摘要：通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)砂土的各項(xiàng)性能進(jìn)行了擊實(shí)、抗剪、壓縮模量、CBR值等比較系統(tǒng)的研究，指出了砂土作為路基填料與一般土質(zhì)的區(qū)別。
　　關(guān)鍵詞：砂土；壓縮模量；抗剪強(qiáng)度；CBR值
　　作為路基材料，通常應(yīng)具有較好的水穩(wěn)性和整體強(qiáng)度(即地基的彈性模量值要高且波動(dòng)性較小)，這樣不僅能保證公路的整體強(qiáng)度、平整性和耐久性，而且可以使路面厚度得以減薄，即“強(qiáng)路基，薄路面”，工程造價(jià)可以降低…。本文通過(guò)室內(nèi)對(duì)砂土進(jìn)行較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，得到一些有使用價(jià)值的成果，為高速公路砂土路基設(shè)計(jì)與施工提供必要的依據(jù)。
　　1工程簡(jiǎn)介
　　湖南某高速公路，K5l+150～l<54+531．52、ZK0+707．414～Zl(5+000兩段線路，地基主要以粉質(zhì)粘土、粉土為主，5～9m以下是細(xì)砂土。砂土的物理性質(zhì)指標(biāo)如表1。據(jù)此判定土樣，定名為級(jí)配不良的粉土質(zhì)砂。
　　表1砂土物理性質(zhì)指標(biāo)表
　　                    
　　2試驗(yàn)條件和方法
　　所用填料的物理性質(zhì)試驗(yàn)及分類，以及力學(xué)指標(biāo)CBR和擊實(shí)試驗(yàn)按照交通部《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051—93)進(jìn)行；填料的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)中，壓縮、直剪等試驗(yàn)項(xiàng)目按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)規(guī)程》(GBJ123—99)執(zhí)行；回彈模量則按照《公路現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)程》執(zhí)行。
　　3重型擊實(shí)試驗(yàn)及分析
　　試驗(yàn)采用重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是為提高砂土填筑路基的密實(shí)度，確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，對(duì)差異性很大的點(diǎn)作了舍棄，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。
　　                                   
　　圖1細(xì)砂擊實(shí)曲線圖
　　由圖看出：在含水量較小時(shí)，干密度偏小表明在含水量較低時(shí)，砂土難以壓密實(shí)，隨著含水量的增加，干密度開(kāi)始逐漸增大；級(jí)配不良的粉土質(zhì)砂的擊實(shí)曲線并不象普通細(xì)粒土的擊實(shí)曲線(單峰值曲線)，它是一個(gè)雙峰值曲線。干密度隨含水量的逐漸增大呈現(xiàn)出先減小，后增大，再減小的規(guī)律。增大呈現(xiàn)出先減小，后增大，再減小的規(guī)律。
　　4細(xì)砂土的抗剪強(qiáng)度
　　試驗(yàn)采用直接快剪法。試驗(yàn)前，對(duì)測(cè)力環(huán)進(jìn)行了標(biāo)定，用應(yīng)變式剪力儀進(jìn)行快剪，并使用同一臺(tái)儀器，以消除儀器的系統(tǒng)誤差。在直剪試驗(yàn)過(guò)程中，為保持試樣的含水量不變，在透水石與土樣之間放兩片不透水膠片，分別制備壓實(shí)度為93％、94％、96％和1oo％的試樣，壓實(shí)度以最佳含水量對(duì)應(yīng)的最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)干密度，使壓實(shí)度都達(dá)到l00％制備試件，用人工擊實(shí)的方法將其全部擊入盒內(nèi)，保持均勻，并使表面平整。
　　4．1抗剪強(qiáng)度與壓實(shí)度關(guān)系
　　試驗(yàn)按照規(guī)范的要求進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，壓實(shí)度與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系曲線見(jiàn)圖2。
　　表2壓實(shí)度與抗剪強(qiáng)度表
　　                        

                            
　　從圖2看出，細(xì)砂強(qiáng)度曲線符合庫(kù)侖定律，用直線回歸，其相關(guān)系數(shù)接近1；從表2可知，隨著壓實(shí)度的增大，細(xì)砂的粘聚力逐漸增大，同時(shí)內(nèi)摩擦角也有所增大。
　　                            
　　                                                                                  垂直壓力/Kpa
　　                                                                         圖2壓實(shí)度100%抗剪強(qiáng)度表
　　4．2抗剪強(qiáng)度與含水量關(guān)系
　　以最大干密度為前提，分別配制含水量為0％、4%、8%、12%和16%的試樣，計(jì)算試件所用砂量，進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3、圖3。
　　表3含水量與抗剪強(qiáng)度表（壓實(shí)系數(shù)K=100%）
　　                           
　　                                                                                            圖3干砂直剪圖
　　從以上圖表看出：剪切強(qiáng)度隨著含水量的增加而增加，剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)，含水量繼續(xù)增加，則剪切強(qiáng)度減小。從粘聚力和內(nèi)摩擦角兩個(gè)因素來(lái)分析可得到：
　　(1)在相同壓實(shí)度條件下，隨含水量的增大砂土的粘聚力開(kāi)始增大，到達(dá)最優(yōu)含水量附近后開(kāi)始減小，因含水量較低，水在砂土中產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，形成了似凝聚力或假粘聚力。
　　(2)當(dāng)含水量接近最佳時(shí)，砂土越來(lái)越密實(shí)內(nèi)摩擦角越來(lái)越大。當(dāng)含水量超過(guò)最佳含水量后，孔隙水增多，難以密實(shí)，同時(shí)水在粉細(xì)砂中有潤(rùn)滑作用，導(dǎo)致細(xì)砂內(nèi)摩擦角逐漸減小。
　　5細(xì)砂壓縮模量測(cè)定
　　試驗(yàn)針對(duì)于路基填筑93％、94％、96％和l00％壓實(shí)度時(shí)的粉細(xì)砂，制備四種不同壓實(shí)度下的試樣，分別在50kPa、100kPa、200kPa、400kPa四級(jí)荷載作用下的壓縮模量，來(lái)探討壓實(shí)度的變化對(duì)試樣壓縮模量的影響。
　　5．1壓縮試驗(yàn)結(jié)果分析
　　壓實(shí)粉細(xì)砂的壓縮模量與法向應(yīng)力之間的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
　　                                                          表4壓實(shí)度與壓縮模量關(guān)系表
　　              
　　從表4看出：①在壓實(shí)度相同的條件下，壓縮模∞l∞1∞O如一量隨著法向應(yīng)力的增大而增大，也就是說(shuō)荷載對(duì)砂土的壓密起著關(guān)鍵作用；②在相同的法向應(yīng)力作用下，壓縮模量隨著壓實(shí)度的增大而增大。
　　5．2干燥狀態(tài)與最佳狀態(tài)的壓縮模量比較
　　在最大干密度的條件下，做了3組干砂的壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。從表中看出：細(xì)砂在干燥狀態(tài)下的壓縮模量均小于最佳狀態(tài)，說(shuō)明干燥狀態(tài)下比最佳狀態(tài)的壓實(shí)效果要差。
　　
　　                           
　　                             
　　
　　　　
　　                                                      表5壓實(shí)度在93%時(shí)法向應(yīng)力與壓縮模量關(guān)系表kpa
　　
　　6細(xì)砂的承載比(CBR)試驗(yàn)
　　為了解砂土的強(qiáng)度特性，進(jìn)行了濕砂I泡水4天(最佳含水量，狀態(tài)I)和濕砂不泡水Ⅱ(狀態(tài)Ⅱ)的CBR試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。
　　                                                                  表6兩種狀態(tài)的CBR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表
　　                            
　　由試驗(yàn)結(jié)果可知：
　　(1)無(wú)論在哪種情況下，隨著壓實(shí)度的增加，CBR值明顯增大。這是由于隨著壓實(shí)度的增加，單位體積內(nèi)的空隙減小，有效顆粒所占比例增大，因而抗剪強(qiáng)度也就增大。
　　(2)由于粉細(xì)砂粘聚力為零，含粘性顆粒很少，相對(duì)于粘性土來(lái)說(shuō)，細(xì)砂顆粒較大，因此，泡水試驗(yàn)后膨脹量很小。
　　7結(jié)語(yǔ)
　　(1)砂土剪切強(qiáng)度隨含水量的增加而增加，當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，含水量如繼續(xù)增加，則剪切強(qiáng)度減小，即含水量有一個(gè)最佳值。
　　(2)壓縮模量隨法向應(yīng)力的增大而增大，荷載對(duì)砂土的壓密起著關(guān)鍵作用。
　　(3)隨壓實(shí)度的增加，CBR值明顯增大，但浸水狀態(tài)的CBR值比未浸水狀態(tài)的要低得多。
　　參考文獻(xiàn)：
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