施工技术浅谈黄土湿陷性的试验方法

　　施工技术浅谈黄土湿陷性的试验方法 推荐本站特色期刊：《施工技术》创刊于1971年，是国家期刊奖提名奖期刊，中国建筑科学类核心期刊，中国建筑施工行业惟一的国家级核心期刊，由建设部主管，亚太建设科技信息研究院、中国建筑设计研究院、中国建筑工程总公司、中国土木工程学会联合主办。主要介绍国内工程建设施工方面的方针政策和技术法规，重大技术成就，传播建筑领域采用的新体系、新技术、新工艺、新材料、新机具、新设备和施工管理经验，以及国内外先进施工技术及其发展动态。发行对象：建设主管部门;大中型建筑(建设)集团公司及施工企业;承建商(工程总包、甲方);规划设计、科研院所;房地产开发商;监理公司;质监部门;高等院校;以及对土木建筑施工领域感兴趣的各界朋友。

　　摘要：较对黄土湿陷性试验的方法，单线法和双线法进行了讨论，并对双线法最后结果进行了修正，更宜工程需要。

　　关键字：施工技术,湿陷系数,双线法

　　1. 前言

　　黄土是一种在干旱或半干旱条件下形成的沉积物，富含碳酸钙，有肉眼可见的大空隙，垂直节理发育，浸水后土体显著沉陷，称为黄土的湿陷性。湿陷性黄土在垂直荷载及水的作用下，通常有三种变形：压缩变形、湿陷变形、渗透溶滤变形。

　　压缩变形：与一般粘性土的正常压缩变形一样，黄土在垂直荷载作用下，没有受外部水作用而产生的垂直变形，即压缩变形。

　　湿陷变形：湿陷性黄土在垂直荷载和浸水的共同作用下，由于土体结构的破坏而产生的垂直变形。这种变形即使在黄土压缩变形稳定后，一旦浸水仍然发生，这是黄土不同于一般粘性土的重要特征。

　　渗透溶滤变形：是黄土在渗透水的作用下，溶滤土中的盐类而造成的变形。这也是黄土不同于普通土体的特点。

　　因为湿陷性黄土具有特殊的工程特性，因此，黄土湿陷系数的确定至关重要。

　　2. 黄土湿陷系数的测定

　　2.1湿陷系数试验

　　湿陷系数是单位厚度土重在土自重压力或自重压力与附加压力共同作用下受水浸湿后所产生的湿陷量。规范[1]的规定的试验方法：

　　确定需要施加的各级压力，施加第一级压力后，每隔1h测定一次变形读数，直至试样变形稳定为止。试样在第一级压力变形稳定后，施加第二级压力，如此类推。试样在规定浸水压力下变形稳定后，向容器内自上而下或自下而上注入纯水，水面宜高出试样顶面，每隔1h测记一次变形读数，直至试样变形稳定为止。

　　湿陷系数应按下式计算：

　　δs=(h1-h2)/h0

　　式中 δs——湿陷系数;

　　h1——在某级压力下，试样变形稳定后的高度(mm);

　　h2——在某级压力下，试样浸水湿陷变形稳定后的高度(mm);

　　h0——测定试样的高度(mm)。

　　2.2实验室测定湿陷系数有两种方法：单线法和双线法。

　　单线法试验是用环刀取某天然湿度下的原状土样5-7个，分级加压，加至各个规定压力下压缩稳定后浸水，至湿陷变形稳定，可得到相应压力下的湿陷系数。

　　单线法是测定湿陷系数的直接方法，其受力状态和湿陷过程较符合地基的实际情况，但单线法一组需5-7个环刀试样，且试样间土的结构和含水量均匀一致，天然密度差值不大于0.03g/cm3。只有满足这些条件，才能取得满意的试验结果。实际上湿陷性黄土具有空隙分布、结构及成分的不均匀性，即使在同一取土点的同一深度处的样品，相互间也会造成不等的离散性和差异性。而且同时对5-7个试样加压，在仪器设备、野外取样和室内环刀试样的取得都有一定的困难，因此在实际实验工作中较少采用。

　　双线法试验是用环刀取某天然湿度下的原状土样2个，一个土样在天然湿度下分级加荷，直至最后一级规定压力下下沉变形稳定(此为水上样);同时，另一个土样在第一级压力稳定后浸水，待湿陷稳定后，再分级加荷直至最后一级规定压力下下沉稳定，(此为水下样)试验终止。

　　双线法只用取两个环刀试样，密度差较易控制，方法简便，工作量小。在实际试验工作中，一般采用双线法的居多。

　　3. 双线法测定湿陷系数的讨论

　　3.1双线法测定湿陷系数的误差

　　双线法中的两个环刀试样，一个是在保持天然湿度下进行压缩，另一个是在饱水状态下进行压缩，浸水使颗粒周围水膜变厚、细小孔隙部分为水所充填，土粒表面润湿，土的强度发生变化，导致压密受到影响。而且随着浸水时间的延长，土中的可溶盐由于扩散层水膜的增厚而快速、充分的溶解，使得水下试样的溶滤变形要大于水上试样，引起实验误差。

　　其次，由于黄土结构的不均匀性，所以尽管使用两个环刀试样，也会使第一级压力下的压缩变形量不一致，造成天然误差。

　　3.2误差修正的讨论

　　新的《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004(以下称《黄土规范》)[2]颁布后，其中的4.3.5对双线法测定湿陷系数进行了修正。

　　《黄土规范》中规定2个环刀试样，分别对其施加相同的第一级压力，下沉稳定后应将2个环刀试样的百分表读数调整一致，调整时并应考虑各仪器变形量的差值。对于这一点，笔者认为值得讨论。在实际试验工作中，在第一级压力变形稳定后，将百分表的读数调整为一致比较困难，百分表十分灵敏，调整为一致在操作中比较困难，而且在调整过程中，由于百分表的上下移动，手用力的方向等原因，可能会给试样未浸水就产生一个附加湿陷变形。笔者认为可不调整百分表读数，但为了工程安全的需要，浸水时水应加在压缩变形量大的环刀试样内。

　　双线法中，由于水下试样浸水时间长，会使试验的最终结果，湿陷系数偏大。为了使双线法的试验结果更接近实际，可用水上试样在最后一级压力下变形稳定后浸水的湿陷变形结果来修正水下试样的变形结果。水上样最后一级压力p下稳定值为h1，浸水稳定后稳定值h2，水下样变形稳定值h3，校正系数 k=(h1-h2)/(h1-h3);k值小于1，双线法求得的湿陷系数乘以校正系数即为最后的校正湿陷系数。以某工程为例。

　　表1 双线法校正比较

　　土样编号水上样压缩稳定值(mm)水上样浸水稳定值(mm)水下样浸水稳定值(mm)水上样湿陷系数 δs水下样湿陷系数 δs’修正后湿陷系数

　　δs’’

　　1-10.6061.2461.4710.0320.0430.0318

　　1-20.6380.6780.8240.0020.0090.0019

　　2-11.0321.5722.9100.0270.0940.0269

　　2-20.4090.4490.5690.0020.0080.002

　　3-11.8661.9082.3220.0020.0230.0021

　　3-20.3050.3290.370.0010.0030.0011

　　由表1中可看出，双线法水下样校正后的湿陷系数与水上样的湿陷系数基本一致。

　　4. 结论

　　在湿陷系数的测定中，单线法由于在仪器设备、野外取样和室内环刀试样的取得都有一定的困难，因此在实际实验工作中较少采用。双线法误差的原因主要是预先浸水改变土的天然状态造成的，对最后结果进行校正，可以满足工业和民用建筑工程的需要。

　　参考文献

　　[1]土工试验方法标准(GB/T 50123-1999)

　　[2]湿陷性黄土地区建筑规范(GB 50025-2004)