農業(yè)工程論文發(fā)表期刊推薦省級期刊《北京農業(yè)》,《北京農業(yè)》雜志是北京市農業(yè)局主管的1981年創(chuàng)刊的國內外公開發(fā)行的綜合性農業(yè)科技期刊!侗本┺r業(yè)》雜志在2007年經北京市新聞出版局批準,由月 刊改為旬刊。分別為上旬刊(實用技術)、中旬刊(種業(yè)動態(tài))、下旬刊(科技論文)。全年36期,F有3個編輯室、1個設計制作室。擁有一只素質較高、團結 向上的編輯隊伍;有一個由專家組成的科技顧問團隊。
摘要:較對黃土濕陷性試驗的方法,單線法和雙線法進行了討論,并對雙線法最后結果進行了修正,更宜工程需要。
關鍵字:濕陷系數,雙線法,討論
1.前言
黃土是一種在干旱或半干旱條件下形成的沉積物,富含碳酸鈣,有肉眼可見的大空隙,垂直節(jié)理發(fā)育,浸水后土體顯著沉陷,稱為黃土的濕陷性。濕陷性黃土在垂直荷載及水的作用下,通常有三種變形:壓縮變形、濕陷變形、滲透溶濾變形。
壓縮變形:與一般粘性土的正常壓縮變形一樣,黃土在垂直荷載作用下,沒有受外部水作用而產生的垂直變形,即壓縮變形。
濕陷變形:濕陷性黃土在垂直荷載和浸水的共同作用下,由于土體結構的破壞而產生的垂直變形。這種變形即使在黃土壓縮變形穩(wěn)定后,一旦浸水仍然發(fā)生,這是黃土不同于一般粘性土的重要特征。
滲透溶濾變形:是黃土在滲透水的作用下,溶濾土中的鹽類而造成的變形。這也是黃土不同于普通土體的特點。
因為濕陷性黃土具有特殊的工程特性,因此,黃土濕陷系數的確定至關重要。
2.黃土濕陷系數的測定
2.1濕陷系數試驗
濕陷系數是單位厚度土重在土自重壓力或自重壓力與附加壓力共同作用下受水浸濕后所產生的濕陷量。規(guī)范[1]的規(guī)定的試驗方法:
確定需要施加的各級壓力,施加第一級壓力后,每隔1h測定一次變形讀數,直至試樣變形穩(wěn)定為止。試樣在第一級壓力變形穩(wěn)定后,施加第二級壓力,如此類推。試樣在規(guī)定浸水壓力下變形穩(wěn)定后,向容器內自上而下或自下而上注入純水,水面宜高出試樣頂面,每隔1h測記一次變形讀數,直至試樣變形穩(wěn)定為止。
濕陷系數應按下式計算:
δs=(h1-h2)/h0
式中δs——濕陷系數;
h1——在某級壓力下,試樣變形穩(wěn)定后的高度(mm);
h2——在某級壓力下,試樣浸水濕陷變形穩(wěn)定后的高度(mm);
h0——測定試樣的高度(mm)。
2.2實驗室測定濕陷系數有兩種方法:單線法和雙線法。
單線法試驗是用環(huán)刀取某天然濕度下的原狀土樣5-7個,分級加壓,加至各個規(guī)定壓力下壓縮穩(wěn)定后浸水,至濕陷變形穩(wěn)定,可得到相應壓力下的濕陷系數。
單線法是測定濕陷系數的直接方法,其受力狀態(tài)和濕陷過程較符合地基的實際情況,但單線法一組需5-7個環(huán)刀試樣,且試樣間土的結構和含水量均勻一致,天然密度差值不大于0.03g/cm3。只有滿足這些條件,才能取得滿意的試驗結果。實際上濕陷性黃土具有空隙分布、結構及成分的不均勻性,即使在同一取土點的同一深度處的樣品,相互間也會造成不等的離散性和差異性。而且同時對5-7個試樣加壓,在儀器設備、野外取樣和室內環(huán)刀試樣的取得都有一定的困難,因此在實際實驗工作中較少采用。
雙線法試驗是用環(huán)刀取某天然濕度下的原狀土樣2個,一個土樣在天然濕度下分級加荷,直至最后一級規(guī)定壓力下下沉變形穩(wěn)定(此為水上樣);同時,另一個土樣在第一級壓力穩(wěn)定后浸水,待濕陷穩(wěn)定后,再分級加荷直至最后一級規(guī)定壓力下下沉穩(wěn)定,(此為水下樣)試驗終止。
雙線法只用取兩個環(huán)刀試樣,密度差較易控制,方法簡便,工作量小。在實際試驗工作中,一般采用雙線法的居多。
3.雙線法測定濕陷系數的討論
3.1雙線法測定濕陷系數的誤差
雙線法中的兩個環(huán)刀試樣,一個是在保持天然濕度下進行壓縮,另一個是在飽水狀態(tài)下進行壓縮,浸水使顆粒周圍水膜變厚、細小孔隙部分為水所充填,土粒表面潤濕,土的強度發(fā)生變化,導致壓密受到影響。而且隨著浸水時間的延長,土中的可溶鹽由于擴散層水膜的增厚而快速、充分的溶解,使得水下試樣的溶濾變形要大于水上試樣,引起實驗誤差。
其次,由于黃土結構的不均勻性,所以盡管使用兩個環(huán)刀試樣,也會使第一級壓力下的壓縮變形量不一致,造成天然誤差。
3.2誤差修正的討論
新的《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004(以下稱《黃土規(guī)范》)[2]頒布后,其中的4.3.5對雙線法測定濕陷系數進行了修正。
《黃土規(guī)范》中規(guī)定2個環(huán)刀試樣,分別對其施加相同的第一級壓力,下沉穩(wěn)定后應將2個環(huán)刀試樣的百分表讀數調整一致,調整時并應考慮各儀器變形量的差值。對于這一點,筆者認為值得討論。在實際試驗工作中,在第一級壓力變形穩(wěn)定后,將百分表的讀數調整為一致比較困難,百分表十分靈敏,調整為一致在操作中比較困難,而且在調整過程中,由于百分表的上下移動,手用力的方向等原因,可能會給試樣未浸水就產生一個附加濕陷變形。筆者認為可不調整百分表讀數,但為了工程安全的需要,浸水時水應加在壓縮變形量大的環(huán)刀試樣內。
雙線法中,由于水下試樣浸水時間長,會使試驗的最終結果,濕陷系數偏大。為了使雙線法的試驗結果更接近實際,可用水上試樣在最后一級壓力下變形穩(wěn)定后浸水的濕陷變形結果來修正水下試樣的變形結果。水上樣最后一級壓力p下穩(wěn)定值為h1,浸水穩(wěn)定后穩(wěn)定值h2,水下樣變形穩(wěn)定值h3,校正系數k=(h1-h2)/(h1-h3);k值小于1,雙線法求得的濕陷系數乘以校正系數即為最后的校正濕陷系數。以某工程為例。
表1雙線法校正比較
由表1中可看出,雙線法水下樣校正后的濕陷系數與水上樣的濕陷系數基本一致。
4.結論
在濕陷系數的測定中,單線法由于在儀器設備、野外取樣和室內環(huán)刀試樣的取得都有一定的困難,因此在實際實驗工作中較少采用。雙線法誤差的原因主要是預先浸水改變土的天然狀態(tài)造成的,對最后結果進行校正,可以滿足工業(yè)和民用建筑工程的需要。
參考文獻
[1]土工試驗方法標準(GB/T50123-1999)
[2]濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB50025-2004)
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