黃土自重濕陷性影響因素試驗(yàn)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(jù)西安某地區(qū)黃土室內(nèi)試驗(yàn)資料，選定影響黃土自重濕陷性的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)各因素進(jìn)行試驗(yàn)分析，為后續(xù)確定自重濕陷系數(shù)預(yù)測(cè)模型提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]黃土;濕陷性;影響因素

[中圖分類號(hào)]TU475.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 黃土的主要特征

黃土的基本色調(diào)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(jié)構(gòu)為蜂窩狀，干密度較小，呈較松散狀態(tài)。在天然的剖面上，不具層理，能見垂直節(jié)理，有的具有濕陷性。因成因時(shí)代、含水量、物理力學(xué)性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)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(shí)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(duì)黃土結(jié)構(gòu)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(qiáng)，當(dāng)黏粒含量較高時(shí)，骨架膠結(jié)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(fā)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(píng)價(jià)土的緊密程度，濕陷系數(shù)與孔隙比基本正相關(guān)，濕陷系數(shù)隨孔隙比增大而增大，黃土濕陷性還與孔隙大小及形態(tài)有關(guān);

（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(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，也能使土的壓縮性和穩(wěn)定性發(fā)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(guān)，干密度越大，土越密實(shí)，則濕陷性越弱。

影響黃土濕陷性是綜合多個(gè)因素集體控制的，黃土的結(jié)構(gòu)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(duì)黃土自重濕陷性影響因素進(jìn)行分析。參考相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合試驗(yàn)條件，選取五個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)自重濕陷性影響進(jìn)行分析。

3 黃土自重濕陷性影響因素試驗(yàn)分析

3.1 試驗(yàn)基本情況

試驗(yàn)場(chǎng)地位于西安，場(chǎng)地平坦，屬黃土梁洼，在試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)開挖探井，選擇其中具有代表性的探井1個(gè)，開挖深度為25m，取多個(gè)原狀土樣，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。

3.2 影響因素分析

（1）天然含水量ω對(duì)黃土自重濕陷系數(shù)δzs的影響分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到天然含水量ω與自重濕陷系數(shù)δzs的線性關(guān)系，擬合方程為：

δzsω=0.002ω+0.064（1）

天然含水量對(duì)黃土自重濕陷性影響較明顯，不同天然含水量對(duì)應(yīng)不同自重濕陷系數(shù)，天然含水量越高，自重濕陷系數(shù)反而越小;其次，當(dāng)天然含水量為23.5%時(shí)，此時(shí)試驗(yàn)土樣的自重濕陷系數(shù)均小于0.01，自重濕陷性較弱，故確定自重濕陷系數(shù)的預(yù)測(cè)模型時(shí)，應(yīng)考慮天然含水量影響，當(dāng)確定其影響權(quán)重時(shí)，可把含水量23.5%作為界限分區(qū)確定影響權(quán)重。

（2）干密度ρd對(duì)黃土自重濕陷系數(shù)δzs的影響分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過擬合，可得干密度ρd與黃土自重濕陷系數(shù)δzs的函數(shù)表達(dá)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(shù)反而減小，若當(dāng)干密度達(dá)到1.45g/cm3時(shí)，黃土自重濕陷系數(shù)小于0.01，黃土自重濕陷性較弱，當(dāng)干密度增大到1.7g/cm3時(shí)，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(guān)，在浸水試驗(yàn)中，干密度越大，顆粒間接觸越緊密，土體在浸水時(shí)越難產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，自重濕陷變形量小。

（3）飽和度Sr對(duì)黃土自重濕陷系數(shù)δzs的影響分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得自重濕陷系數(shù)與飽和度的擬合曲線表達(dá)式為：

δzsSr=0.556exp（-0.045Sr）（3）

自重濕陷系數(shù)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(guān)系近似符合呈指數(shù)函數(shù)。當(dāng)Sr≤48%時(shí)，土體的自重系數(shù)濕陷大于0.01，且最大能達(dá)到0.05左右，這一階段黃土自重濕陷性較強(qiáng)，當(dāng)Sr≤48%黃土的自重濕陷系數(shù)均小于0.01，由此表明黃土自重濕陷性很弱，當(dāng)Sr>78%時(shí)，自重濕陷系數(shù)基本為零，土體達(dá)到飽和狀態(tài)，不再具有濕陷性。

4 結(jié)論

通過室內(nèi)試驗(yàn)，主要分析了西安市某地區(qū)黃土自重濕陷系數(shù)與物理指標(biāo)天然含水量、干密度、飽和度間的關(guān)系。對(duì)各因素進(jìn)行試驗(yàn)分析，為后續(xù)確定自重濕陷系數(shù)預(yù)測(cè)模型提供依據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2] 韓慶.西安地鐵一號(hào)線黃土濕陷性研究[D].西安：西安理工大學(xué)，2010.

[3] 王小軍，米維軍，等.鄭西客運(yùn)專線黃土地基濕陷性現(xiàn)場(chǎng)浸水試驗(yàn)研究[J].鐵道學(xué)報(bào)，2012（01）.

[4] 李晉，謝永利，馮忠居.自重濕陷性黃土地區(qū)合理樁長初探[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005（09）.