排水不良的无粘性土压实控制指标的选定

□魏哲华（新疆伊犁河流域开发建设管理局）

1 排水不良的无粘性土的定义

无粘性土是指粘粒含量不大于3%、塑性指数不大于3、颗粒间不具有粘结力的土，包括砂类土、砾类土、巨粒土及含巨粒土；细粒组在土体中的含量小于5%的无粘性土称为能自由排水的无粘性土，包括堆石料、砾石、卵石、砂；细粒组在土体中含量为5%～15%并对土体排水有影响的无粘性土称为排水不良的无粘性土，包括巨粒组中的卵石（漂石）混合土；砾类土中的含细粒土砾；砂类土中的含细粒土砂和细粒土质砂。

2 排水不良的无粘性土质量控制标准的依据

排水不良的土料，如无粘性粉土、极细砂或含有大量粉土砂质、砾质土，在高的击实功能下得到的最大干密度往往大于振动法得到的最大干密度。目前我国对排水不良无粘性土的压实指标没有规范可循，美国工程兵团则规定当细粒组的细料含量超过5%时，98%的压实度高于相对密度85%时，应采用标准击实试验，否则采用相对密度指标控制。

3 排水不良的无粘性土控制指标选定的工程实例

3.1 工程实例一

一输水渠道工程，设计流量85m3/s。工程区地震基本烈度为Ⅷ度。属Ⅰ等工程，渠道为1 级建筑物，渠系建筑物为2 级。渠道有一标段地基基础存有风积、洪积黄土堆积区为主的地质区域，黄土厚度20～68m，属轻微湿陷性黄土总长达26km，地形复杂，沟脊相间、冲沟较发育，地形起伏差大。经技术经济比较，确定采用预浸水法对该段黄土进行处理。施工阶段该段渠道采用预浸水法浸水56d，然后进行换填砂砾石层填筑及渠道防渗结构施工。

该标段填筑用砂砾石料来源于1 号料场和2 号料场，根据《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129-2001 对填筑料物理性能指标进行料场复查。1 号料场取样16 组，最大粒径230mm，细粒组含量在7.2%～9.1%，为卵石混合土；2 号料场取样13 组，最大粒径100mm，细粒组含量在7.4%～11.4%，为含细粒土砾。根据粒径组成绘制颗粒级配曲线，分别选取有代表性的土样进行标准击实试验和相对密度试验，试验结果见表1。

表1 标准击实与相对密度试验成果表

可以看出：1 号、2 号料场标准击实试验比相对密度试验下的最大干密度分别高出0.06～0.09g/cm3和0.04～0.06g/cm3，但仅从这一结果没有相应规范可以确定采用压实度还是相对密度指标来控制，目前大多采用美国工程兵团规定无粘性土质量控制标准的依据进行结果比较：1 号、2 号料质在压实度为0.98 时填筑密度分别为2.24～2.26g/cm3和2.23～2.28g/cm3，相对密度为0.85 时填筑密度分别为2.12～2.15g/cm3和2.16～2.20g/cm3。虽然两个料场在料质上有所不同，但是0.98 压实度比0.85 相对密度分别高出0.12～0.14g/cm3和0.07～0.12g/cm3。

用20t 自行式振动平碾，以静2+动6 的碾压方式，铺土厚度60cm 进行碾压试验，成果见表2。

表2 碾压试验成果表

从表2可以看出：碾压试验的填筑密度与标准击实试验结果相符。依据工程的规模、等级及设计规范要求，两个料场的土质均以压实度控制为宜。

3.2 工程实例二

一拦河引水枢纽工程，属I 等大（1）型工程，渠道总长128.19km，渠道沿线地质条件复杂，有砂砾石、土质砾、粉砂土、中湿陷性黄土等地质条件。由于工期较紧，除湿陷性黄土地基进行地基处理外，较好的地质基础采用开挖、翻晒进行回填。

有一标段18.30km 地基以粉砂土为主，沿线布置4 个断面共计16 个探坑进行料场复查。1-1 和1-2 断面细粒组含量在6.20%～9.70%和6.70%～10.80%，均为含细粒土砂；1-3 断面细粒组含量在25.20%～30.50%，为粉土质砂；1-4 断面细粒组含量在30.20%～35.50%，为粘土质砂；根据土料的粒径组成绘制级配分布曲线。分别选取有代表性的土样进行标准击实试验和相对密度试验，试验结果见表3。

表3 标准击实与相对密度试验成果表

从表3可知：1-1～1-3 断面的含细粒土砂及粉土质砂由于颗粒之间毛细管水压力的作用，击实曲线出现了双峰的特征，击实试验得出的最大干密度结果比相对密度试验得出的最大干密度低约0.10g/cm3，1-4 断面的粘土质砂由于粘粒含量在土骨架中的作用，击实试验得出的最大干密度结果比相对密度试验得出的最大干密度低约0.02g/cm3。采用美国工程兵团规定无粘性土质量控制标准的依据进行结果比较：1-1～1-3 断面在压实度为0.98 时填筑密度分别为1.63～1.65g/cm3和1.57～1.58g/cm3，相对密度为0.85 时填筑密度分别为1.69～1.71g/cm3和1.59～1.60g/cm3。1-4 断面在压实度为0.98 时填筑密度分别为1.60～1.61g/cm3，相对密度为0.85 时填筑密度分别为1.59～1.60g/cm3。1-1～1-3 断面土料0.98 压实度比0.85 相对密度的填筑密度低约0.06g/cm3，1-4 断面土料0.98 压实度与0.85 相对密度的填筑密度几乎一致。

以LT220B 振动碾，静2+高频动碾3+低频动碾3 的碾压方式，铺土厚度40cm 碾压试验成果见表4。

表4 碾压试验成果表

从两种试验方案得到的结果与碾压试验结果比较可知：1-1～1-3 断面土料，以相对密度作为控制指标为宜，1-4 断面土料以压实度作为控制指标为宜。

4 结束语

水利工程中，无粘性土作为土方填筑的材料，填筑质量标准的选定不能按照经验或照搬其它工程的控制标准，必须根据设计规范及大量的试验结果分析综合确定。在勘察设计阶段要做足勘察试验的工作量，初步确定土的工程特性；施工前要开展充分的料场复查工作，进一步核定土的各项物理力学性能指标，确定土的分类及工程性质；能自由排水和透水性良好的无粘性土以孔隙比和相对密度作为质量控制标准，而对于排水不良的无粘性土要经过大量的试验工作结合现场的碾压试验，以最有利工程安全的角度优选压实控制指标。

[1]徐雪峰.无粘性土压实效果与含水量关系的探讨[J].东北水利水电，2007（11）：59-60.

[2]郭阿明.无粘性土压实控制指标分析[J].建材与装饰，2009(10)：3-4.