宋建華

0 引言

隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，越來越多的高速公路將在沙漠地區(qū)進(jìn)行。如已經(jīng)通車的榆靖高速公路、榆蒙高速公路通過毛烏素沙漠地區(qū)。該地區(qū)特殊地基的環(huán)境條件不同，風(fēng)積沙中混合有粘性土，并不斷隨著當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙沉積及降雨入滲浸濕而變化，土體的含水狀態(tài)也不穩(wěn)定。這些含泥風(fēng)積沙的物理力學(xué)性質(zhì)決定了路基的強(qiáng)度和變形，而含泥風(fēng)積沙的物理力學(xué)性質(zhì)目前研究較少，因此，研究含泥風(fēng)積沙的物理化學(xué)性質(zhì)有重要的實(shí)用價(jià)值。本文以陜蒙高速公路風(fēng)積沙路基填料為研究對(duì)象，開展一系列的物理化學(xué)試驗(yàn)，揭示含泥量對(duì)風(fēng)積沙填料物理化學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律。

1 不同含泥量風(fēng)積沙的物理性質(zhì)

試樣來自陜西至內(nèi)蒙界沙漠高速公路的6個(gè)試驗(yàn)段及填料取土場(chǎng)，試樣料為不同含泥量的風(fēng)積沙。含泥風(fēng)積沙的粒徑主要分布在0.6 mm～0.074 mm范圍內(nèi)。級(jí)配很差，粒度比較均勻。

1.1 不同含泥量風(fēng)積沙的顆粒級(jí)配特征

為了研究陜蒙沙漠高速公路不同含泥量風(fēng)積沙的工程性質(zhì)，以下對(duì)土樣按含泥量依次為5%，15%，30%，40%，50%，60%，70%的7種試樣進(jìn)行人為制備。制備試樣的粒徑分布見圖1。

從圖1可以看到：隨著含泥量的增加，不均勻系數(shù)Cu先增加，后逐漸減小。有效粒徑是呈遞減趨勢(shì)的，大部分試樣級(jí)配不良。

1.2 不同含泥量風(fēng)積沙的比重試驗(yàn)

采用比重瓶法對(duì)不同含泥量的風(fēng)積沙試樣進(jìn)行比重試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：隨著含泥量的增加，土粒比重逐漸增大。

表1 試樣的比重

1.3 不同含泥量風(fēng)積沙的界限含水量試驗(yàn)

采用聯(lián)合測(cè)定法來測(cè)定所配試樣的液限和塑限。對(duì)于含泥量小的試樣(含泥量不大于5.2%)，由于細(xì)顆粒土較少，可以不予考慮其液塑限。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。從圖2可以看出：隨著含泥量的增加，液限、塑限以及塑性指數(shù)也在增大，說明隨著含泥量的增大，其穩(wěn)定性變差。

2 不同含泥量風(fēng)積沙的礦物特征

在陜蒙沙漠高速公路的三個(gè)試驗(yàn)段K15+785，K79+300及K87+800分別采集了不同含泥量的風(fēng)積沙樣進(jìn)行化學(xué)成分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2，表3所示。

由表2發(fā)現(xiàn)，不同含泥量風(fēng)積沙的化學(xué)組成以SiO2為主，而Al2O3次之，MgO，CaO，K2O，Na2O，F(xiàn)e2O3等的含量相對(duì)較少。與粉粘土相比，不同含泥量風(fēng)積沙SiO2的含量較多，其顆粒的硬度和強(qiáng)度均較大。因石英抗風(fēng)化作用的能力強(qiáng)，具有較高的機(jī)械穩(wěn)定性，長石礦物廣泛產(chǎn)出于各種成因類型的巖石，陜蒙沙漠高速公路含泥風(fēng)積沙與下伏沉積物在重礦物組成上有其相似性，說明陜蒙沙漠高速公路含泥風(fēng)積沙的礦物成分以形成的母質(zhì)成分為轉(zhuǎn)移，但因風(fēng)的作用對(duì)礦物組成上產(chǎn)生外來物質(zhì)的混入和本身礦物含量的減少，又造成兩者之間的局部差異性?？偟膩碚f，陜蒙沙漠高速公路含泥量較小的風(fēng)積沙顆粒的風(fēng)化程度并不高，堅(jiān)硬的石英顆粒，其表面較為平滑，少有風(fēng)化跡象;而碳酸鹽巖屑、泥巖屑等顆粒由于質(zhì)地軟弱或含有可溶蝕的雜質(zhì)，其表面較多出現(xiàn)溶孔、凹坑、麻點(diǎn)、擦痕等風(fēng)化跡象;長石與火成巖顆粒表面除可見到一般的腐蝕痕跡外，也能見到主要由褐鐵礦組成的厚度為幾十毫米的包膜。對(duì)于陜蒙沙漠高速公路含泥量大的風(fēng)積沙(含泥量不小于60%)來說，其礦物成分主要是石英和半氧化物，并且含量基本各占了一半。

表2 不同含泥量風(fēng)積沙礦物成分對(duì)應(yīng)表

表3 不同含泥量風(fēng)積沙化學(xué)成分對(duì)應(yīng)表 %

從表3陜蒙沙漠高速公路不同含泥量的風(fēng)積沙化學(xué)分析可以看出，含泥量小于5.2%，易溶鹽含量為0.061%，中溶鹽石膏含量為0.094%;含泥量為30.2%，易溶鹽含量為0.043%，中溶鹽石膏含量為0.175%?？梢哉J(rèn)為，隨著含泥量的增加，其易溶鹽含量逐漸減小，而中溶鹽石膏含量逐漸增大。另外，與黃土、粉土相比，含泥風(fēng)積沙的中溶鹽石膏含量較大，再次說明含泥風(fēng)積沙在含泥量較小時(shí)，其硬度和強(qiáng)度均較大。含泥風(fēng)積沙的pH值基本在9左右，呈堿性。

3 結(jié)語

1)隨著含泥量的增加，不均勻系數(shù)Cu先增加，后逐漸減小。有效粒徑是呈遞減趨勢(shì)的。2)隨著含泥量的增加，土粒比重逐漸增大，液限、塑限以及塑性指數(shù)也在增大，其穩(wěn)定性變差。3)不同含泥量風(fēng)積沙的化學(xué)組成以SiO2為主，而Al2O3次之，MgO，CaO，K2O，Na2O，F(xiàn)e2O3等的含量相對(duì)較少。與粉粘土相比，其顆粒的硬度和強(qiáng)度均較大。隨著含泥量的增加，其易溶鹽含量逐漸減小，而中溶鹽石膏含量逐漸增大。在含泥量較小時(shí)，其硬度和強(qiáng)度均較大。含泥風(fēng)積沙的pH值基本在9左右，呈堿性。4)含泥量較低的風(fēng)積沙可作為路堤填料。

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