山西黃土地區(qū)土基回彈模量的試驗研究

吳喜榮，朱麗麗

（1．山西省交通科學研究院黃土地區(qū)公路建設與養(yǎng)護技術交通行業(yè)重點實驗室，山西太原 030006;2．林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶 401121）

在我國路面的設計、施工質量以及使用性能的評價中，土基回彈模量是反映路基承載能力的主要力學參數，它的確定直接影響到路面的設計厚度，關系到路面結構的安全性和經濟性．因此對土基回彈模量的研究具有十分重要的意義．研究表明，回彈模量受土質、含水量、壓實度、測試方法等諸多因素的影響［1］，在這些因素中，含水量和壓實度對其影響較大，許多文獻中建立了壓實度和含水量與回彈模量的相關關系［2－5］．如果在改變含水量和壓實度2個條件時，哪個因素對于回彈模量的影響程度更大，并且在不同壓實度條件下，含水量與回彈模量具有怎樣的變化規(guī)律，關于這方面的研究較少．

筆者通過室內試驗，對山西黃土在含水量變化狀態(tài)下以及不同壓實度條件下的路基回彈模量進行試驗研究，掌握其特性及變化規(guī)律，為工程設計提供參考．

1 回彈模量試驗

1．1 土樣的參數選取及物理特性

含水量和壓實度是影響土基回彈模量的2個重要參數，路基含水量是影響路基回彈模量的主要因素，而含水量不是一成不變的，其大小隨時間發(fā)生周期性變化．在山西省黃土地區(qū)選取了3種典型黃土土樣，通過改變含水量和壓實度來研究不同壓實度條件下，回彈模量隨含水量變化的規(guī)律．

土樣的參數選取壓實度和含水量2種．壓實度K：室內試驗采用重型擊實成型，對3種土樣的每一種土樣在同一種含水量情況下分別采用3層×98次、3層×75次、3層×50次、3層×30次來控制試樣的壓實度;含水量ω：按照8%，10%，12%，14%共4個含水量配制土樣．

土樣的物理特性通過物理性質指標試驗得到，在此，按照《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）［6］的試驗步驟和方法進行試驗，結果見表1．

表1 路基黃土物理性質指標

1．2 結果及分析

對3種黃土土樣進行重型擊實成型，按照《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）［6］的承載板法試驗步驟和方法進行土樣的回彈模量試驗．不同擊實次數下回彈模量與含水量的關系如圖1所示．

根據圖1中的試驗結果分析可知：①在不同壓實度下，回彈模量隨含水量增大而減小，并且變化趨勢基本一致，回彈模量并沒有在最佳含水量、最大壓實度的條件下出現(xiàn)最大值，原因是回彈模量受含水量的影響要比壓實度對其的影響程度大;②在同一含水量下，回彈模量隨擊實次數增加而增大;③在相同的試驗條件下，A土樣的回彈模量值最大，其次是B土樣和C土樣．這表明，即使是同一類土，試驗結果也存在著較大的差異，這與土的結構特征、土的組成成分以及級配組成都有很大的關系．

2 回彈模量與含水量的相關關系

通過上述試驗數據，建立不同壓實度條件下的回彈模量與含水量的相關關系．具體公式如下．

A土樣：

1）擊實次數為30次．

2）擊實次數為50次．

3）擊實次數為75次．

4）擊實次數為98次．B土樣：

1）擊實次數為30次．

2）擊實次數為50次．

3）擊實次數為75次．

4）擊實次數為98次．C土樣：

1）擊實次數為30次．

2）擊實次數為50次．

3）擊實次數為75次．

4）擊實次數為98次．

式中：E0為土基回彈模量，MPa;ω為含水量，%．

從上述的回歸公式中可以看出，隨著擊實次數的增加，回歸公式有相同的規(guī)律性，土樣A和B回歸公式中的一次項、二次項和截距的系數的絕對值隨著擊實次數的增大而增大，C土樣回歸公式中的一次項、二次項和截距的絕對值逐漸減小．

利用回歸公式，若得知室內擊實次數對應的現(xiàn)場壓實度，就可以推算出現(xiàn)場回彈模量值．

3 結語

1）根據以上分析結果可知，含水量和壓實度的確定可以推算出回彈模量值，但經驗公式僅是在室內擊實成型的成型方式上得出的結論，對于室內擊實次數對應的擊實功如何和現(xiàn)場的擊實功對應起來需要更多這方面的研究和實踐的論證．

2）回彈模量隨著含水量的增大而減小，含水量對其影響程度大于壓實度對其的影響．

3）同一地區(qū)，不同種黃土種類，在相同的試驗條件下，回彈模量存在較大差異，表明黃土的結構和性質與回彈模量值有密切的關系．

［1］吳德華，王選倉，姚愛玲．陜西關中地區(qū)土基回彈模量研究［J］．公路交通科技，2005（2）：28－30．

［2］劉兆平，李宜鋒．土基回彈模量與壓實度及含水量的相關性研究［J］．公路與汽運，2010（5）：78－81．

［3］楊永紅，王選倉，韓國杰，等．甘肅黃土地區(qū)土基回彈模量［J］．長安大學學報：自然科學版，2005，25（3）：8－10．

［4］賀國佑，劉鋒民．新疆地區(qū)路基回彈模量E0研究［J］．中外公路，2008，28（2）：58 －61．

［5］林衛(wèi)民．不同壓實功能下最大干密度及最佳含水量研究［J］．公路與汽運，2008（4）：142－143．

［6］交通部公路科學研究院．JTG E40—2007公路土工試驗規(guī)程［S］．北京：人民交通出版社，2007．