六盘山区湿陷性黄土路基性能评价与加固技术研究

六盘山区湿陷性黄土路基性能评价与加固技术研究

邹旭君

甘肃圆陇路桥机械化公路工程有限责任公司甘肃兰州730000

摘要：本文主要对六盘山区湿陷性黄土地区路段路堤压实度的检测，采用铺设土工格栅或者加筋材料的技术，结合强夯机理加固的路段压实度达到96.5%，超过设计要求0.5百分点；对路堑的弯沉值检测结果表明:土石结混合垫层压实后的路基弯沉值比设计完成减少了10%，该湿陷性黄土地段的公路具有良好的强度性能和稳定性能。

关键词：湿陷性黄土；路基；性能评价；加固技术

引言

文章通过对六盘山区的黄土湿陷性、渗透性以及崩塌性等特点与技术指标，结合该地区多条公路实际施工情况，对湿陷性黄土路基的物理性质(颗粒组成、密度、含水率、饱和度)、力学性质(压缩系数、压缩模量)和水理性质(渗透系数、湿陷系数)进行了试验分析。

1.黄土的工程特性

1.1黄土的湿陷性

湿陷性是指黄土受到水浸湿后，在自身重力或者外力荷载下发生迅速破坏或下沉的特性，也是黄土的主要工程性质。受水浸湿后，在自重应力作用下就会产生湿陷的黄土称为自重湿陷性黄土，而非自重湿陷性黄土只有在自重应力力和附加应力共同作用下才会产生湿陷。湿陷性黄土的主要特点是变形量大、发生快，通常是正常土压缩变形的几倍到几十倍不等，浸水后立即软化，1～3h就湿陷破坏。湿陷系数是湿陷变形的主要指标，是单位厚度土样在初始压力作用下产生的湿陷量。湿陷性的强弱受到起始压力和含水量影响。湿陷性大小反映了黄土对水的敏感程度。黄土湿陷系数通过室内压缩试验进行测试，在工程中，通过湿陷系数的测定与计算，主要是为了判别黄土的湿陷性的强弱以及预估湿陷性黄土的湿陷量。湿陷系数为0.015是湿陷性黄土与非湿陷性黄土的分界线，湿陷性黄土则分为轻湿陷性、中湿陷性、强湿陷性三个等级。

1.2黄土的渗透性

黄土的形状、结构、裂隙、节理以及饱和度都很大程度上影响黄土的渗透性能。然而，由于黄土稳定性能并非颗粒之间的胶结特性起作用，颗粒之间的连接对于黄土渗透性影响几乎很小。老黄土中通常存在斜节理，而新黄土中垂直节理相对比较发育，目前位置，还未发现有构造性节理。通常情况下垂直向渗透系数大于水平向渗透系数。黄土的渗透性与其他土质相同，都用水力作用下的渗流速度来表示也就是所谓的渗透系数。不同地区黄土的渗透系数差别较大。

2.黄土路基的性能试验

2.1物理性质试验

制备3组路基黄土，每组黄土准备两个试样，每组试件中，选取其中一个用于物理性质试验，测定黄土的含水量、天然密度、干密度、饱和度、孔隙比等指标；另外一个试件进行颗粒分析，获取土体的颗粒组成。根据颗粒分析试验结果，该地区黄土主要是粒径＜0.25mm的粉状土，粒径＜0.075mm所占比例超过一半。因此该区黄土颗粒主要为粉粒，并含有较多粒径在粒径0.075～0.005mm的粉砂颗粒。而从物理性质试验结果可知，该地区导致黄土的干密度较大，孔隙比较小，透气性和透水性好。天然含水量在10%左右的较低状态。而由于这个地区的黄土粉粒含量高，湿陷破坏发生所需的含水量就相对较小。在路基设计与病害防治过程中，路基周围排水设计以及路基内部的防水设计是保证路基稳定性的重要手段。

2.2力学性质试验

在物理性质试验选取土样的相同位置分别对于选取3组土样，每组制备三个试件，分别编号为土样4、5、6，并测定孔隙比，然后进行压缩试验，根据压缩系数与压缩模量分析评价黄土的力学性质。试验结果见表2。

表2.黄土力学性质试验结果：

从试验结果可以看出，该地区黄土的压缩系数小于0.1～0.5MPa之间，属于中压缩性黄土。该地区黄土的压缩系数随着试验压力的增大呈现减少的趋势，这与换土的物理构成有密切联系，由于该地区的黄土含水量低，密实程度相对较高。

2.3水理性质试验

黄土水理性质试验主要包括渗透试验和湿陷试验。渗透试验通过测定土体的渗透系数判断湿陷性，而湿陷试验则通过测定土体的湿陷系数来判定黄土的湿陷性。首先，渗透试验。通过渗透试验测定黄土的渗透系数，在之前选取黄土样本的地点选择三组土样依次编号为土样7、8、9。通过试验测定单位水力作用梯度下的渗流速度即为黄土渗透系数。通过分析，黄土的渗透性一方面反映透水性能特点，另一方面也是判定湿陷性的重要参数。试验结果表明，该地区黄土的渗透系数在9×10－4左右。说明该地区黄土属于中湿陷性黄土。在含水率变化不大的情况下，能满足工程要求。然而，由于黄土的渗透性受到重度、水力坡度的影响较大，单是渗透系数还不能准确判定土体的湿陷性，需进行湿陷试验进一步获取湿陷系数等指标进行评价。另外，湿陷试验，选取该地区深度为1m以下的黄土土样，分别编号为土样10、11、12，然后进行湿陷试验，根据湿陷起始压力下对应的湿陷系数判定黄土的湿陷性等级。

3.黄土路基加固技术

3.1路堤段加固技术

由于该地区黄土的饱和度大约为33%，不大于60%，采用土工格栅或者加筋材料对黄土路堤进行处理。在铺设加筋材料后明显可以改善路基的强度和变形状态，筋材在土体中作为抗拉构件与土体摩擦，限制黄土侧向变形，提高路基抗剪强度。铺设筋材后，用2.5～3.0t的重锤进行夯实，重锤夯击可以消除基底以下1.2～1.8m土层的湿陷性。强夯法处理湿陷性黄土地基对地基的影响深度按照梅纳公式进行计算[1]。

3.2路堑段加固技术

本工程经过的黄土地区有部分路堑开挖路段，为保证路基使用性能，对开挖后的路堑进行加固处理。采用一定粒径的片石混合湿陷性黄土进行碾压加固。为防止路基材料从侧向挤出，影响加固效果，在侧向设置水泥混凝土挡块，从而保证边缘压实质量。首先将加固范围内的湿陷黄土挖去，然后将黄土与片石按照一定比例混合，并保持湿陷性黄土处于最佳压实状态的含水量，分层回填压实。这种方法可以减少路基的压缩性，提高承载能力，降低黄土的渗透性和湿陷性。采用土石混合垫层处理湿陷性黄土路堑路基，能收到良好的效果，这种方式有利于路基的应力扩散，增强稳定性，阻止路基底部黄土的侧向挤出，从而减小湿陷变形。

结论

文章主要对六盘山区湿陷性黄土路基性能评价与加固技术进行了分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值[2]。

参考文献

[1]马志焱，宋战平，赵治海.湿陷性黄土地基[M].北京:科学出版社，2017.

[2]王立朝，胡瑞林，李耀刚.影响强夯加固深度的因素分析[J].施工技术，2014，33(01):48－49.