黄河下游公路路基土强度指标的相关性研究及取值区间探析

1.1 黄河下游公路路基土的工程特性研究的目的、意义土层间夹杂着粘土层，构造呈现层状分布状态;压缩性大，孔隙率高，粘粒含量低，粒径分布相对均匀，地基沉降量大，地下水位高，这些都是黄河下游路基土的性质，而这些性质又在很大程度上决定了工程特性，具体表现为以下四点：一是结构受力不利，二是沉降量大，三是结合料稳定相对困难，四是压实困难。

针对黄河下游路基土的土质特点，通过室内试验和计算分析，掌握工程路基土特性，确保了工程设计指标的合理性，设计方法的科学性，可以最大限度减少工程早期病害的发生，并在此基础上，减少工程的养护费用和工程建设费用，有利于公路使用寿命的延长，更好地节约资源，有着极为重要的经济价值和社会意义。

1.2 黄河下游公路路基土的工程特性研究方法及研究现状

1.2.1 黄河下游公路路基土的工程特性研究

黄河冲淤积平原土质特性的研究有几个特点：一是国内文献多，国外未见相关报道。二是深入对黄河三角洲平原研究范围的研究，尤其是对于黄河近海岸地区、入海口以及粉土。三是研究领域是黄河下游平原粉土的研究，缺乏对黄河下游平原粉土及粉质黏土土质工程特性的全面系统的研究。

1.3 本文的主要研究内容

鉴于本工程的特殊性，通过大量的计算、不断的现场试验和室内试验，在掌握其特点的条件下，研究其压实特性及含盐量分析。主要研究内容如下：

(1)黄河下游路基土的特点

土的结构、组成和物理力学特性直接影响土的工程性质。通过对黄河下游路基土进行大量的现场调研、勘探和室内试验，土的颗粒级配，以及土的抗剪强度、最优含水量、加州承载比CBR 等物理力学指标和特性，研究黄河下游路基土的基本特点。

(2)黄河下游路基土的压实特性

土的压实是形成路堤强度的基本措施，土通过压实得到较大的干密度，从而获得较高的强度。通过室内击实试验、加州承载比(CBR)试验、回弹模量试验，分析黄河下游路基土强度指标的相关究及强度指标取值区间探讨。

(3)黄河下游路基土的盐渍化评价

盐渍土的形成原因与毛细作用有着直接关系，课题选取某工程项目，通过室内试验分析了粉土的毛细水上升高度，并对土壤中易容盐的化学成分进行分析，对土壤盐渍化进行评价。

2. 黄河下游路基土研究试验的设计与开展的工作

2.1 试验方案设计

根据研究计划，试验材料主要选取拟建济南至东营高速公路沿线粉质粘土及粉土试样，并结合黄河下游以建高速公路路基土的物理力学指标进行分析。基本物理性质试验包括含水率试验、颗粒密度试验、颗粒分析试验，其中含水率试验需贯穿整个试验过程。其中含水率试验需贯穿整个试验过程。另外，在进行力学性质试验中，要严格按照《公路工程土工试验规程》(JTG E40-2007)和《土工试验方法标准》(GBT50123-1999)。

2.2 展开的工作

试验包括土的密度、比重试验，土的液塑限试验、直接切试验、击实试验、CBR 试验、室内回弹模量试验、渗透试验、含盐量试验等多项试验项目。通过上述试验分析黄河下游路基土强度指标的相关性及有关的强度指标。

3. 黄河下游公路路基土的特点

3.1 土的颗粒组成

对济南至东营高速公路、济南至乐陵高速公路、小清河复航工程、孙武黄河大桥的土样进行颗粒分析试验，得出：黄河下游路基土的颗粒主要集中于 0.075~ 0.005 的粉粒，粉粒含量一般在 70% 90%，粘粒含量一般在 10% 25%。局部区域粘粒含量较高，达到 40%。，黄河下游路基土无论是粉土还是粉质粘土为级配不良，因此施工时不宜直接用于路基填土。

3.2 土的物理、力学性质

分别取济乐高速、滨德高速、郓城新河航道复航等工程的黄河下游路基土进行物理力学性能测试，试验结果：黄河下游路基土的天然指标呈现以下特性：

一是地下水饱和度高达 85%，天然含水量达 75%，其液性指数相对高，而且相对于整体水体而言，孔隙相对较高，水位埋深浅;二是土壤含有较高的粉质颗粒，整体塑性指数范围较大，相对集中于 6-14 之间;三是土体整体压模量相对较低，但有较高的压缩系数

4. 黄河下游路基土研究试验数据与结果分析

4.1 击实试验

本次试验采用重型击实仪，重型击实试验单位体积击实功约为 2677.2kJ/m3。经过现场试验和数据分析，对工程路基土体的干密度和含水率有一个全面的掌握与了解，并且通过绘图，获取其最优含水率和最大干密度。① 与济乐路比济东路的粉土击实曲线偏离饱和曲线(Va=0)更远，显示了济东路粉土压实后空气体积率仍较大的特点。② 济东路粉土击实曲线，在含水率超过其最佳含水率(11.5%)后，干密度急剧下降，显示了其粉土性质较济乐路更具砂性土的特点。③ 与粉质粘土相比，粉土的击实曲线离饱和曲线(Va=0)距离较大，说明粉土粒间孔隙更大、气体含量更高。

4.2 承载比(CBR)试验

试验取拟建济南至东营高速公路及已建荣乌高速公路新河至辛庄子段土样进行 CBR 试验分析。粉质粘土的单位压力与贯入量关系曲线较粉土的更为平缓，且同一击实功、相同单位压力下粉土的贯入深度大于粉质粘土，这是因为粉土内有较大的孔隙率。CBR、压实度及干密度关系分析经过试验，对其进行分层处理，其压实度分别为 93%、96%、100%，每层分别击实的次数达 40、60、99 次，对应压实度分别达 92%、95%、100%，根据试验所得数据绘制压实度与 CBR 关系曲线。

4.3 回弹模量试验

影响路基回弹模量的因素有多种，主要包括土质类型、压实度和含水量三个方面，任何一个因素的变化都会影响路基回弹模量的大小。

① 压实度与回弹模量之间的相互关系分析本节通过在室内制作同一含水量下不同的压实度试件来研究压实度与回弹模量的定量关系。具体 过程为：在选定土质类型之后，以一定的含水量拌土并制备不同压实度的试件，测得回弹模量的变化情况。

试件根据《公路土工试验规程》(JTG E40-2007) 进行制备，试件成型后用室内强度仪法测定其回弹模量值。试验所用参数有：含水量(取土样的室内重型击实试验所确定的最佳含水量)、压实度(取 100%、95%、92%三种)。

相同压实度下，粉质粘土的回弹模量小于粉土的回弹模量，这是因为：压实度由 100%减至 92% 时，回弹模量减少51% ;对粉质粘土：压实度由 100%减至 95%时，回弹模量减少 20%，压实度由 100%减至 92% 时，回弹模量减少 41%。压实度与回弹模量之间的渐变关系，即随着压实度的增大，回弹模量的增加速度逐渐减小。

4.4 土的含盐量试验

4.4.1 盐渍土判定

依据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)关于盐渍土的分类，①由于取样处多见白色盐霜，其含盐量一般较高，分析结果中有两处为非盐渍土，说明土壤盐渍化呈现斑片状分布。②取样多为粉土，其次为粉质粘土，且发生盐渍化现象的均为粉土，说明粉土的盐渍化现象比粉质粘土严重。路线沿线多有盐渍土分布，分布呈区域斑点状，且以氯盐渍土为主，盐渍化程度为弱中。判定盐渍土用作路基填料的可用性，对于高等级公路该区盐渍土并不适宜用于路基填料。