機(jī)場(chǎng)跑道地層土分類定名

劉 洋

(大連理工現(xiàn)代工程檢測(cè)有限公司，遼寧大連 116024)

0 引言

界限含水率試驗(yàn)是土工試驗(yàn)中應(yīng)用最廣泛、最常見的試驗(yàn)。土的液塑限指標(biāo)是確定土的承載力、細(xì)粒土填料分組的重要指標(biāo)。因此，正確確定土的液塑限指標(biāo)對(duì)地層土分類定名具有重要意義。

某機(jī)場(chǎng)原址為養(yǎng)蝦池場(chǎng)地，對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道地層土的分類定名是本文的主要內(nèi)容。在機(jī)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)段鉆取6孔，跑道中心線附近取6孔，鉆深10 m。本文以其中兩孔土樣為例。

1 土類定名［1］

粒徑大于0.075 mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50%，且塑性指數(shù)不大于10的土定名為粉土。塑性指數(shù)大于10的土應(yīng)定名為粘性土。粘性土應(yīng)根據(jù)塑性指數(shù)分為粉質(zhì)粘土和粘土。塑性指數(shù)大于10，且不大于17的土，應(yīng)定名為粉質(zhì)粘土;塑性指數(shù)大于17的土應(yīng)定名為粘土。塑性指數(shù)應(yīng)由相應(yīng)于76 g圓錐儀沉入土中深度為10 mm時(shí)的液限計(jì)算而得。

土的鑒定應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)描述的基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)的開土記錄和試驗(yàn)結(jié)果綜合確定。粉土宜描述顏色、包含物、濕度、密實(shí)度等;粘性土宜描述顏色、狀態(tài)、包含物、土的結(jié)構(gòu)等。

2 場(chǎng)地地貌及底層結(jié)構(gòu)

機(jī)場(chǎng)跑道目前基本上仍是養(yǎng)蝦池，地勢(shì)平坦，屬全新世后期淺海相沉積。根據(jù)12個(gè)孔的勘察取樣揭露，地層結(jié)構(gòu)從養(yǎng)蝦池底3.00 m高程以下依次為:

①淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(Qm4):灰色～灰黑色，飽和～過飽和、流塑狀態(tài)，含有大量有機(jī)質(zhì)，有腥臭味，污手現(xiàn)象較嚴(yán)重。②粉質(zhì)粘土(Qm4):灰黑色，飽和，軟塑，局部呈可塑狀，切面稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性較高，含有貝殼碎屑，干強(qiáng)度中等，透水性低，2號(hào)，3號(hào)，6號(hào)孔缺失。層厚0.00 m ～1.00 m，層底標(biāo)高 －1.29 m ～0.46 m。③粉土(Qm4):灰黑色，很濕，飽和，軟塑，切面稍有光澤，搖振反應(yīng)迅速，韌性低，局部含有貝殼碎屑，干強(qiáng)度中等，層厚1.50 m ～4.00 m，層底標(biāo)高 － 4.75 m ～ 0.20 m。④粉質(zhì)粘土(Qm4):灰黑色，軟塑，切面稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性較高，干強(qiáng)度中等，層厚 0.50 m ～1.00 m，層底標(biāo)高 －6.83 m ～ －1.95 m。⑤粘土(Qapl3):黃褐色，呈硬可塑狀，切面稍有光澤，韌性中等，干強(qiáng)度高，此層未揭穿。

3 檢測(cè)內(nèi)容及原理

3.1 試樣含水率試驗(yàn)

采用烘干法檢測(cè)試樣的含水率，取其代表性試樣15 g～30 g放入稱量盒內(nèi)，蓋上盒蓋，稱量。準(zhǔn)確至0.01 g，打開盒蓋，將盒置于烘箱內(nèi)，在100℃的恒溫下烘12 h，至試樣質(zhì)量不變?yōu)橹?。將稱量盒從烘箱中取出，蓋上盒蓋，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱干土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01 g。

其中，ω為含水率，%;m為濕土質(zhì)量，g;md為干土質(zhì)量，g。

3.2 試樣顆粒級(jí)配試驗(yàn)

采用篩分法檢測(cè)試樣的顆粒級(jí)配情況，按GB/T 50123-1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)表7.3.1規(guī)定，對(duì)每個(gè)試樣稱取300 g，置于盛水容器中充分?jǐn)嚢?，使試樣的粗?xì)顆粒完全分離，將容器中的試樣懸液過0.075 mm篩，計(jì)算出粒徑大于0.075 mm顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分含量［2］。

3.3 液、塑性指數(shù)試驗(yàn)

采用液、塑限聯(lián)合測(cè)定法檢測(cè)試樣的液、塑限指數(shù)，將風(fēng)干土樣過0.5 mm篩后，噴灑配制一定含水率的土樣，然后裝入密閉玻璃廣口瓶?jī)?nèi)，潤(rùn)濕一晝夜備用。將已制備好的土樣取出，放在搪瓷碗中加水或電吹風(fēng)吹掉部分水分調(diào)勻后，密實(shí)地裝入試樣杯中，高出試樣杯口的余土，用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在GYS-2數(shù)顯式土壤液塑限聯(lián)合測(cè)定儀升降底座上(如圖1所示)。接通電源，按下“開關(guān)”按鈕，在76 g錐體上抹一薄層凡士林，按下復(fù)零按鈕，轉(zhuǎn)動(dòng)升降座，待試樣杯上升到土面剛好與圓錐儀錐尖接觸時(shí)，“接觸指示”紅燈亮，按“測(cè)量”按鈕，圓錐儀自由下落，歷時(shí)5 s，立即從讀數(shù)屏幕上讀出圓錐儀下沉深度h1。把升降座降下，細(xì)心取出試樣杯，剔除錐尖處含有凡士林的土，取出錐體附近的試樣不少于10 g放入稱量鋁盒內(nèi)，稱量得質(zhì)量m1，并記下盒號(hào)，測(cè)定含水率。重復(fù)以上步驟，測(cè)試另兩個(gè)含水率土樣的圓錐入土深度h2，h3和含水率m2，m3。以含水率為橫坐標(biāo)，圓錐入土深度為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線，三點(diǎn)應(yīng)在一直線上，如圖2所示中A線。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上時(shí)，通過高含水率的點(diǎn)和其余兩點(diǎn)連成兩條直線，在下沉為2 mm處查得相應(yīng)的兩個(gè)含水率，當(dāng)兩個(gè)含水率的差值小于2%時(shí)，應(yīng)以兩點(diǎn)含水率的平均值與高含水率的點(diǎn)連一直線，如圖2所示中B線，當(dāng)兩個(gè)含水率的差值不小于2%時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。在含水率與圓錐下沉深度的關(guān)系圖上查得下沉深度為17 mm所對(duì)應(yīng)的含水率為液限，查得下沉深度為10 mm所對(duì)應(yīng)的含水率為10 mm液限(用此液限值計(jì)算的塑性指數(shù)來(lái)定名土的類別)，查得下沉深度為2 mm所對(duì)應(yīng)的含水率為塑限，取值以百分?jǐn)?shù)表示，準(zhǔn)確至0.1%。

圖1 液、塑限聯(lián)合測(cè)定儀

塑性指數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算:

其中，Ip為塑性指數(shù);wL為液限，%;wp為塑限，%。

液性指數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算:

其中，IL為液性指數(shù)，計(jì)算至0.01;w為天然含水率。

圖2 錐入深度與含水率關(guān)系曲線

4 檢測(cè)結(jié)果

結(jié)合篩分試驗(yàn)和液、塑限聯(lián)合試驗(yàn)，1號(hào)，2號(hào)孔液、塑限錐入深度與含水率關(guān)系曲線圖如圖3，圖4所示。結(jié)合土工試驗(yàn)和地勘地質(zhì)描述，各孔地層結(jié)構(gòu)如下:

1號(hào)孔自上而下依次為:粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高 －0.45 m～0.05 m;粉土，層底標(biāo)高 －1.95 m ～ －0.45 m;粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高－3.95 m～－1.95 m;粘土，此層未揭穿。2號(hào)孔自上而下依次為:粉土，層底標(biāo)高 －3.80 m ～0.20 m;粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高－4.30 m ～ －3.80 m;粘土，此層未揭穿。

圖3 1號(hào)孔圓錐下沉深度與含水率關(guān)系曲線

圖4 2號(hào)孔圓錐下沉深度與含水率關(guān)系曲線

5 檢測(cè)結(jié)論

粉土具有易液化的特性，在動(dòng)荷載作用下容易產(chǎn)生液化。為了確保某機(jī)場(chǎng)土層是否含有粉土，采用界限含水率和顆粒分析法進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)某機(jī)場(chǎng)土層進(jìn)行分類定名。對(duì)存在粉土和粉質(zhì)粘土等易液化土層需要進(jìn)行處理。

［1］GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009版)［S］.

［2］GB/T 50123-1999，土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.