既有黄土路基沉陷路段现场湿度分布特征

万娟霞　马岢言

【摘 要】针对甘肃省既有黄土路基沉陷路段路基湿度进行现场调研，通过室内含水率、颗粒分析、液塑限、孔隙比、标准击实试验测得调研路基土的物性参数，从而分析得到既有黄土路堤沉陷路段路基内部湿度的空间分布特征，并分析形成这种分布特征的原因，发现所调查路段路基平衡湿度大于最佳含水率，且变化特征直接受路基填料类型、地下水位、填筑高度等影响。本文结论为工程设计提供参考，为以后更深入地研究路基湿度做了铺垫。

【关键词】黄土路基；平衡湿度；分布特征；地下水位；钻探法

0 引言

路基的强度、刚度与稳定性与路基内部实际含水率密切相关。路基土在刚刚施工完成初期，含水率通常介于最佳含水率±2%范围之内，处于不饱和状态。张磊[1]等人研究发现，路基在同一压实度情况下随含水率的增大，回弹模量明显减小；在同一含水率情况下，随压实度的提高，回弹模量明显增大，相比而言含水率对回弹模量的影响更为显著。由于大气降水、地表水、地下水以及大气温度、地层温度和水分蒸发等自然因素的综合影响，路基内部含水率不时变化，呈现出随不同季节变化的周期性规律[2-4]，这种变化在3～5年后趋于稳定，从而达到平衡含水率。

路基过湿将导致路基回弹模量下降，同时在重载交通作用下形成过量的永久变形，直接影响着路基路面结构的强度、刚度和稳定性，导致道路的性能降低，严重影响了使用寿命。因此，有必要对既有路基实际湿度空间分布进行研究，掌握其变化特性，从而为路基湿度更深入地研究做铺垫，为工程设计提供参考。

1 测试路段与测试方法

甘肃省某条高速公路已建成开放交通近5年，路基填料主要采用当地的黄土，近年来，该条高速所在区域降雨量比历年同期多20%～50%。连续强降雨使得部分路段路基边坡冲毁、塌陷、防排水构造物损坏，引发一系列路基桥涵台背沉陷、路面拉裂、等病害。

黄土路基由于其疏松多孔的特点，在雨水的作用下潜在湿陷的可能性非常大[5-9]，亟待采取相应的路基养护措施。为了深入了解病害原因，特选取该条高速沿线两处不同地点的压实黄土沉陷段进行现场路基湿度调研和室内土工试验分析。

根据测试路段实际情况，分别采取路基顶面钻孔取土、边坡小螺旋钻钻孔取土的方法，得到路基不同横断面和不同深度处的土样。如图1所示，其中hi表示测点距离路基顶面的深度，li表示测点距离路缘竖向垂线的水平距离。

现场调研选取两个不同路堤高度的横断面，其中每个断面对应的hi、li和路堤高取值如表1所示，现场断面一取回的样品命名为土样A，断面二的样品命名为土样B。

2 填料物性参数

对现场取回的两种土样进行标准重型击实试验，试筒选用内径10cm高12.7cm，分5层击实，每层击27次，击实功为2687.0kJ/m3。分析实验数据得到如图4的击实曲线。由图2可见，土样A最佳含水率为11.6%，最大干密度为1.80g/cm3；土样B最佳含水率为12.0%，最大干密度为1.79g/cm3。

获得其物性参数如表2所示，可见两种路基土样的天然含水率均大于其最佳含水率为OMC=12%，且该两种路基填料（黄土）的塑性指数Ip分别为8.5和7.7，均属于低液限粉土，孔隙比偏大。所有实测的数据显示，该黄土路基潜在湿陷的可能性非常大[4，8]，亟待采取相应的路基养护措施。

表2 路基填料物性参数

3 路基湿度空间公布特征

3.1 路基湿度横向分布特征

图3、图4反映的是断面一、二既有路基土湿度横向变化特征，其特征主要有如下几个方面：

（1）同一深度处不同的水平位置，其湿度随着li的增加而逐渐增大。由于调研时天气状况好，无降雨，所以越靠近边坡的地方水分蒸发作用强，湿度越小。

（2）距路基顶面相同深度处，两断面li相对应测点相比，断面二的含水率大于断面一的。说明两路基湿度主要受地下水位影响，同时路堤越低（断面二）受地下水作用越明显。

3.2 路基湿度竖向分布特征

图5反映了既有路基土湿度竖向变化特征，以断面一为例，主要有以下几个方面：

1）同一水平位置不同深度处，其湿度随着深度hi的增加而逐渐增加。表明湿度值竖向变化主要受地下水影响。

2）断面在hi=20cm处相比，断面一含水率范围在8%～10%之间，断面二在11.5～13.0%之间，二者相差较大，说明路堤越高（断面一），路基湿度受地下水位影响越小。

3）断面一、二所有测点的湿度值均大于击实曲线得到的最佳含水率（7.8%～8.2），可见该地区路基湿度受地下水位影响严重。

4 结论

（1）在路基工作区范围内，路基含水率明显大于击实试验得到的最佳含水率。

（2）在不考虑大气降水的情况下，现场路基湿度在越靠近边坡的地方值越小，越靠近路基中心线的地方湿度值越大，同时随着深度的增加湿度呈递增趋势。

（3）所调查既有路基实际湿度主要受地下水位影响，作用显著。

【参考文献】

[1]张磊，苗强强，陈正汉，黄雪峰，田卿燕，钱尼贵.含水率变化对路基回弹模量的影响[J].后勤工程学院学报，2010.

[2]招商局重庆交通科研设计院有限公司.公路非饱和路基土的力学特性研究[R].重庆：招商局重庆交通科研设计院有限公司，2010.

[3]黄瑞豹，杨俊池.广肇高速公路软土工程特性及处理方案比选[J].交通标准化，2007.

[4]范忠荣，刘剑.广肇高速公路袋装砂井处理软基及路基填筑控制[J].湖南交通科技，2001.

[5]唐大雄.关于塑性图的探讨[J].岩土工程学报，1981，02：77-81.

[6]蒲毅彬，陈万业，廖全荣.陇东黄土湿陷过程的CT结构变化研究[J].岩土工程学报，2000，22（1）：49～54.Pu Yibin，ChenWanye，LiaoQuanrong. Research on CT structure changing for damping process of loess in Longdong. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2000，22（1）：49-54.

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[8]刘祖典.西北黄土的物理与力学性质的初步分析[J].西北农学院学报，1956，01：63-82.

[9]刘祖典，郭增玉.黄土的工程地质特征及分类命名的建议[J].陕西建筑与建材，2004，03：26-29.

[责任编辑：王楠]