延安大砭沟至小砭沟环线工程黄土湿陷性分析

郭高峰 朱田野

(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075； 2.西安中交公路岩土工程有限责任公司，陕西 西安 710075)

延安大砭沟至小砭沟环线工程黄土湿陷性分析

郭高峰1,2朱田野1,2

(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075； 2.西安中交公路岩土工程有限责任公司，陕西 西安 710075)

为了提高公路工程的质量，对延安大砭沟至小砭沟沿线地段黄土进行了大量的室内试验，综合分析了影响湿陷的主要因素后，进一步掌握了公路沿线黄土的工程特性，为工程建设提供准确可靠的参数与依据。

环线工程，黄土，湿陷性，影响因素

延安大砭沟—小砭沟环线工程是延安市西部城区规划的“四纵四横一环”主干路系统中“四横”的重要组成部分，项目位于大砭沟同小砭沟之间。项目建成之后，将与文化沟路形成西北部区域的主干交通通道，可使沟与沟之间连接便捷，改变现有交通流容易向中心城区聚集，形成中心城区交通阻塞的不良局面，缓解城市中心区的交通压力，同时作为大环线区域内的道路，对区域内路网的加密、联通起到了重要的作用。另外，对带动沿线地块开发，区域发展具有重要的意义。本文研究区域为黄土高原地区，黄土的湿陷性成为了影响道路路基的主要病害，为了掌握不同条件下黄土路基的变形过程，本次在2.688 km的环线上布设钻挖探孔25个，取得原状样94个。对黄土进行了常规试验，并对湿陷性黄土测定了黄土的湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷起始压力等。详细查明了黄土的湿陷性特征，对后来的施工图设计和施工存在至关重要的意义。

1 黄土路基的变形特征

由于黄土的颗粒成分和内部结构特征，黄土对水有特殊的敏感性，干燥状态下的黄土，在浸水或者增湿的情况下，由于水分破坏了黄土之间的固化连接，从而使黄土的力学性质和变形特征产生了突变。黄土路基的变形有两种情况，一是由降水而产生的，浸水不均匀，局部湿陷较大。另一种是由于雨季地下水位上升而形成，浸水面积较大，湿陷较均匀。黄土的湿陷性具有突变、非连续和不可逆的特征，因此对黄土地区的公路路基设计提出了更高的要求。公路交通荷载是多次往复循环的施加于土体，公路路基产生明显的不均匀沉降并不是短期内形成的。

2 环线工程黄土湿陷性影响因素分析

通过对延安大砭沟—小砭沟环线工程沿线黄土试验分析，沿线黄土含水率较低，颗粒成分中粒径大于0.005的粉粒含量较多，颗粒之间的孔隙较发育，为黄土湿陷提供了内在条件。在浸水后易发生物理和化学变化，从而产生湿陷。下面就通过分析延安大砭沟—小砭沟环线工程沿线黄土的含水量、孔隙比、塑性指数与湿陷系数的关系来讨论与湿陷有关的影响因素。

1)湿陷系数与含水量的关系。含水量是影响黄土湿陷性的主要因素之一，图1是根据环线工程所取土样进行土工试验后，对具有湿陷性的黄土含水量与湿陷系数进行了一个统计。从图1中我们可以看出，湿陷系数与天然含水量有明显的相关性，随着含水量的继续增大，湿陷系数变小。

2)湿陷系数与孔隙比的关系。图2是环线工程湿陷性黄土孔隙比与湿陷系数的一个统计图，孔隙比是表征土中孔隙所占比例的高低，从图2中可以看出，沿线黄土孔隙比多集中在0.5～1.0之间，随着孔隙比的增加湿陷系数也逐渐增大。孔隙比越大，说明土中孔隙体积越大，产生湿陷的空间也就越大。随着水的突然入渗，土骨架结构迅速崩解，小的颗粒落入孔隙中，产生湿陷。

3)湿陷系数与塑性指数的关系。对环线工程湿陷性黄土塑性指数与湿陷系数进行了统计。从图3可以看出，延安大砭沟—小砭沟环线工程沿线黄土塑性指数多集中在7～10之间，由于塑性指数变化不明显，湿陷系数也没有明显的分布规律。

3 结语

基于延安大砭沟—小砭沟环线工程勘探和调查资料，并结合相关文献资料，初步分析了沿线黄土湿陷特征及引起湿陷的影响因素，采用数理统计的方法，分析了含水量、孔隙比、塑性指数(粘粒含量)与湿陷系数的关系。为沿线公路工程设计施工提供了准确的参考依据。1)环线工程的黄土基本由小于0.075 mm的颗粒组成，其含量一般大于65%。这种结构为黄土湿陷提供了空间条件。因此，延安大砭沟—小砭沟环线工程沿线黄土具有有利于黄土湿陷的特殊成分和特殊结构，为黄土的湿陷提供了基本内因条件。2)环线工程的湿陷性黄土，通过综合分析含水量与湿陷系数有明显的相关性，随着含水量的增大，湿陷系数逐渐变小。3)通过对环线工程的黄土湿陷性与孔隙比关系分析，孔隙比与湿陷系数之间呈正相关性。4)通过综合分析，环线工程的黄土塑性指数多集中在7～10之间，湿陷系数没有明显的分布规律。

[1] 刘东生.黄土的物质成分和结构[M].北京：科学出版社,1996.

[2] 张苏民，张 炜.减湿和增湿时黄土的湿陷性[J].岩土工程学报,1992，14(1)：67-68.

[3] 蒋希雁，陆培毅.黄土湿陷机理和影响因素分析[J].河北建筑工程学院学报，2004，22(1):25-27.

[4] 罗栋梁,金会军,林 琳，等.黄河源区多年冻土温度及厚度研究新进展[J].地理科学,2012,32(7)：67-69.

[5] 陈正汉，刘祖典.黄土的湿陷变形机理[J].岩土工程学报，1986(2):9-20.

[6] 中交第一公路勘察设计研究院有限公司.延安大砭沟至小砭沟环线工程初步工程地质勘察总说明[Z].2013.

[7] GB 50025—2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].

Analysis on loess collapsibility of the ring road project from Dabiangou to Xiaobiangou in Yan’an

Guo Gaofeng1,2Zhu Tianye1,2

(1.CCCCFirstHighwayConsultantsCo.,Ltd,Xi’an710075，China；2.Xi’anCCCCHighwayGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710075,China)

In order to improve the quality of highway engineering, doing lots of the indoor tests to loess along the road project from Dabiangou to Xiaobiangou in Yan’an, after a comprehensive analysis of the main influencing factors affecting collapsibility, further mastering the engineering characteristics of loess, providing accurate and reliable parameter, basis for engineering construction.

ring road project， loess， collapsibility， influencing factors

2015-01-17

郭高峰(1983- )，男，工程师； 朱田野(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)09-0075-02

TU475.3

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