碎石土湿陷性试验研究

10.1
3.2 试验结果 在借鉴研究黄土湿陷性所采用的单线法、双线
法静载荷试验的基础上，为对比、分析碎石土湿陷 变形的特征，本次碎石土载荷试验分3种工况进行试 验：天然状态下的碎石土载荷试验(工况1)、连续浸 水24 h后并保持30 cm水头进行载荷试验(工况2)；加
压200 kPa 稳定后再浸水的载荷试验(工况3)。试验 点在研究场地内均匀布置。考虑到建（构）筑物的 基础埋深和碎石土的厚度，浸水载荷试验分2层进 行。第1层压板在地表下2.0 m左右，第2层在4.0 m 左右。承压板采用钢质圆形，面积为0.50 m2；反力 装置采用人工堆载；加荷方式为常规慢速法；其他
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岩土力学
2010 年
载力和抗剪强度等方面[21－22]。而随着国家西部大开 发战略的逐步实施及其大量的工程实践，不可避免 的要遇到湿陷性碎石土，需要进行专门研究。因此， 研究碎石土的湿陷性就具有重要的现实意义与理 论意义。
本文结合作者承担的碎石土湿陷性研究课题， 借鉴了湿陷性黄土的研究方法，采用现场浸水载荷 试验、室内常规土工试验和易溶盐试验，研究了碎 石土的湿陷性，并对其湿陷机理进行了探讨。
摘 要：采用不同工况的载荷试验、室内常规土工试验和易溶盐试验，分析了碎石土的荷载-沉降曲线特征，探讨了碎石土
的湿陷性与湿陷机理。结果表明：碎石土在 200 kPa 稳定后浸水，再加荷到 400 kPa，载荷试验荷载-沉降曲线呈折线型，明
显分为三个阶段：压缩变形阶段，湿陷变形阶段，复合变形阶段。场地中 4 m 厚碎石土具有湿陷性，且湿陷性不均匀。 碎
(1.Geological Hazards Research and Prevention Institute, Gansu Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2. Environmental Remote Sensing and Geological Hazards Research Center, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China;
The collapsible mechanism of gravel soil is due to its loose single-grain open structure. There is open pore in the frame grains and
some of open pore is filled with sandy grain aggregation; frame grains are linked together with point-to-point contact or mainly connected with cement consisting of clay particle, clay minerals and soluble salt. During the process of ponding and loading, the film water around clay partvicle is becoming thicker, the clay minerals expands itself and soluble salt dissolves, so as to lead the loss of the cement strength and destabilization of the structure; and thus the gravel soil collapses. Key Words：gravel soil; ponding plate loading test; collapsibility; collapsible mechanism
本方法。
国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 的基本思路为[4]：假设在200 kPa压力作用下载荷试 验主要持力层的深度范围z等于承压板底面以下1.5 倍承压板宽度b；浸水后产生的附加湿陷量∆Fs与深 度z之比为∆Fs/z，相当于土的单位厚度产生的附加 湿陷量；与室内浸水压缩试验相类比，把单位厚度
压板埋深 压板直径 试验点
h/ m d/cm
浸水状态
最大加载 总沉降量 附加湿陷量 湿陷系数 湿陷性 湿陷程度 密度 含水率 < 0.1 mm 颗粒
P/ kPa s/mm ∆δs / mm ∆Fs/d
ρ /g·cm-3 W/%
/%
T1
2.0
80 200 kPa 后浸水 400 38.46 15.83 0.020 非湿陷 /
收稿日期：2009-02-10 资助项目：甘肃省科学院应用技术研究与开发计划（2008YS－JK－15）黄土湿陷灾害防治对策研究。 第一作者简介：王生新，男，1966年生，博士，副研究员，国家首批注册土木工程师（岩土），主要从事地质灾害与地基处理方面的研究与教学工作。 E-mail:wangshx@
/
/
/
/
2.02 4.01
8.8
T5
ห้องสมุดไป่ตู้
0.5
80
天
然
400
8.95
/
/
/
/
1.95 4.12
6.7
T6
2.0
80 200 kPa 后浸水 400 28.32 18.98 0.024 湿陷 轻微 2.01 3.66
7.4
T7
1.0
80 200 kPa 后浸水 400 >55.00 38.53 0.048 湿陷 中等 1.92 5.56
③粉土（Q4al+pl）： 灰褐色，稍湿，稍密，该 层中局部砂土和碎石呈夹层或透镜体状。层厚5.0～ 6.0 m。
④卵石（Q4al）： 粒径大于20 mm的颗粒占60%
以上，含漂石20%～30%；颗粒多呈次圆状，交错 排列，母岩主要以砂岩、灰岩为主，含少量花岗岩 等岩石；砂质充填；中密。层厚为12.0～25.4 m。 下伏基岩为板、页岩。地下水出现在卵石层中。
石土湿陷的机理在于其结构是疏松的单粒架空结构。骨架颗粒间存在架空孔隙，且部分架空孔隙由砂质颗粒集合体充填；骨
架颗粒间呈点与点接触，或者主要通过黏粒、黏土矿物、易溶盐组成的胶结物而联结在一起；在浸水加荷过程中，黏粒周围
薄膜水增厚、粘土矿物自身产生膨胀、易溶盐溶解，导致胶结物的胶结强度丧失，结构失稳，发生湿陷。
第 31 卷第 8 期 2010 年 8 月
岩土力学 Rock and Soil Mechanics
文章编号：1000－7598 (2010) 08－2373－05
碎石土湿陷性试验研究
Vol.31 No.8 Aug. 2010
王生新 1, 2，陆勇翔 3，尹亚雄 3，郭定一 1, 2
（1. 甘肃省科学院 地质自然灾害防治研究所，兰州 730000；2. 兰州大学 环境遥感与地质灾害研究中心，兰州 730000； 3. 中铁第一勘察设计院集团有限公司，兰州 730000）
2 试验区工程地质特征
试验区选在甘肃省甘南州迭部县330 kV变电所 场地内。该场地南接舟曲两河口一玛曲阿娃仓公路， 北邻白龙江右岸。场地南高北低，高差约16 m。地 貌属于白龙江Ⅲ级阶地与山前冲洪积扇裙的交互倾 斜地貌。地层自上而下组成如下：
①填土（Q4ml）：由卵石组成，杂色，砂质充 填，含漂石，松散。层厚0.2～1.4 m。
产生的附加湿陷量δs作为判定湿陷性土的标准，并 规定δs=0.015，即有：
ΔFs/z=δ s =0.015 z=1.5b ΔFs/b=1.5 × 0.015 ≈ 0.023
（1）
这样，把∆Fs/b≥0.023作为判定碎石土湿陷性的标 准。
表 1 碎石土浸水载荷试验结果与物理性质指标
Table 1 The ponding plate loading tests results and physical properties of gravel soil
第8期
王生新等：碎石土湿陷性试验研究
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试验要求如试坑大小、稳定标准、加荷等级、水头 高度按照国家相应规范进行。
试验过程中对研究区周边的地形、地貌、地层 岩性、地质成因、分布和其中的夹层、包含物、胶 结物的成分和性质进行分析，在每个载荷试验点采 用大体积灌水法测定碎石土密度；取样进行碎石土 室内易溶盐分析、颗粒分析、含水量及其他物理性 质试验。在试验完成后对载荷板以下1.5 m 范围内 碎石土层进行开挖、观察分析。现场试验与室内试 验结果见表1和表2。
②碎石（Q4dl+pl）：杂色，大小颗粒混杂，局部 含块石，分选性差。粒径大于20 mm的颗粒占50% 以上。颗粒呈棱角状，排列杂乱；母岩为板岩，中 等风化；砂质充填，稍密～中密。该层厚5.0～7.0 m， 其组成复杂，局部出现碎石层与粉土互层、夹薄层 粉土或粉土透镜体。该层是本次研究的重点，其物 理力学性质如表1。
3. China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd, Lanzhou 730000, China )
Abstract: The characteristics of load–settlement curve of gravel soil and the collapsibility and collapsible mechanism of gravel soil were studied based on the results from plate loading tests under different work conditions, routine soil tests and soluble salt tests. The study shows that when the gravel soil stabilized under the load of 200 kPa, then immersed in the water and loaded to 400 kPa, the load-settlement curve is a broken curve, and can be obviously divided into three phases: compressive deformation phase，collapsible deformation phase and composite deformation phase. The gravel soil with 4m thick has collapsiblity and its collapsibility is uneven.