某渠道湿陷性地基强夯试验研究

俞长隆

（新疆水利水电勘测设计研究院试验研究所 新疆 昌吉 831100）

1 工程概况

某山坡渠段湿陷性土共有26.71km，其中冲洪积扇区湿陷性土分布长度21.62km，山坡区湿陷性土分布长度5.09km。该区土层岩性大部分为上更新统风积（Q）低液限粉土、含砂低液限粉土、少部分为粉土质砂，厚度2m～20m不等。山坡渠段中～强湿陷性土层一般2m～3m，局部4m～5m，个别部位7.5m左右。山坡区含水率一般为0.7%～6.4%，平均值为2.2%；冲洪积扇区主要为树林区、耕地区、植被不发育区，含水率一般为2.5%～14.7%，平均值为6.7%。

山坡渠段湿陷性土基础处理通常采用的方法有换填砂砾石法、浸水法、挤密法、翻填法和强夯法等。为了提供决策和处理措施依据，需对强夯法进行试验性施工（即试夯试验），根据北山坡渠段的征地及现场施工情况，试夯区选择在六标段。

2 试夯位置、试夯施工部署

在六标段选择三段场地进行试夯，具体桩号位置如下表。每段场地布置两个试夯区，一个夯区范围为10.0m×10.0m。为了能够给地基处理设计有效、多样，并具有可比性的数据，保证大面积施工的质量，对试夯施工做了如下部署：在每段场地划分两个10.0×10.0m的试夯区，采用不同的单击夯击能进行试验比对。1#夯区采用预浸水增湿，与不浸水强夯进行比对。

表1 1#夯区夯击参数

3 试验工作

在渠线桩号80+118段试夯场地1#、2#试夯区探坑内每1m深度取原状土样进行了颗粒分析、比重、压缩、自重湿陷系数、湿陷系数（50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa）等物理力学性试验。试夯区探坑位置详见图1。

3.1 试验方法

本工程中液限、塑限试验采用液限塑限联合测定法，湿陷试验采用单线法，加压等级分别为50、100、200、300、400KPa，稳定标准为湿陷系数小于0.01mm/h。湿陷系数采用现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》规定标准压力200KPa下的湿陷系数。

图1 1#试夯区探坑布置示意图

3.2 试验结果

3.2.1 1#试夯区

（1）1#试夯区夯前试验结果

1#试夯区TK1探坑不同深度（每1m深度取原状土样1组，深度自地面算起）内取7组细粒土进行了物理力学性试验。由颗粒分析试验可知：粒径＞2mm的细砾含量为0.0～0.7%，粒径2mm～0.5mm的粗砂含量为0.1%～2.2%，0.5mm～0.25mm的中砂含量为0.4%～3.8%，0.25mm～0.075mm的细砂含量为15.0%～46.8%，0.075mm～0.005mm的粉粒含量为43.4～76.8，＜0.005mm的黏粒含量为2.0%～12.5%。液限为22.8%～26.2%，塑限为14.0%～17.0%，塑性指数为8.5～9.3，定名为低液限粉土（ML）、含砂低液限粉土（MLS）和粉土质砂（SM）。比重为2.69～2.71，天然湿密度为1.53 g/cm3～1.58g/cm3，天然干密度为1.45 g/cm3～1.53g/cm3，天然含水率为3.1%～6.8%，孔隙比为0.758～0.869，根据粉土密实度按孔隙比分类，密实度属中密。依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）黄土湿陷性评价，试样TK1（1.0m）湿陷系数（200kPa）为0.121，湿陷性强烈；试样TK1（2.0m）湿陷系数（200kPa）为0.0402，湿陷性中等；试样TK1（3.0m、5.0m）湿陷系数（200kPa）为0.0182～0.0266，湿陷性轻微；其余3组深度4.0m、6.0m、7m的试样湿陷系数（200kPa）为0.00580～0.00900，无湿陷性；5m以上的试样湿陷起始压力为15.0kPa～365.0kPa；其中1m、5m的试样自重湿陷系数为0.0160～0.0200，自重湿陷性轻微，其余5组试样无自重湿陷性。天然状态下压缩系数av0.1～0.3为0.070 MPa-1～

0.110MPa-1，压缩模量Es0.1～0.3为16.97MPa～25.51MPa，天然状态下低～中等压缩性土；饱和状态下压缩系数av0.1～0.3为0.175 MPa-1～0.240MPa-1，压缩模量Es0.1～0.3为7.56 MPa～10.07MPa，饱和状态下中等压缩性土。试验结果详见表2、表3。

表2 1#试夯区TK1细粒土物理性试验成果表

表3 1#试夯区TK1原状土样物理力学性试验成果表

表4 1#试夯区土样物理性试验成果表

表5 1#试夯区原状土样物理力学性试验成果表

（2）1#试夯区夯后试验结果：

表6 1#试夯区原状土样力学性试验成果表

在1#试夯区TK2、TK3、TK4、TK5探坑不同深度（每1m深度取原状土样1组，深度自强夯面算起）取15组细粒土进行了物理力学性试验。由颗粒分析试验可知：粒径＞5mm的中砾含量为0.0～5.1%，粒径5mm～2mm的细砾含量为0.0～3.9%，粒径2mm～0.5mm的粗砂含量为0.0～3.5%，0.5mm～0.25mm的中砂含量为0.1%～1.8%，0.25mm～0.075mm的细砂含量为17.1%～38.6%，0.075mm～0.005mm的粉粒含量为44.7～79.5，＜0.005mm的黏粒含量为0.8%～11.0%。液限为21.7%～26.0%，塑限为12.8%～16.8%，塑性指数为8.2～9.4，定名为低液限粉土（ML）和含砂低液限粉土（MLS）。比重为2.69～2.71，天然湿密度为1.55 g/cm3～1.96g/cm3，天然干密度为1.50 g/cm3～1.82g/cm3，天然含水率为2.5%～10.9%。依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）黄土湿陷性评价，15组试样湿陷系数（200kPa）为0.00225～0.0125，无湿陷性；该15组试样小于400 kPa应力下无湿陷起始压力；自重湿陷系数为0.00180～0.0118，无自重湿陷性。天然含水下压缩系数av0.1～0.3为0.060 MPa-1～0.100MPa-1，压缩模量Es0.1～0.3为17.56MPa～27.53MPa，天然含水下低～中等压缩性土；饱和状态下压缩系数av0.1～0.3为0.080 MPa-1～0.120MPa-1，压缩模量Es0.1～0.3为13.48MPa～19.12MPa，饱和下低～中等压缩性土。试验结果详见表4、表5、表6。

4 结语

（1）本试验中强夯前取样深度自地面算起，强夯后取样深度自强夯面算，请结合强夯前后所测量的场地标高结果使用。

（2）1#试夯区土层强夯前孔隙比为0.758～0.869，根据粉土密实度按孔隙比分类，密实度属稍密～中密状态。强夯后试夯区土层15组密度试验所得出的孔隙比为0.573～0.800，其中10组孔隙比小于0.75，为密实状态；其余5组孔隙比大于0.75，基本为中密状态，并分布于探坑较深部位。

（3）1#试夯区强夯前3m以上土层湿陷系数（200kPa）为0.0266～0.121，湿陷性轻微～强烈，强夯后无湿陷性。

通过夯前夯后试验对比，充分证明强夯试验对深度较浅的土层有明显影响，可增大土样的密实度，减弱湿陷性，对深度较大的土层影响较小。特别指出的是当土样为砂样时夯击不易影响土样的湿陷性。※