（交通运输工程专业论文）过湿黄土路基处理技术研究.pdf

摘要 本文结合高速公路过湿黄土路基施工，对含水量高、强度低和压缩性大的天 然黄土性质及其地基处理等问题开展系统地研究。主要研究工作可概括为如下几 个方面： 1 对过湿黄土地基的地质结构及物理力学性质开展研究。主要根据过湿黄 土的成因及分部范围、地质结构及其特性，并根据试验数据对过湿黄土的物理力 学性质指标进行统计分析、研究。 2 结合西阎高速公路过湿黄土路基施工，并通过结合三个试验段的处理方 案及试验结果进行分析、对比。对地基处理措施及路基沉降规律进行分析和规律 总结，阐述不同处理方案之间的差异比较。 3 结合室内试验，对过湿黄土路基的稳定性特点、变形机理及沉降规律进 行深入探索，提出过湿黄土路基沉降的理论分析方法以及路基沉降理论计算与实 测位的比较。 4 在有关的试验和理论研究基础上，对高等级公路过湿黄土路基的技术要 求及常用处理措施的评价，综合处理技术及常见病害及其防治措施进行评价分 析，研究其优缺点及使用条件。 关键词：过湿黄土路基处理技术防治措施 a b s t r a c t t a k i n gt h eo v e r - w e tl o e s ss u b g r a d ec o n s t r u c t i o n o fa d v a n c e d - g r a d eh i g h w a ya s 锄 e x a m p l e ，t h ep a p e rs y s t e m a t i c a l l yi s s u e sa b o u tt h ef e a t u r t so f n a t u r a ll o e s sw i t hr i c h e rw a t e r , l o w e r i n t e n s i t ya n dl a r g e rc o m p r e s s i b i l i t y , a n dt h et r e a t m e n to fs u b g r a d ew i t hl o e s sa st h em a t e r i a l t h e m a i np o i n t sa r es u m m e d u pa st h ef o l l o w i n g ： ( 1 ) i n v e s t i g a t e sa n dt e s t st h eg e o g r a p h i c a ls t r u c r a a n dp h y s i c a lf o r c ec h a r a c t e r i s t i c so f o v e r - w e tl o e s ss u b g r a d ei ns h a a n x ip r o v i n c e a c c o r d i n gt ot h em a i nc a u s eo ft h eo v e r - w e tl o e s s a n dt h ed i v i s i o no ft h es c o p eo ft h eg e o l o g i c a ls t r u c t u r ea n di t sc h a r a c t e r i s t i c s ，a n di na c 舯r d a n c e w i t ht h et e s td a t ao f o v e r - w e th a v eb e e nt h ep h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fl o e s s i n d i c a t o r s , s t a t i s t i c a la n a l y s i s ，r e s e a r c h ( 2 ) s t u d i e st r e a t m e n ta n ds u b s i d e n c er e g u l a t i o n o fo v e r - w e el o e s ss u b g r a d ei nx i 锄一 y a n l i a n gh i g h w a yc o n s t r u c t i o np r o c e s s a n dt h r o u g ht h r e et e s tr o a d st od e a lw i t ht h ea b o v e r e s u l t s a n da n a l y s i s ，c o m p a r i s o n ( 3 ) b r i n g sf o r w a r dt h ea n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o nm e a n sa b o u t t h es u b s i d e n c eo f o v e r - w e tl o e s s s u b g r a d e ( 4 ) b a s e do nt h er e l a t i v et e s t sa n dt h e o r y r e s e a r c h e s ，e v a l u a t e st h ep r e v e n t i o na n dc u r e m e a s u r e m e n t so f t h eo v e r - w e tl o e s ss u b g r a d es t a b i l i t yi na d v a n c e d 一掣a d eh i g h w a yc o n s t r u c t i o n ； s t u d i e st h ea d v a n t a g e s ，d i s a d v a n t a g e sa n da p p l i c a t i o nc o n d i t i o n so ft h ep r e v e n t i o na n dc u r e m e a s u r e m e n t s k e y w o r d s ：o v e r - w e tl o e s s ；s u b g r a d e ；t r e a t m e n t ；p r e v e n t i o na n dc u r em e a s u r e m e n t 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 论文知识产权权属声明 年月日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 年月 日 哆 一乙猡晦i7 月j j 日 一、绪论 1研究课题的提出 陕西地处黄土高原的腹地，黄土地区路基修筑技术是高等级公路建设中遇到的 主要技术课题。为了建设国道主干线和西部大通道，今后，在陕西高等级公路网的建 设中，还将有很多公路途经黄土地区，并将存在不少黄土路基方面的技术问题。过湿 黄土路基的稳定性及其防治措施即是需要深入研究的课题。 黄土的过湿表现在土体含水量高，饱和度大，压缩性高，以及土体浸水后强度 显著降低等特点，这是有别于黄土湿陷性的另一种特性。这种类型的黄土在陕西有着 很大的分布范围，在已建成的数千公里高等级公路中几乎均程度不等地存在。例如早 年建成的西铜公路、西宝公路、西渭公路，西安至咸阳机场汽车专用公路以及西安市 区的南二环城市道路、渭潼公路、西闰公路及西兰公路中，过湿黄土路基的稳定性问 题表现得尤为突出。其中，西安至兰田高速公路建设中就曾遇到约一公里的高路堤因 过湿黄土地基稳定性差，导致路基明显下沉，挡墙侧向滑移问题；在西安至闰良约 3 9 2 4 公里高速公路中，约有一半以上路基为过湿黄土，其地基土层厚度最大达十几 米，许多路段土体饱和度在7 0 以上，含水量大于2 2 ，地表下5 m 范围土体压缩模 量仅为2 0 - - 5 o m p a 。因此，过湿黄土路基的沉降和稳定性是工程中应十分关注的技 术问题。 过湿黄土路基稳定性问题不仅表现在天然过湿地基的特性，也包括采用过湿黄 土填筑路堤时的施工压实工艺和处理技术。例如西闫高速公路沿线许多路段只能采用 附近含水量高的土体填筑路基，施工压实难度很大。 过湿黄土不仅在陕西关中地区的河流两岸低阶地、沟渠地带、农田灌溉区以及 低凹地带存在，也在陕北有较多分布。例如，公路跨越沟渠、坝体以及河流地段。过 湿黄土特性既与湿陷性黄土有着明显差异，也与沿海软土的性质不同，对其物理力学 性质尚有待深入探索。在高等级公路建设中遇到类似路基，如何针对不同的地基特性、 路堤高度和工程的具体情况采取经济合理的处治技术，并正确地测定和评价处治质 量，这些均需结合工程建设开展深入系统地研究。在陕西高等级公路建设中还将遇到 很多类似的问题，西北其它省区也将会遇到同样问题。因此，开展对高等级公路过湿 黄土路基稳定性及其防治措施的研究具有重要的现实意义。 2 国内外研究综述 黄土的过湿既反映其湿度大，压缩性高，强度低，也包含了土体受水的浸湿而软 化的特性。因此，为了探索过湿黄土的性质及其处理技术，许多学者曾从不同角度开 展了试验研究工作。例如，刘祖典所著的“黄土力学与工程 ( 1 9 9 7 ) 和关文章所著 的“湿陷性黄土工程性能新篇( 1 9 9 2 ) 曾涉及有关内容，西安市市政设计研究院的 陈薇等人( 1 9 9 5 ) 曾结合西闰公路、高新路以及南二环路的建设，对“城市道路湿软 土基稳定性及压实度控制”课题开展了试验研究，陕西省交通厅的盛安连和西安公路 研究所的伍石生等人( 1 9 9 7 ) 通过大量的室内模拟试验，对压实黄土路基的渗水特性 及其强度变化规律开展了研究，西安公路交通大学的戴经梁、王晓谋等人( 1 9 9 6 ) 曾 结合西宝公路、临渭公路的路基沉降观测结果，研究了天然地基上黄土路堤的沉降变 形规律，并对压实黄土的变形特性开展了探索。这些研究虽侧重点不同，但均对深入 认识过湿黄土路基性状具有重要的参考价值。此外，我国水利、建筑及铁路部门的许 多人也曾开展过相关的研究。综上所述，目前国内外虽已有了不少研究，但系统性、 完整性尚不够，许多问题还需作深入探索。例如，目前对浅薄且局部性过湿黄土路基 的处理技术研究的多，针对公路建设中遇到的深厚且分布范围较大的过湿黄土路基性 状及其处理技术研究的少，尤其是缺乏在不同处理方法和路堤填土高度情况下的实体 试验路测试资料，对过湿黄土性状的室内模拟试验资料不少，对公路路基现场原位测 试及原状土体性质的试验资料甚少。对过湿黄土路基的理论分析方法以及不同处理效 果的检测评价方法，还很不完善。公路工程中有时参考建筑、铁道等部门在黄土地区 的设计标准及经验，其合理性也有待探讨。由于存在上述诸多方面的缺点，使得工程 人员对过湿黄土路基问题的认识不深入，设计施工时难以合理地把握尺度，做到心中 有数。随着高等级公路建设的进一步发展，遇到的过湿黄土路基问题也将增多，按照 常用的换填土、石灰土处理以及换填砂砾等方法处理是否经济合理，其设计施工方法 和处理效果，以及新技术新工艺的开发利用等，都需要作深入探索。 3 研究方法与主要内容 本课题将在国内外资料调研分析基础上，结合西阎公路的建设，研究不同地基性 质、不同填方高度下的过湿黄土路基稳定性规律及其防治技术。主要的研究内容有： 1 过湿黄土的工程地质结构及特性； 2 过湿黄土的物理力学性质； 3 过湿黄土路基的沉降规律及理论分析方法； 4 高等级公路过湿黄土路基稳定性的工程防治措施。 二、过湿黄土的工程地质特性及物理力学性质 1过湿黄土的定义、成因及分布范围 1 1 过湿黄土的定义 过湿黄土按沉积地质年代划分，属于新黄土。根据公路路基设计手册分类，可划 分为全新世q 4 ( 近代) 黄土，根据国家“湿陷性黄土地区建筑规范”( g b j 2 5 9 0 ) 分 类，可划分为新近堆积黄土q 4 2 。这种新黄土既可能具有湿陷性，也可能具有过湿软 化性，或者两种性质均具有，其主要影响因素是土体的含水量和饱和度。许多试验资 料表明，当新黄土的含水量小于2 2 ，饱和度小于6 0 时，一般具有明显的浸水湿 陷性：而当含水量大于2 2 ，饱和度大于6 0 时，湿陷性轻微或基本消失，但压缩 性高，强度低，具有明显的过湿特性。 黄土过湿的概念不是一个传统沿用的名词，而是近年来人们根据公路建设中遇 到的高含水量黄土路基性状给予的称谓，其与完全饱和黄土的性质接近，但又不完全 相同，公路部门有时称之为湿软性黄土，建筑部门则常称之为高湿度黄土。过湿黄土 地基是目前公路建设中需要认真研究的问题。其中不仅要解决过湿黄土地基的处理技 术，也需研究黄土路基填料过湿性质、填料的选用、施工压实工艺以及路基防水排水 技术等。基于上述原因，本课题采用过湿黄土概念。 1 2 过湿黄土的成因及分布范围 过湿黄土地层形成在水流冲积、浸漫、入渗的地貌环境下，以及地下水位高和地 下水、地表水变化较大的地带，主要分布在冲沟两侧及其出口处、宽深的大型冲沟底 部、洪积扇、坡积裙、河曲内侧、河漫滩低阶地、山间洼地、平原河流古河道，以及 主要的农业灌溉区和水渠、坝体淤积等地带。该种黄土一般覆盖于地表层，层厚多在 2 0 - 5 0 m 左右，一些地带也有厚度达十几米。其形成年代较晚，一般为数千年，有 些仅数十年。它的发育受地形、地貌条件所约束，一般分布不连续，层位不稳定。 过湿黄土地基在陕西省的西安市区及关中平原分布较多，在陕北地区也有一定分 布，因此，当高等级公路穿越黄土地区时，常常会遇到过湿黄土路基问题，以及选用 该种土体填筑路堤的施工技术问题。此外，当采用新近沉积黄土填筑路堤时，由于该 种土体的水稳定性差，也会由于施工期间或工后受到外界水的渗入，产生过湿问题。 2 过湿黄土的地质结构及其特性 陕西各地过湿黄土的地质结构变化较大，层位不稳定，受其形成原因及环境条件 的影响，分布范围呈间断性或局部性，土体的物理力学性质差异大。在关中断陷盆地 的河流阶地及农灌区，分布范围较大，层厚也大；在铜川及陕北地区，分布范围小， 呈局部性，土性变化不显著。按沉积年代划分，形成年代较早的过湿黄土，层厚大， 在地基中所处深度也大，其上有时也覆盖较坚硬土层；形成年代晚的过湿黄土，一般 位于地基表层，层厚小，约1 0 3 0 m ，属于浅层过湿黄土地基。按成因划分，河漫滩、 平原古河道、河流阶地及地下水位较高地带，过湿黄土地层较厚，往往呈软硬互层特 征，其地表耕植土以下1 0 - 3 0 m 土层通常强度较大，压缩性较低。在该地带，若处 于农灌区，并且大气降水及地表水补给充足，地形低凹，则易形成深厚的过湿黄土地 基。在地下水位较低地带，过湿黄土主要存在于地势低洼，易积水，受大气降水、农 田灌溉以及人工水渠渗漏影响的局部区域。山间洼地，冲沟底部、两侧及其出口处， 过湿黄土的分布一般是局部性的。过湿黄土地基的压缩性高，强度低，在地层中分布 的连续性差，层位及层厚均不稳定，因此，是一种显著的不良地基，其对公路路基变 形和稳定性的影响有时更甚于沿海软粘土地基。 以上是过湿黄土作为地基时的大概特征。若从路堤填料选用方面评价，则新近沉 积黄土均可视为过湿黄土，其水稳定性差，强度变异性大。 虽然陕西过湿黄土地基的分布连续性差，一般不成片，但综合分布面积很大，是 不容忽视的不良地基。在关中黄土平原地区，公路建设中遇到的过湿黄土地基更多， 分布面积更大。以下结合西安至闰良高速公路地质勘探试验资料，对过湿黄土地基的 地质结构及其特性作简要评价。 2 1西闰高速公路过湿黄土地质特征 结合西闫公路沿线的五个地质勘探柱状图( 图2 1 ) 。图2 1 ( a ) 所示k 1 9 + 8 0 0 路段地质柱状图及其取样试验结果表明，该地基表面以下约3 5 m 厚黄土层软弱，压 缩性高，其压缩模量尽1 2 为2 3 - 3 0 m p a ，天然含水量为2 1 2 - - 2 5 - 2 ，饱和度为6 3 , - - , 7 4 。同时，该黄土地层还具有一定的湿陷性，在起始压力3 0 - - - 8 0 k p a 下的湿陷系数 为0 0 2 5 - 0 0 3 8 。图2 1 ( b ) 所示k 2 0 + 7 2 0 路段地质柱状图及其取样试验结果表明， 该地基表面下约4 2 m 厚黄土层处于流塑软塑状态，压缩模量医1 2 为2 1 3 2 m p a ， 天然含水量为2 4 2 - - 3 1 7 ，饱和度为7 0 - - 9 1 ，表层1 0 m 范围土层尚具有轻微 湿陷性，湿陷系数为o 0 2 3 。图2 1 ( c ) 所示k 2 1 + 7 5 0 段地质柱状图及其取样试验结 果表明，该地基表面下约4 0 m 厚度黄土层，压缩性很高，其压缩模量为1 6 - 5 1 m p a ， 天然含水量为2 3 4 - - - 2 6 9 ，饱和度为5 9 - - 7 8 。以上为坑探试验结果，后经钻 机勘探试验表明，该路段地基表层下至少9 0 m 范围土层具有显著的压缩性，且同一 范围不同位置处钻孔取样试验结果差异较大，表明该黄土地层分布不均匀。图2 1 ( d ) 所示k 2 8 + 0 6 0 路段地质柱状图及其取样试验结果表明，该地基表面下约8 0 m 厚土体 呈软硬间夹层性状，若按每延米取一组试样进行试验，则1 7 m 、3 7 m 及5 7 m 处土体 压缩模量凰1 2 分别为2 o 、3 1 及2 5 m p a ，为极软弱土层：2 6 m 、4 7 m 、6 7 m 及7 7 m 处土体压缩模量分别为1 3 1 、1 2 8 、9 3 及7 7 m p a ，属中等压缩性土体。该地基的天 然含水量为1 7 3 - - - 2 7 8 ，饱和度为5 6 - - - - 8 4 。其软夹层的天然含水量明显高于 硬夹层，而饱和度则相反：表层2 0 m 范围土体具有一定湿陷性，湿陷系数为0 0 2 6 。 图2 1 ( e ) 所示k 2 9 + 1 2 0 路段地质柱状图及其取样试验结果表明，该地基表面下6 0 m 范围土体具有很高的压缩性，压缩模量风1 2 为2 0 6 0 m p a ，其中4 0 m 范围土层的压 4 缩模量凰1 2 均小于3 4 m p a 。该地基的天然含水量也很高，约为2 2 6 2 7 8 ，饱 和度为6 9 - - - 7 9 ；表层5 o r e 范围土体尚具有湿陷性，湿陷系数0 0 1 1 0 0 4 8 ，其中， 表层1 5 m 范围土体湿陷明显，湿陷系数达0 0 4 8 。由该地质勘探结果可见，当黄土含 水量高，饱和度大，且压缩性显著情况下，仍可能具有一定的湿陷性。这是过湿黄土 的一个特点。 图2 1 所示西闰公路地质柱状图中对过湿黄土硬塑或软塑的判断是根据土体的相 对含水量作出的。但从有关的试验结果比较可见，土体的相对含水量与压缩性指标间 不存在有规律的对应关系，对此将在下一节进行讨论。 3 过湿黄土的物理力学，陛质 针对西闰公路过湿黄土地基，陕西省公路勘察设计院曾进行了多次勘探取样试 验，在施工中又补充勘探试验，取得了大量的试验数据。为此，以下根据这些试验数 据，对其有关的物理力学性质指标进行统计分析。 3 1过湿黄土物理力学性质指标的变化范围 从表2 1 中可以看出西闰公路过湿黄土受成积年代、埋藏分布、物质构成，外在 影响因素等控制，其物理力学性质有其自身的特点，以下分别讨论过湿黄土各项物理、 力学性质。 ( 1 ) 过湿黄土天然含水量多数超过2 0 ，有些土样的含水量甚至达到3 3 2 ，这 与中国黄土的湿陷性一书中湿陷性黄土的天然含水量一般为7 - 2 3 统计结果有 明显差异。 ( 2 ) 干容重和天然容重。西闫公路过湿黄土干容重变化范围在1 2 3 k n m 3 1 5 4 k n m 3 之间。由于天然含水量偏大，天然容重( 1 4 3 1 9 3 k n m 3 ) 相对于一般湿 陷性黄土( 1 3 0 1 7 7 k n m 3 ) 略有偏高。 ( 3 ) 孔隙比和饱和度。西闰公路过湿黄土孔隙比一般为1 1 7 4 - - 0 7 2 9 ，与一般 黄土比较接近。饱和度变化范围为3 8 3 - - 9 9 6 ，有些土样甚至接近饱和状态，与 一般湿陷性黄土有较大差异。 ( 4 ) 液限、塑限及液性指数。表中过湿黄土的液限区间为2 5 2 3 7 2 ，略高 于一般黄土( 2 1 7 - - 3 2 5 ) ，塑限区间为1 5 8 - - 2 6 6 ，液性指数在 0 - - 1 4 2 范 围内变化。 ( 5 ) 压缩模量和湿陷系数。西闰公路过湿黄土压缩模量普遍较低，且各个试验 土样的差异性较大，变化范围一般为1 7 - - 1 9 4 m p a 。这主要因为新近黄土在水的作 用下，发生物理化学反应，土体性质发生相应变化。按照常规黄土的天然含水量大于 2 4 一- - 2 5 ，湿陷性基本消失。然而西闫公路过湿黄土天然含水量多数超过2 0 ，仍然 具有一定的湿陷性，湿陷系数变化范围为0 0 0 1 - 0 1 2 3 。 ( 6 ) 粘聚力和内摩擦角。通过固结快剪和三轴不固结不排水剪两种方法分别得 到过湿黄土强度指标。固结快剪试验粘聚力值1 3 - - - 9 7 k p a ，摩擦角值2 7 0 2 2 8 。；三 轴不固结不排水剪试验粘聚力值1 6 - - 9 4 k p a ，摩擦角值2 1 0 1 8 8 0 。由以上数据可知， 西闰公路黄土由于其过湿特性造成了土体粘聚力略有偏大，摩擦角较小，整体抗剪强 度降低。 ( 7 ) 固结系数及土性分类。过湿黄土由于其大孔隙，高含水量等特点，固结系 数一般为1 5 0 1 0 7 5 0 1 0 。3 m 2 s ，与液限为3 0 的原状软粘土或塑软粘土基本接 近，所以，过湿黄土具有软粘土的一些特性。通过对过湿黄土颗粒成份进行分析，过 湿黄土属于粉质粘土。 以上分析了过湿黄土的土性指标，过湿黄土既具有一般黄土的性质，又有其自身 的特性。 6 7 州刊卅刊卅刊刊 卅 刊刊州 j l (撂磐据螺摆摇勰 磐 颦勰勰 隶 噬 筐蟋餐 餐毽 避 略 遐超遐 箨蜜蜜察察杂蜜 杂 窭蜜 杂 氟 nn b2乞垒b2 1 鼯 迂 皇 x 圣 鋈 姿蚤 鬲叶 螺暑 g g一 匦 二 啦吼 o n c ；| 竺 里 i i & 量 垡 萌 匦k - 羹 h 一 莆垂 誊 一 潭 寸h 董 u是 高 苫童 n 一 _ _ n 卜 小, q -a ：目： o0l j t 卜 、 塞 一 。 n 一 一 a 摄 匣 矗 、v 、n o u 壶0鬟 j 3 l n n一 nh 肇 an 2 一 t n 一一 一 靶 品 g 8善 9 88 8誉 8 罨 越 心 宁 暑耋字 暑 宁 暑 呈耋 耋 宁 漫 8 ； 8 蓦掣 8 ：兮8 驾 8 禽 o 9 。 ooo o 赠 6oo。oo 好 棚 ? 寸i n 一 _ _ 9节 卜 f 、 一 i n 幽辎 罚 厶 昏、o卜 2 甘 叩呷 了 一 li 【日 = tl2 占 t 暑 卜州 穆 n卜 n “ 一 n 一 t 一 一 一 一 卜nn 骚 口n 离 蕞 小一n 蛊 次 一 = 州 寸n n 吐 暑 i 毒 ，二二 宁 宁 葛 i l g 66 2 n v 、卜 n g do o。 船 耋暑o v n 蛆 vv v o楚 寸 小、d一 寸 饥t 中o 卜h。 卜诘崎卜h“ 醛 摹 ffl叮?叩1il甲 翱一 a 一 “ 峥 n、 一 卜卜n卜 竺 2 ”n = 2 一一一一一一一 卜n 哆 凸r q q on 瞪 q oddd、d口卜d“h ? g 呷 叩 j 癸 摹 lqc i t穹 ： 峰 霜 r 州 n寸 卜吨n 瓮高n冷 戈 v 1 高羚罱nn 赵 卜 卜寸 qt 寸n哆 卜 on一a“ 娶 的 摹 3 ，j 耄 穹 耋 耋 呷 甘 n n g q9 。 蓉囊 n卜 四 g 卜 ；葛敬 g矗nn n卜 墨萤 苫 萋 一 冬器 h 量 丑 磊器 卜 瓮宝 逝 号? 宝童 宁 暑 宁 累 量 宁 字 酲 g晶 ；昌 0 ：兮 矗 累 p - 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- 6 含水量与综合强度( 正= o o l c - i - 增伊) 图2 7 含水量与粘聚力c 之间的统计关系 之间的统计关系 寻8 0 暇 蜓 髓 4 0 2 0 0 01 02 03 0 4 0 含水量w ( x ) 图2 8 含水量与摩擦角缈之间的统计关系 由图2 4 图2 - 8 可见，过湿黄土含水量与其它土性指标之间存在如下一些规律： 过湿黄土湿陷性系数与含水量没有明显的关系，湿陷系数主要集中于0 0 0 1 之间，属于轻微湿陷性黄土。 过湿黄土压缩模量较小，大多小于1 5 m p a ，且其随含水量增大有减小趋势。 过湿黄土粘聚力和摩擦角随含水量的增大均有减小趋势，但通过粘聚力和摩擦 角求得的综合强度疋= 辔9 + o o l c 与含水量并没有明显关系，综合强度变化范围为 1 2 o (-占占嘲警嫖幽 8 6 2 l 8 6 2 0 l 1 i i o o o o 口一西粤怛啦 o 4 1 2 。 ( 2 ) 含水比与其它土性指标间的统计关系 强o 2 略 盔o i a 韩 0 1 o 0 5 o 0 j0 60 9i 21 j 富，i 扯 o0 30 60 ，i 21 5 水七 图2 - - - 9 含水比与湿陷系数万，2 o 之间的统计关系图2 1 0 含水比与压缩模量e s l 一2 之间的统计关系 鬟 ： 由1 4 重 i 2 i o8 06 o 4 o2 o oo 2o 4o 50 8l1 2 耆水出 o2 鲁 畏l 鬃t 0 00 30 60 9 i 2 含水比( w ，_ 1 ) 图2 一l l 含水比与综合强度( z = o o l c - i - 留伊) 图卜1 2 含水比与粘聚力c 之间的统计关系 5 0 熏4 0 蛀3 u z u i o o 律 之间的统计关系 0 7 0 o li 2 吉水匕( 耐- 1 ) 圈卜1 3 含水比与摩擦角矽之间的统计关系 oo z 5o s0 t ，i1 2 51 5 寺水匕( 试 圈2 一1 4 含水比与饱和度s ，之问的统计关系 由图2 9 图2 - 1 4 可知，过湿黄土含水比与其它土性指标之间存在如下一些规 过湿黄土湿陷系数随含水比的增大有减小的趋势。含水比在0 5 0 9 范围内 变化时，湿陷系数变化幅度较大，且没有规律性；含水比大于o 9 时，湿陷系数变化 范围较小，一般在0 0 0 0 1 之间。 图2 1 0 、图2 1 l 、图2 - 1 2 及图2 - 1 3 中散点分布离散性较大，即过湿黄土的 压缩模量、综合强度、粘聚力及摩擦角与含水比之间没有明显关系。 过湿黄土的饱和度随含水比的增大而增大，并且最终趋向于1 0 0 。 轴们”特扑，o (i皇v删辱舞咀 拍 ” 讣 o (1v占世娶掌 ( 3 ) 孔隙比与其它土性指标间的统计关系 圈2 - 1 5 孔隙比口与湿陷系数疋2 o 之间的统计关系 圈2 1 6 孔隙比p 与压缩模量e s l 一2 之间的统计关系 由图2 1 5 和图2 1 6 可知，过湿黄土湿陷系数的变化范围随孔隙比e 的增大而增 大，且孔隙比小于一定数值时，湿陷系数主要在0 - - - 0 0 0 1 区间变化：同时过湿黄土 的压缩模量随孔隙比e 增大有减小趋势。 ( 4 ) 干密度与其它土性指标间的统计关系 嫠： 理01 4 列0 i2 0 1 o0 8 0 惦 0 0 4 o0 2 0 ii 2l4i 61e222 干啬度( c ，_ 3 ) 112i i 61 822 2 千密度( ，口3 ) 图2 - 1 7 ：f 密度r a 与湿陷系数艿j 2 o 之间的统计关系 图2 1 8 干密度0 与压缩模量e s l 2 之间的统计关系 由图2 1 7 和图2 一1 8 可知，过湿黄土湿陷系数的变化范围随干密度的增大而减小， 而压缩模量与干密度之间没有明显关系。 ( 5 ) 液性指数与其它土性指标间的统计关系 图2 一1 9 液性指数，与湿陷系数以2 o 。2一l0l 2a 礁1 生棺数( i l 图2 2 0 液性指数i 与压缩模量e s l 一2 之间的统计关系 之间的统计关系 由图2 1 9 和图2 - 2 0 所示，湿陷系数与液性指数没有明显的关系，压缩模量的变 化范围随液性指数的增大而减小。 ( 6 ) 饱和度与其它土性指标间的统计关系 1 4 笃笛圬 (皇v擘鞠幽 伯 己 o -5_w叫蜉墨咀 曩o 2 嗡 扣t s o 1 o 屿 0 03 0 图2 2 l l 扣 饱和度 3 08 0g o1 2 0 饱租虞 饱和度s ，与湿陷系数艿，2 o图2 - - 2 2 饱和度s ，与压缩模量e s l 2 之问的统计关系 之间的统计关系 由图2 2 1 和图2 2 2 所示，湿陷系数的变化范围随饱和度的增大而减小，而压缩 模量与饱和度之间没有明显关系。 ( 7 ) 取土深度与其它土性指标之间的统计关系 褪瞻萧簟 o0 0 0 0 5o 0 0 1o 0 0 1 5 证赡系数 oo o 0 0 5o o o io o o l 5 0 压缩模量( 抑a ) 01 02 0 湿陷系数 oa 吃0 0 0 4 图2 2 3 深度与湿陷系数万正。之间的统计关系 0 压缩模量( 肝a ) 1 02 03 0 0 压缩模量( 肝a ) 1 02 0 图2 2 4 深度与压缩模量e 趾2 之间的统计关系 如：2”巧抽”0 0 盘v蛘譬嗵 o s 坩 幅 巧 -v篓 o 2 4 6 ” 嵋 ( - v 鼍鬟 o 6竭寻衢如弱们蛎 ( i 。鹾瓞 0 5 加 埔 加 巧 c l 一醚腊 0 2 4 6 8 m 埋m 垢 c v 瑙聪 _ 、 昌 v 蜊 磺 0 综合强度f 。 0 5 11 5 0 综合强度f 。 0 511 5 0 综合强度f 。 o 5 11 5 图2 2 5 深度与综合强度( 工= o o l c + 信妒) 之间的统计关系 含水比 00 2 50 50 7 51 含水量【) 0i o2 0 3 04 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 00 5 耆水比 11 5 0 0 5 日 、， 恻 聪 图2 2 6 深度与含水比之间的统计关系 含水量( ) 01 02 03 04 0 图2 2 7 深度与含水量之间的统计关系 1 6 含水比 l1 5 含水量( x ) 01 02 03 04 0 o 5 0 5 0 5 0 5 o 5 加 坫 加 坜 拈 一5 越聪 o 2 4 6 8 m 挖m 埔 舍一越聪 0 2 4 6 8 0 2 4 6 0 0加峙拈辐绚诣 名v 聪 0 2 4 6 8 0 2 4 6 名一皑聪 0 o加坫加巧们矩一e v 鹾聪 0 5 加 埔 ：寻 巧 名一世绻 0 2 t 6 b o 2 4 6 e v 壁 千峦度( t c a 3 ) i4i 5i 61 71 8 0 5 i 0 1 5 2 0 e v2 5 基 氍3 0 千密度( t e m a ) 0 0 5lt 52 图2 2 8 深度与干密度之间的统计关系 千密度( g c i l l 3 ) oo 511 52 由图2 2 3 至图2 2 8 中三个不同试验段的散点分布可知，过湿黄土土性指标随深 度的变化存在如下规律： 图2 2 3 中三个试验段湿陷系数随深度变化没有明显关系，湿陷系数变化范围 为0 - - 0 0 0 1 。 过湿黄土压缩模量、含水量随深度的增大略有增大，但也有例外。 过湿黄土综合强度、含水比及干密度随深度的变化没有明显关系。综合强度随 深度的变化离散性较大，含水比及干密度的变化幅度较小，在图2 2 8 中干密度随深 度的增大甚至有减小趋势。 3 3 过湿黄土的压缩性及湿陷性试验结果 ( 1 ) 过湿黄土压缩性试验 对西闰公路过湿黄土勘探取样的原状土进行压缩浸水试验，部分试验结果如图 2 2 9 所示。 压力( k g c m 2 ) 00 511s22 5 图2 - 2 9 过湿黄土压缩浸水变形与压力之间的关系 1 7 0 0均坫药；弱蛎 棚) 髓髓 o 2 4 6 e 他 “ 蟾 ( v 鼍4 w 0 m扣加 冒v淤制婚幽 从图2 2 9 可知，不同土样在各级压力作用下压缩变形及压力为2 k g c m 2 时浸水 湿陷变形差异性很大，试验结果的无规律性往往是由多种因素共同作用的结果。 ( 2 ) 过湿黄土的湿陷性试验 过湿黄土的湿陷性试验主要进行了黄土的湿陷起始压力试验。该试验采用的是双 线法，部分试验结果分析如图2 - 3 0 所示。 o 5 0 吕 三1 0 0 o 31 5 0 陵 制2 0 0 压力( p a ) 压力(pa)0 0 5 11 522 5 00 511 5 4 7 乞、2 5 0 5 0 目 毒1 0 0 o 。1 5 0 龄 制2 0 0 卜- s a _ 卜s h p s r 一s a _ i _ 一s b r s s ( a )( b ) 图2 - 3 0 过湿黄土湿陷起始压力试验结果 注：s a 、s b 、s s 分别指天然含水量状态压缩变形、浸水状态压缩