施工技術(shù)淺談黃土濕陷性的試驗(yàn)方法 推薦本站特色期刊：《施工技術(shù)》創(chuàng)刊于1971年，是國家期刊獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)期刊，中國建筑科學(xué)類核心期刊，中國建筑施工行業(yè)惟一的國家級(jí)核心期刊，由建設(shè)部主管，亞太建設(shè)科技信息研究院、中國建筑設(shè)計(jì)研究院、中國建筑工程總公司、中國土木工程學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦。主要介紹國內(nèi)工程建設(shè)施工方面的方針政策和技術(shù)法規(guī)，重大技術(shù)成就，傳播建筑領(lǐng)域采用的新體系、新技術(shù)、新工藝、新材料、新機(jī)具、新設(shè)備和施工管理經(jīng)驗(yàn)，以及國內(nèi)外先進(jìn)施工技術(shù)及其發(fā)展動(dòng)態(tài)。發(fā)行對(duì)象：建設(shè)主管部門;大中型建筑(建設(shè))集團(tuán)公司及施工企業(yè);承建商(工程總包、甲方);規(guī)劃設(shè)計(jì)、科研院所;房地產(chǎn)開發(fā)商;監(jiān)理公司;質(zhì)監(jiān)部門;高等院校;以及對(duì)土木建筑施工領(lǐng)域感興趣的各界朋友。

　　摘要：較對(duì)黃土濕陷性試驗(yàn)的方法，單線法和雙線法進(jìn)行了討論，并對(duì)雙線法最后結(jié)果進(jìn)行了修正，更宜工程需要。

　　關(guān)鍵字：施工技術(shù),濕陷系數(shù),雙線法

　　1. 前言

　　黃土是一種在干旱或半干旱條件下形成的沉積物，富含碳酸鈣，有肉眼可見的大空隙，垂直節(jié)理發(fā)育，浸水后土體顯著沉陷，稱為黃土的濕陷性。濕陷性黃土在垂直荷載及水的作用下，通常有三種變形：壓縮變形、濕陷變形、滲透溶濾變形。

　　壓縮變形：與一般粘性土的正常壓縮變形一樣，黃土在垂直荷載作用下，沒有受外部水作用而產(chǎn)生的垂直變形，即壓縮變形。

　　濕陷變形：濕陷性黃土在垂直荷載和浸水的共同作用下，由于土體結(jié)構(gòu)的破壞而產(chǎn)生的垂直變形。這種變形即使在黃土壓縮變形穩(wěn)定后，一旦浸水仍然發(fā)生，這是黃土不同于一般粘性土的重要特征。

　　滲透溶濾變形：是黃土在滲透水的作用下，溶濾土中的鹽類而造成的變形。這也是黃土不同于普通土體的特點(diǎn)。

　　因?yàn)闈裣菪渣S土具有特殊的工程特性，因此，黃土濕陷系數(shù)的確定至關(guān)重要。

　　2. 黃土濕陷系數(shù)的測定

　　2.1濕陷系數(shù)試驗(yàn)

　　濕陷系數(shù)是單位厚度土重在土自重壓力或自重壓力與附加壓力共同作用下受水浸濕后所產(chǎn)生的濕陷量。規(guī)范[1]的規(guī)定的試驗(yàn)方法：

　　確定需要施加的各級(jí)壓力，施加第一級(jí)壓力后，每隔1h測定一次變形讀數(shù)，直至試樣變形穩(wěn)定為止。試樣在第一級(jí)壓力變形穩(wěn)定后，施加第二級(jí)壓力，如此類推。試樣在規(guī)定浸水壓力下變形穩(wěn)定后，向容器內(nèi)自上而下或自下而上注入純水，水面宜高出試樣頂面，每隔1h測記一次變形讀數(shù)，直至試樣變形穩(wěn)定為止。

　　濕陷系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：

　　δs=(h1-h2)/h0

　　式中 δs——濕陷系數(shù);

　　h1——在某級(jí)壓力下，試樣變形穩(wěn)定后的高度(mm);

　　h2——在某級(jí)壓力下，試樣浸水濕陷變形穩(wěn)定后的高度(mm);

　　h0——測定試樣的高度(mm)。

　　2.2實(shí)驗(yàn)室測定濕陷系數(shù)有兩種方法：單線法和雙線法。

　　單線法試驗(yàn)是用環(huán)刀取某天然濕度下的原狀土樣5-7個(gè)，分級(jí)加壓，加至各個(gè)規(guī)定壓力下壓縮穩(wěn)定后浸水，至濕陷變形穩(wěn)定，可得到相應(yīng)壓力下的濕陷系數(shù)。

　　單線法是測定濕陷系數(shù)的直接方法，其受力狀態(tài)和濕陷過程較符合地基的實(shí)際情況，但單線法一組需5-7個(gè)環(huán)刀試樣，且試樣間土的結(jié)構(gòu)和含水量均勻一致，天然密度差值不大于0.03g/cm3。只有滿足這些條件，才能取得滿意的試驗(yàn)結(jié)果。實(shí)際上濕陷性黃土具有空隙分布、結(jié)構(gòu)及成分的不均勻性，即使在同一取土點(diǎn)的同一深度處的樣品，相互間也會(huì)造成不等的離散性和差異性。而且同時(shí)對(duì)5-7個(gè)試樣加壓，在儀器設(shè)備、野外取樣和室內(nèi)環(huán)刀試樣的取得都有一定的困難，因此在實(shí)際實(shí)驗(yàn)工作中較少采用。

　　雙線法試驗(yàn)是用環(huán)刀取某天然濕度下的原狀土樣2個(gè)，一個(gè)土樣在天然濕度下分級(jí)加荷，直至最后一級(jí)規(guī)定壓力下下沉變形穩(wěn)定(此為水上樣);同時(shí)，另一個(gè)土樣在第一級(jí)壓力穩(wěn)定后浸水，待濕陷穩(wěn)定后，再分級(jí)加荷直至最后一級(jí)規(guī)定壓力下下沉穩(wěn)定，(此為水下樣)試驗(yàn)終止。

　　雙線法只用取兩個(gè)環(huán)刀試樣，密度差較易控制，方法簡便，工作量小。在實(shí)際試驗(yàn)工作中，一般采用雙線法的居多。

　　3. 雙線法測定濕陷系數(shù)的討論

　　3.1雙線法測定濕陷系數(shù)的誤差

　　雙線法中的兩個(gè)環(huán)刀試樣，一個(gè)是在保持天然濕度下進(jìn)行壓縮，另一個(gè)是在飽水狀態(tài)下進(jìn)行壓縮，浸水使顆粒周圍水膜變厚、細(xì)小孔隙部分為水所充填，土粒表面潤濕，土的強(qiáng)度發(fā)生變化，導(dǎo)致壓密受到影響。而且隨著浸水時(shí)間的延長，土中的可溶鹽由于擴(kuò)散層水膜的增厚而快速、充分的溶解，使得水下試樣的溶濾變形要大于水上試樣，引起實(shí)驗(yàn)誤差。

　　其次，由于黃土結(jié)構(gòu)的不均勻性，所以盡管使用兩個(gè)環(huán)刀試樣，也會(huì)使第一級(jí)壓力下的壓縮變形量不一致，造成天然誤差。

　　3.2誤差修正的討論

　　新的《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004(以下稱《黃土規(guī)范》)[2]頒布后，其中的4.3.5對(duì)雙線法測定濕陷系數(shù)進(jìn)行了修正。

　　《黃土規(guī)范》中規(guī)定2個(gè)環(huán)刀試樣，分別對(duì)其施加相同的第一級(jí)壓力，下沉穩(wěn)定后應(yīng)將2個(gè)環(huán)刀試樣的百分表讀數(shù)調(diào)整一致，調(diào)整時(shí)并應(yīng)考慮各儀器變形量的差值。對(duì)于這一點(diǎn)，筆者認(rèn)為值得討論。在實(shí)際試驗(yàn)工作中，在第一級(jí)壓力變形穩(wěn)定后，將百分表的讀數(shù)調(diào)整為一致比較困難，百分表十分靈敏，調(diào)整為一致在操作中比較困難，而且在調(diào)整過程中，由于百分表的上下移動(dòng)，手用力的方向等原因，可能會(huì)給試樣未浸水就產(chǎn)生一個(gè)附加濕陷變形。筆者認(rèn)為可不調(diào)整百分表讀數(shù)，但為了工程安全的需要，浸水時(shí)水應(yīng)加在壓縮變形量大的環(huán)刀試樣內(nèi)。

　　雙線法中，由于水下試樣浸水時(shí)間長，會(huì)使試驗(yàn)的最終結(jié)果，濕陷系數(shù)偏大。為了使雙線法的試驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)際，可用水上試樣在最后一級(jí)壓力下變形穩(wěn)定后浸水的濕陷變形結(jié)果來修正水下試樣的變形結(jié)果。水上樣最后一級(jí)壓力p下穩(wěn)定值為h1，浸水穩(wěn)定后穩(wěn)定值h2，水下樣變形穩(wěn)定值h3，校正系數(shù) k=(h1-h2)/(h1-h3);k值小于1，雙線法求得的濕陷系數(shù)乘以校正系數(shù)即為最后的校正濕陷系數(shù)。以某工程為例。

　　表1 雙線法校正比較

　　土樣編號(hào)水上樣壓縮穩(wěn)定值(mm)水上樣浸水穩(wěn)定值(mm)水下樣浸水穩(wěn)定值(mm)水上樣濕陷系數(shù) δs水下樣濕陷系數(shù) δs’修正后濕陷系數(shù)

　　δs’’

　　1-10.6061.2461.4710.0320.0430.0318

　　1-20.6380.6780.8240.0020.0090.0019

　　2-11.0321.5722.9100.0270.0940.0269

　　2-20.4090.4490.5690.0020.0080.002

　　3-11.8661.9082.3220.0020.0230.0021

　　3-20.3050.3290.370.0010.0030.0011

　　由表1中可看出，雙線法水下樣校正后的濕陷系數(shù)與水上樣的濕陷系數(shù)基本一致。

　　4. 結(jié)論

　　在濕陷系數(shù)的測定中，單線法由于在儀器設(shè)備、野外取樣和室內(nèi)環(huán)刀試樣的取得都有一定的困難，因此在實(shí)際實(shí)驗(yàn)工作中較少采用。雙線法誤差的原因主要是預(yù)先浸水改變土的天然狀態(tài)造成的，對(duì)最后結(jié)果進(jìn)行校正，可以滿足工業(yè)和民用建筑工程的需要。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 50123-1999)

　　[2]濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB 50025-2004)