安乡至慈利高速公路某段膨胀土特性分析

2016-11-17兰杨要许崔

福建交通科技 2016年5期

关键词：液限潜势膨胀率

■白　兰杨要许崔　磊

（1.西安长庆科技工程有限责任公司，西安　710018；2.西安中交公路岩土工程有限责任公司，西安　710065）

安乡至慈利高速公路某段膨胀土特性分析

■白兰1杨要许2崔磊1

（1.西安长庆科技工程有限责任公司，西安710018；2.西安中交公路岩土工程有限责任公司，西安710065）

基于湖南省安乡至慈利高速公路初勘，通过对某段179个钻孔中215件试样进行了膨胀土自由膨胀率试验。对本段膨胀土的特性进行分析，总结了该段膨胀土的深度、含水量、孔隙比、饱和度、塑性指数、液性指数等分布规律，为今后类似工程实践提供参考依据。

膨胀土自由膨胀率物理力学特性

1　前言

土中黏粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土称为膨胀土［1］，膨胀土这一特点对公路路基建设造成严重破坏，因此被称为“公路癌症”。膨胀土在我国分布广泛，中国膨胀土按成因和性质可分为湖相、河相、滨海相、残积土四类，外观多呈灰、褐、黄、棕红、白色等［2］。由于其危害显著，积极开展对膨胀土的研究，及时总结工程实践中遇到的膨胀土特性具有非常重要的意义。

安乡至慈利高速公路位于湖南省中西部的常德市和张家界市辖区内，沿线膨胀土极其发育。本文以该段高速公路某段为例，通过对其自由膨胀率、液塑限、含水率、力学性质等实验分析，总结了此段膨胀土的工程特性及纵垂向分布，不仅为本项目路基设计提供合理的处理措施，也为今后其他工程实践提供参考依据。

2　自由膨胀率和基本物性统计特征

本段沿线出露的地层岩性主要有Q4河湖相沉积层、河流相沉积层及残坡积层。上部为灰绿色黏土，有的具纹层、黑色腐殖质含植物、黄色亚黏土等；河流相多见于Ⅰ级阶地及河漫滩；残坡积层中机械风化者形成大块碎石堆积于山麓，化学风化者多形成黏土；Q2河湖相沉积层及残坡积层。河湖相沉积层组成Ⅱ～Ⅲ级阶地、残坡积层分布在山麓，共同特点是砂泥质受湿热化作用而成酱红色，并具蠕虫状结构。

本次共采集215件试样进行了膨胀土试样，试样岩性为灰白色、土黄色、砖红色黏性土，成因主要为Q2p冲湖积。

2.1自由膨胀率特征

膨胀土的膨胀潜势按其自由膨胀率可分为以下三类［1］，见表1。

表1　膨胀潜势的分级

通过室内实验，本文选取具有代表性的20件强膨胀性土样物性及自由膨胀率统计结果见表2。

20件无膨胀性和弱膨胀性土样物性及自由膨胀率结果见表3。

上述膨胀土试样主要采集于谷地、洼地的桥梁钻孔中，在地表蠕虫状黏性土形成的丘陵、山坡等处另外加取了35件试样（1.00～7.50m），分析结果表明，路基挖方范围内主要为非膨胀土（24件）-弱膨胀土（11件）。

不同膨胀潜势膨胀土自由膨胀率随深度、含水量、孔隙比、饱和度、塑性指数、液性指数变化分布情况分别见图1～图6。

图1　不同膨胀潜势膨胀土深度变化分布散点图

图2　不同膨胀潜势膨胀土含水量变化分布散点图

图3　不同膨胀潜势膨胀土天然孔隙比变化分布散点图

图4　不同膨胀潜势膨胀土饱和度变化分布散点图　

图5　不同膨胀潜势膨胀土塑性指数变化分布散点图

表2　强膨胀性土样物理性质及自由膨胀率统计表

表3　无膨胀性和弱膨胀性土物理性质及自由膨胀率统计表

图6　不同膨胀潜势膨胀土液性指数变化分布散点图

由上述诸图可以看出，强膨胀土多分布于5m以下深度，而路基挖方深度几乎都为非膨胀土-弱膨胀土。图2～图6表明，强膨胀土的天然含水量、孔隙比、饱和度、塑性指数及液性指数分布范围都十分集中，非膨胀土和弱膨胀土分布则较分散。实验数据表明该段强膨胀土特点为，塑性高（23≤IP≤26），分布深（5m以下），多饱和（饱和度Sr≥95），坚硬黏土。

2.2物理性质统计

通过不同膨胀潜势土样物理指标统计分析得表4。分析得出强膨胀土呈高液限坚硬状态，液限为WL= 52.20%～67.90%，自由膨胀率为90%～120%；中等膨胀土呈低-高液限硬塑-坚硬状态，液限为WL=32.30%～67.50%，自由膨胀率为60%～88%；弱膨胀土呈低-高液限硬塑-坚硬状态，液限为WL=33.50%～49.80%，自由膨胀率为40%～58%。