山西黄土地区土基回弹模量的试验研究

吴喜荣，朱丽丽

（1．山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室，山西太原 030006;2．林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆 401121）

在我国路面的设计、施工质量以及使用性能的评价中，土基回弹模量是反映路基承载能力的主要力学参数，它的确定直接影响到路面的设计厚度，关系到路面结构的安全性和经济性．因此对土基回弹模量的研究具有十分重要的意义．研究表明，回弹模量受土质、含水量、压实度、测试方法等诸多因素的影响［1］，在这些因素中，含水量和压实度对其影响较大，许多文献中建立了压实度和含水量与回弹模量的相关关系［2－5］．如果在改变含水量和压实度2个条件时，哪个因素对于回弹模量的影响程度更大，并且在不同压实度条件下，含水量与回弹模量具有怎样的变化规律，关于这方面的研究较少．

笔者通过室内试验，对山西黄土在含水量变化状态下以及不同压实度条件下的路基回弹模量进行试验研究，掌握其特性及变化规律，为工程设计提供参考．

1 回弹模量试验

1．1 土样的参数选取及物理特性

含水量和压实度是影响土基回弹模量的2个重要参数，路基含水量是影响路基回弹模量的主要因素，而含水量不是一成不变的，其大小随时间发生周期性变化．在山西省黄土地区选取了3种典型黄土土样，通过改变含水量和压实度来研究不同压实度条件下，回弹模量随含水量变化的规律．

土样的参数选取压实度和含水量2种．压实度K：室内试验采用重型击实成型，对3种土样的每一种土样在同一种含水量情况下分别采用3层×98次、3层×75次、3层×50次、3层×30次来控制试样的压实度;含水量ω：按照8%，10%，12%，14%共4个含水量配制土样．

土样的物理特性通过物理性质指标试验得到，在此，按照《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）［6］的试验步骤和方法进行试验，结果见表1．

表1 路基黄土物理性质指标

1．2 结果及分析

对3种黄土土样进行重型击实成型，按照《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）［6］的承载板法试验步骤和方法进行土样的回弹模量试验．不同击实次数下回弹模量与含水量的关系如图1所示．

根据图1中的试验结果分析可知：①在不同压实度下，回弹模量随含水量增大而减小，并且变化趋势基本一致，回弹模量并没有在最佳含水量、最大压实度的条件下出现最大值，原因是回弹模量受含水量的影响要比压实度对其的影响程度大;②在同一含水量下，回弹模量随击实次数增加而增大;③在相同的试验条件下，A土样的回弹模量值最大，其次是B土样和C土样．这表明，即使是同一类土，试验结果也存在着较大的差异，这与土的结构特征、土的组成成分以及级配组成都有很大的关系．

2 回弹模量与含水量的相关关系

通过上述试验数据，建立不同压实度条件下的回弹模量与含水量的相关关系．具体公式如下．

A土样：

1）击实次数为30次．

2）击实次数为50次．

3）击实次数为75次．

4）击实次数为98次．B土样：

1）击实次数为30次．

2）击实次数为50次．

3）击实次数为75次．

4）击实次数为98次．C土样：

1）击实次数为30次．

2）击实次数为50次．

3）击实次数为75次．

4）击实次数为98次．

式中：E0为土基回弹模量，MPa;ω为含水量，%．

从上述的回归公式中可以看出，随着击实次数的增加，回归公式有相同的规律性，土样A和B回归公式中的一次项、二次项和截距的系数的绝对值随着击实次数的增大而增大，C土样回归公式中的一次项、二次项和截距的绝对值逐渐减小．

利用回归公式，若得知室内击实次数对应的现场压实度，就可以推算出现场回弹模量值．

3 结语

1）根据以上分析结果可知，含水量和压实度的确定可以推算出回弹模量值，但经验公式仅是在室内击实成型的成型方式上得出的结论，对于室内击实次数对应的击实功如何和现场的击实功对应起来需要更多这方面的研究和实践的论证．

2）回弹模量随着含水量的增大而减小，含水量对其影响程度大于压实度对其的影响．

3）同一地区，不同种黄土种类，在相同的试验条件下，回弹模量存在较大差异，表明黄土的结构和性质与回弹模量值有密切的关系．

［1］吴德华，王选仓，姚爱玲．陕西关中地区土基回弹模量研究［J］．公路交通科技，2005（2）：28－30．

［2］刘兆平，李宜锋．土基回弹模量与压实度及含水量的相关性研究［J］．公路与汽运，2010（5）：78－81．

［3］杨永红，王选仓，韩国杰，等．甘肃黄土地区土基回弹模量［J］．长安大学学报：自然科学版，2005，25（3）：8－10．

［4］贺国佑，刘锋民．新疆地区路基回弹模量E0研究［J］．中外公路，2008，28（2）：58 －61．

［5］林卫民．不同压实功能下最大干密度及最佳含水量研究［J］．公路与汽运，2008（4）：142－143．

［6］交通部公路科学研究院．JTG E40—2007公路土工试验规程［S］．北京：人民交通出版社，2007．