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(1.桃江縣交通運(yùn)輸局，湖南 桃江 413400; 2.益陽(yáng)市交通規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 益陽(yáng) 413000)

0 引言

金沙土作為路基填筑材料的一種，一般可就地取材，施工簡(jiǎn)便，其理論試驗(yàn)研究與工程實(shí)際價(jià)值日益受到關(guān)注。目前，土工試驗(yàn)積累了豐富的資料，土工試驗(yàn)技術(shù)也日趨完善，但就目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)展的試驗(yàn)內(nèi)容和方法來(lái)看，都還存在不少值得探討的問(wèn)題，對(duì)金沙土的試驗(yàn)研究報(bào)道相對(duì)較少。許多國(guó)外學(xué)者對(duì)土的變形特點(diǎn)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了理論分析，主要研究了土樣的膨脹變形與其應(yīng)力狀態(tài)初始含水量和密度之間的變化特征。這些試驗(yàn)大部分是基于三軸儀或壓縮儀上完成的，所以試件尺寸較小，未能較好地反映土樣的實(shí)際浸水膨脹特性，本文采用公路工程中最普遍的試驗(yàn)方法之一CBR試驗(yàn)，對(duì)湖南桃江縣金沙土(S230資陽(yáng)區(qū)楊林坳至桃江高橋公路K20+800)的CBR浸水膨脹特性進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究，得到了承載比(CBR值)與含水率和金沙土之間的變化規(guī)律，對(duì)工程實(shí)際具有一定的參考價(jià)值。

1 試驗(yàn)研究

將具有代表性的風(fēng)干試料(必要時(shí)可在50 ℃烘箱內(nèi)烘干)，用木碾搗碎，盡量不使土或粒料的單個(gè)顆粒破碎。土團(tuán)均應(yīng)搗碎到5 mm的篩孔。用四分法將選出的試料分成10份，供擊實(shí)試驗(yàn)和制試件之用。

將試料按重型Ⅱ法和每層擊數(shù)98進(jìn)行擊實(shí)，得出試料的最大干密度和最佳含水率。

將其余試料制備3種干密度試件，每種干密度試件制3個(gè)，共9個(gè)試件。每層擊數(shù)分別為30、50和98次，制每個(gè)試件時(shí)都要取樣測(cè)定試料的含水率。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行了不同含水率和不同擊實(shí)度的CBR試驗(yàn)，并詳細(xì)記錄其膨脹過(guò)程。

2 試驗(yàn)分析與結(jié)果

2.1 土顆粒的組成

試料可通過(guò)篩分法來(lái)判斷土顆粒的顆粒類型，土顆粒分析試驗(yàn)記錄表見(jiàn)表1。

試驗(yàn)結(jié)果表明，金沙土屬于粗粒土。

2.2 最佳含水率和最大干密度

為金沙土承載比強(qiáng)度試驗(yàn)土樣的制備提供依據(jù)，本試驗(yàn)得到了金沙土最大干密度所對(duì)應(yīng)的最佳含水率，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線見(jiàn)圖1，曲線上峰值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)分別為最大干密度和最佳含水率。

從圖1中可看出，土的干密度隨著含水率的增加先增加后減小。在初始情況，含水率的增加能起到潤(rùn)滑作用，有利于土的相互嵌緊，當(dāng)水分過(guò)多時(shí)，土粒間的緊密程度降低，導(dǎo)致土粒與土粒分離，因而土粒的干密度下降。試驗(yàn)結(jié)果表明，金沙土的最大干密度為1.953 g/cm3，最佳含水率為 12.1%。

表1 土顆粒分析試驗(yàn)記錄表(篩分法)粗篩分析細(xì)篩分析孔徑/mm留篩土/g小于該孔徑土質(zhì)量/g小于該孔徑土質(zhì)量百分比/%孔徑/mm留篩土/g小于該孔徑土質(zhì)量/g小于該孔徑土質(zhì)量百分比/%占總土質(zhì)量的百分比/%60010001002185．7809．310080．94001000100197．7711．687．971．220010001000．5149．1562．569．556．310010001000．2579．2483．359．748．35599599．50．075228．4254．931．525．52185．7809．380．9

圖1 含水率與干密度的關(guān)系曲線

2.3 金沙土的承載比

一般采用貫入量為2.5mm時(shí)的單位壓力與標(biāo)準(zhǔn)壓力之比作為材料的承載比(CBR)，CBR2.5=P2.5/7×100%，CBR5.0=P5.0/10.5×100%。如果貫入量為2.5mm的承載比小于貫入量為5 mm的承載比，即CBR2.5

表2 CBR強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果擊實(shí)次數(shù)試件編號(hào)CBR2．5/%CBR5．0/%CBR/%CBR平均值/%19．214．414．49827．711．911．914．3310．516．616．644．26．56．55054．26．56．56．664．26．96．972．84．24．23083．95．25．24．793．44．84．8

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，以單位壓力P為橫坐標(biāo)，貫入量L為縱坐標(biāo)，繪制P—L關(guān)系曲線，擊實(shí)次數(shù)為98、50、30對(duì)應(yīng)的P—L關(guān)系曲線如圖2所示。

圖2 P—L關(guān)系曲線

從表2可看出，9組試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的CBR2.5均小于CBR5.0，試驗(yàn)重做仍如此，因此最終結(jié)果取同壓度下3個(gè)試件的平均值，從而得到了對(duì)應(yīng)所需壓實(shí)度和CBR之間的線性關(guān)系(見(jiàn)表3)。

對(duì)圖2中3組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和相關(guān)線性分析，得到了對(duì)應(yīng)所需壓實(shí)度的CBR值，其結(jié)果見(jiàn)圖3和表3。

表3 CBR與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)對(duì)照記錄表 %不同壓實(shí)度(%)時(shí)的CBR值平均膨脹量1009896949330擊50擊98擊16 811 26 45 45 03 882 742 51

圖3 對(duì)應(yīng)于所需壓實(shí)度的CBR求取方法

試驗(yàn)結(jié)果表明，金沙土適用于路基93、94區(qū)以及96區(qū)下路基填筑。

3 施工要點(diǎn)

3.1 填料的技術(shù)要求

CBR強(qiáng)度、壓實(shí)度和填料最大粒徑要求：采用高液限土填料(金沙土)的CBR強(qiáng)度要求及相關(guān)填筑部位的壓實(shí)度要求如表4所示。

3.2 路堤填筑包邊處理

CBR小于3%的高液限土降水后可直接填筑在下路堤的中間部位，路肩0.5～2 m范圍內(nèi)用強(qiáng)度合格的黏性土包邊填筑。在毛細(xì)水豐富及地下水上涌路段，采用在地表面鋪30～40 cm的碎石墊層，為防止地下水的毛細(xì)上升作用，在下路堤頂面鋪一層兩布一膜復(fù)合土工膜，膜厚≥3 mm。

實(shí)踐證明：在無(wú)黏性土來(lái)源的情況下，可用改良的高液限土做包邊處理，包邊土的壓實(shí)度不能降低，高液限土的壓實(shí)度要大于90%。

表4 干線公路高液限土路基填料最小強(qiáng)度、壓實(shí)度和最大粒徑要求項(xiàng)目分類路面底面以下深度/cm填料最小強(qiáng)度CBR/%壓實(shí)度/%填料最大徑/cm說(shuō)明上路床 0～30 8(6)96(95)10換用好土或高液限改良土下路床 30～1205(4)96(95)10填方路基上路堤120～1904(3)94(94)15對(duì)于高液限土作路堤填料可進(jìn)行包邊隔水處理下路堤190以下3(2)93(92)15 注：①高液限土不得作為干線公路填方段路床0～120cm范圍內(nèi)的填料；②括號(hào)內(nèi)數(shù)字適用于二級(jí)公路取值。

3.3 路堤質(zhì)量控制

金沙土有膨脹性，遇水會(huì)膨脹變軟，導(dǎo)致路基下沉、翻漿以及邊坡坍塌。實(shí)踐證明，路堤應(yīng)盡量避免雨季施工，宜選擇在每年的7、8、9、10月進(jìn)行。建議設(shè)置粒料吸收層以及采用借土包邊、包芯等方式，同時(shí)還可以配合一些輔助性的土工布、土工格柵等土工合成材料，起到增強(qiáng)強(qiáng)度的作用。如果遇到雨水沖刷極差的情況，為確保邊坡穩(wěn)定，需增設(shè)骨架護(hù)坡。

針對(duì)S230資陽(yáng)區(qū)楊林坳至桃江高橋公路改建工程K11+371～K22+395段全為金沙土的情況，首先通過(guò)改善施工工藝的方法，使該段高液限土達(dá)到路堤填料要求。若是達(dá)不到要求，則采用無(wú)機(jī)結(jié)合料進(jìn)行改良處置，本文通過(guò)對(duì)金沙土CBR浸水膨脹特性進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，得到了承載比(CBR值)與含水率和金沙土之間的變化規(guī)律，為研究類似高液限土最佳摻料成分及摻料配合比提供了科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

1) 試驗(yàn)表明，金沙土屬于粗粒土，最大干密度為1.953 g/cm3，最佳含水率為 12.1%。

2) 試驗(yàn)表明，金沙土適用于路基93、94區(qū)以及96區(qū)下路基填筑。

3) 對(duì)S230資陽(yáng)區(qū)楊林坳至桃江高橋公路改建工程某路段金沙土CBR浸水膨脹特性進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，得到了承載比(CBR值)與含水率和金沙土之間的變化規(guī)律，為研究類似高液限土最佳摻料成分及摻料配合比提供了科學(xué)依據(jù)。

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