既有黃土路基沉陷路段現(xiàn)場(chǎng)濕度分布特征

萬(wàn)娟霞　馬岢言

【摘 要】針對(duì)甘肅省既有黃土路基沉陷路段路基濕度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，通過(guò)室內(nèi)含水率、顆粒分析、液塑限、孔隙比、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)得調(diào)研路基土的物性參數(shù)，從而分析得到既有黃土路堤沉陷路段路基內(nèi)部濕度的空間分布特征，并分析形成這種分布特征的原因，發(fā)現(xiàn)所調(diào)查路段路基平衡濕度大于最佳含水率，且變化特征直接受路基填料類型、地下水位、填筑高度等影響。本文結(jié)論為工程設(shè)計(jì)提供參考，為以后更深入地研究路基濕度做了鋪墊。

【關(guān)鍵詞】黃土路基；平衡濕度；分布特征；地下水位；鉆探法

0 引言

路基的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性與路基內(nèi)部實(shí)際含水率密切相關(guān)。路基土在剛剛施工完成初期，含水率通常介于最佳含水率±2%范圍之內(nèi)，處于不飽和狀態(tài)。張磊[1]等人研究發(fā)現(xiàn)，路基在同一壓實(shí)度情況下隨含水率的增大，回彈模量明顯減??；在同一含水率情況下，隨壓實(shí)度的提高，回彈模量明顯增大，相比而言含水率對(duì)回彈模量的影響更為顯著。由于大氣降水、地表水、地下水以及大氣溫度、地層溫度和水分蒸發(fā)等自然因素的綜合影響，路基內(nèi)部含水率不時(shí)變化，呈現(xiàn)出隨不同季節(jié)變化的周期性規(guī)律[2-4]，這種變化在3～5年后趨于穩(wěn)定，從而達(dá)到平衡含水率。

路基過(guò)濕將導(dǎo)致路基回彈模量下降，同時(shí)在重載交通作用下形成過(guò)量的永久變形，直接影響著路基路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，導(dǎo)致道路的性能降低，嚴(yán)重影響了使用壽命。因此，有必要對(duì)既有路基實(shí)際濕度空間分布進(jìn)行研究，掌握其變化特性，從而為路基濕度更深入地研究做鋪墊，為工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 測(cè)試路段與測(cè)試方法

甘肅省某條高速公路已建成開(kāi)放交通近5年，路基填料主要采用當(dāng)?shù)氐狞S土，近年來(lái)，該條高速所在區(qū)域降雨量比歷年同期多20%～50%。連續(xù)強(qiáng)降雨使得部分路段路基邊坡沖毀、塌陷、防排水構(gòu)造物損壞，引發(fā)一系列路基橋涵臺(tái)背沉陷、路面拉裂、等病害。

黃土路基由于其疏松多孔的特點(diǎn)，在雨水的作用下潛在濕陷的可能性非常大[5-9]，亟待采取相應(yīng)的路基養(yǎng)護(hù)措施。為了深入了解病害原因，特選取該條高速沿線兩處不同地點(diǎn)的壓實(shí)黃土沉陷段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)路基濕度調(diào)研和室內(nèi)土工試驗(yàn)分析。

根據(jù)測(cè)試路段實(shí)際情況，分別采取路基頂面鉆孔取土、邊坡小螺旋鉆鉆孔取土的方法，得到路基不同橫斷面和不同深度處的土樣。如圖1所示，其中hi表示測(cè)點(diǎn)距離路基頂面的深度，li表示測(cè)點(diǎn)距離路緣豎向垂線的水平距離。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研選取兩個(gè)不同路堤高度的橫斷面，其中每個(gè)斷面對(duì)應(yīng)的hi、li和路堤高取值如表1所示，現(xiàn)場(chǎng)斷面一取回的樣品命名為土樣A，斷面二的樣品命名為土樣B。

2 填料物性參數(shù)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取回的兩種土樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)試驗(yàn)，試筒選用內(nèi)徑10cm高12.7cm，分5層擊實(shí)，每層擊27次，擊實(shí)功為2687.0kJ/m3。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到如圖4的擊實(shí)曲線。由圖2可見(jiàn)，土樣A最佳含水率為11.6%，最大干密度為1.80g/cm3；土樣B最佳含水率為12.0%，最大干密度為1.79g/cm3。

獲得其物性參數(shù)如表2所示，可見(jiàn)兩種路基土樣的天然含水率均大于其最佳含水率為OMC=12%，且該兩種路基填料（黃土）的塑性指數(shù)Ip分別為8.5和7.7，均屬于低液限粉土，孔隙比偏大。所有實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，該黃土路基潛在濕陷的可能性非常大[4，8]，亟待采取相應(yīng)的路基養(yǎng)護(hù)措施。

表2 路基填料物性參數(shù)

3 路基濕度空間公布特征

3.1 路基濕度橫向分布特征

圖3、圖4反映的是斷面一、二既有路基土濕度橫向變化特征，其特征主要有如下幾個(gè)方面：

（1）同一深度處不同的水平位置，其濕度隨著li的增加而逐漸增大。由于調(diào)研時(shí)天氣狀況好，無(wú)降雨，所以越靠近邊坡的地方水分蒸發(fā)作用強(qiáng)，濕度越小。

（2）距路基頂面相同深度處，兩斷面li相對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)相比，斷面二的含水率大于斷面一的。說(shuō)明兩路基濕度主要受地下水位影響，同時(shí)路堤越低（斷面二）受地下水作用越明顯。

3.2 路基濕度豎向分布特征

圖5反映了既有路基土濕度豎向變化特征，以斷面一為例，主要有以下幾個(gè)方面：

1）同一水平位置不同深度處，其濕度隨著深度hi的增加而逐漸增加。表明濕度值豎向變化主要受地下水影響。

2）斷面在hi=20cm處相比，斷面一含水率范圍在8%～10%之間，斷面二在11.5～13.0%之間，二者相差較大，說(shuō)明路堤越高（斷面一），路基濕度受地下水位影響越小。

3）斷面一、二所有測(cè)點(diǎn)的濕度值均大于擊實(shí)曲線得到的最佳含水率（7.8%～8.2），可見(jiàn)該地區(qū)路基濕度受地下水位影響嚴(yán)重。

4 結(jié)論

（1）在路基工作區(qū)范圍內(nèi)，路基含水率明顯大于擊實(shí)試驗(yàn)得到的最佳含水率。

（2）在不考慮大氣降水的情況下，現(xiàn)場(chǎng)路基濕度在越靠近邊坡的地方值越小，越靠近路基中心線的地方濕度值越大，同時(shí)隨著深度的增加濕度呈遞增趨勢(shì)。

（3）所調(diào)查既有路基實(shí)際濕度主要受地下水位影響，作用顯著。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王楠]