實(shí)狀態(tài)；其余5組孔隙比大于0.75，基本為中密狀態(tài)，并分布于探坑較深部位。

（3）1#試夯區(qū)強(qiáng)夯前3m以上土層濕陷系數(shù)（200kPa）為0.0266～0.121，濕陷性輕微～強(qiáng)烈，強(qiáng)夯后無(wú)濕陷性。

通過(guò)夯前夯后試驗(yàn)對(duì)比，充分證明強(qiáng)夯試驗(yàn)對(duì)深度較淺的土層有明顯影響，可增大土樣的密實(shí)度，減弱濕陷性，對(duì)深度較大的土層影響較小。特別指出的是當(dāng)土樣為砂樣時(shí)夯擊不易影響土樣的濕陷性?！?/p>