張燕清，吳立堅(jiān)，宋常軍

(1.三明市交通建設(shè)投資有限公司，福建　三明　365000；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所，北京　100088)

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高液限土的最大CBR強(qiáng)度與試驗(yàn)方法

張燕清1，吳立堅(jiān)2，宋常軍2

(1.三明市交通建設(shè)投資有限公司，福建三明365000；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所，北京100088)

高液限土是我國(guó)南方公路建設(shè)中經(jīng)常遇到的一類特殊土。規(guī)范規(guī)定的CBR試驗(yàn)是在土的最佳含水率時(shí)分別采用30、50、98擊擊實(shí)后進(jìn)行CBR試驗(yàn)。針對(duì)福建泉三高速公路高液限土天然含水率高的現(xiàn)狀，為與實(shí)際施工狀況相一致，調(diào)整了CBR試驗(yàn)的擊實(shí)次數(shù)與含水率，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，揭示了高液限土的密實(shí)度(壓實(shí)度)曲線與CBR強(qiáng)度曲線呈分離的雙駝峰曲線的現(xiàn)象,分析了密實(shí)度(壓實(shí)度)曲線與CBR強(qiáng)度曲線分離的成因機(jī)理；提出了高液限土的最大CBR強(qiáng)度與最大CBR含水率的概念，確定了高液限土最大CBR強(qiáng)度與最大CBR含水率的試驗(yàn)方法。

道路工程；高液限土；試驗(yàn)方法；最大CBR強(qiáng)度；最大CBR含水率

0　引言

高液限土是我國(guó)福建等南方省份廣為分布的一類特殊土。高液限土具有高天然含水率(一般在30%～45%)、高液限(可超過(guò)90%，多在55%～65%)、高孔隙比、吸水蓄水能力極強(qiáng)、失水開(kāi)裂和一定條件下高強(qiáng)度的特點(diǎn)。CBR是我國(guó)公路行業(yè)對(duì)路基填料選擇的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，我國(guó)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》[2]對(duì)路基填料的CBR值有明確要求，上、下路床和上、下路堤的CBR值規(guī)定分別不得小于8、5和4、3。實(shí)際工程中，按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，在高液限土的最佳含水率時(shí)擊實(shí)所得土樣的CBR值常小于3，由此導(dǎo)致許多高液限土因其CBR值不合格而難以應(yīng)用。因此，許多高速公路建設(shè)中對(duì)高液限土采取了換填處理，這極大地增加了建設(shè)成本，對(duì)環(huán)境也造成了很大的影響。因此如何科學(xué)合理地試驗(yàn)評(píng)價(jià)高液限土的CBR強(qiáng)度特性進(jìn)而利用高液限土填筑路基成為需要解決的課題。

我國(guó)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》[3]規(guī)定土的CBR試驗(yàn)在最佳含水率時(shí)擊實(shí)，泡水96 h后進(jìn)行貫入試驗(yàn)。通過(guò)調(diào)整擊數(shù)(擊實(shí)功)來(lái)改變壓實(shí)度，從而通過(guò)插值來(lái)確定路基在不同壓實(shí)度下的CBR值，以便對(duì)路基的實(shí)際CBR值進(jìn)行確定。

Gidigasu[4-6]發(fā)現(xiàn)高液限殘積土的黏粒含量與最大干密度和最優(yōu)含水率之間存在相關(guān)性，黏粒含量越高，最大干密度越小，最優(yōu)含水率越大。Wallace[7]研究了殘積土的結(jié)構(gòu)特性。Lumb[8]研究了全風(fēng)化花崗巖的工程特性。Williams[9]注意到火山巖黏性土濕法制樣和干法制樣對(duì)擊實(shí)結(jié)果的影響，同一種紅黏土初始含水率不同，由此得到的含水率干密度曲線有很大的差異。通過(guò)對(duì)紅黏土自然風(fēng)干到不同的含水率，然后再加水靜置進(jìn)行系列擊實(shí)試驗(yàn)，獲得的試驗(yàn)曲線隨初始脫濕狀態(tài)不同而不同，類似的規(guī)律在其他類別的紅黏土中也能得到。水化紅黏土每進(jìn)行一次脫濕時(shí)都能對(duì)土體形成不可逆的改變。吳立堅(jiān)[10-12]等通過(guò)試驗(yàn)研究認(rèn)為烘干高液限土試樣得到的最大干密度要比自然風(fēng)干試樣的干密度大，但前者得到的最優(yōu)含水率要比后者小，而風(fēng)干土體再加水制件與自然風(fēng)干試樣的試驗(yàn)結(jié)果差別不大，說(shuō)明試樣脫水方法與程度對(duì)壓實(shí)指標(biāo)的影響主要表現(xiàn)為對(duì)土體結(jié)構(gòu)的損傷。很多學(xué)者研究了不同風(fēng)化程度的原狀、重塑、擊實(shí)紅黏土的強(qiáng)度特征，認(rèn)為強(qiáng)度主要受紅黏土的組成成份、試樣的制備方法等因素控制。

Osula[13-15]對(duì)比研究了石灰和水泥對(duì)高液限土CBR值的影響。高液限土摻灰處理后的干濕循環(huán)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)后土體強(qiáng)度有所下降，在以后的循環(huán)中又有所增加，4個(gè)循環(huán)后達(dá)到平衡。高液限土擊實(shí)試樣經(jīng)過(guò)浸泡96 h后，其CBR值減少很多，但要高于以該含水率直接擊實(shí)的試樣強(qiáng)度。試驗(yàn)分析壓實(shí)度和含水率對(duì)CBR值的影響十分顯著，當(dāng)試樣含水率增大后，壓實(shí)功越大強(qiáng)度就減少得越多，高液限土CBR值對(duì)重塑含水率或浸泡含水率十分敏感。

針對(duì)CBR試驗(yàn)的泡水96 h的要求與實(shí)際工程可能有較大的出入，有些干旱地區(qū)提出了路基縮短泡水時(shí)間甚至不泡水的CBR試驗(yàn)條件。長(zhǎng)沙理工大學(xué)鄭健龍、楊和平[16]針對(duì)泡水后膨脹土的CBR值小的狀況，考慮到膨脹土路基的滲水主要是坡面?zhèn)认驖B水的實(shí)際狀況，提出了膨脹土的改進(jìn)CBR試驗(yàn)方法。改進(jìn)CBR試驗(yàn)方法的制件土樣含水率按濕法重型擊實(shí)確定的最佳含水率控制；利用特制的改進(jìn)CBR筒，改試件上部浸水為側(cè)向浸水，水位需淹沒(méi)全部筒壁鉆孔但不高過(guò)試筒；試件4天浸水期頂部施加荷載20 kPa；試件貫入操作同常規(guī)試驗(yàn)。用電子天平稱浸水前后擊實(shí)試件的總質(zhì)量，根據(jù)制件含水率，求算浸水后試件的平均含水率。試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)CBR值較常規(guī)CBR值都有很大的提高，且CBR膨脹量都小于常規(guī)CBR膨脹量值；浸水后的平均含水率，改進(jìn)法的測(cè)試值均高于常規(guī)法測(cè)試的對(duì)應(yīng)值。這說(shuō)明改進(jìn)法的試驗(yàn)條件對(duì)膨脹土更為苛刻，也可以說(shuō)明改進(jìn)CBR法采用側(cè)向浸水不但符合實(shí)際而且浸水效果好，用改進(jìn)CBR試驗(yàn)法評(píng)定膨脹土的承載強(qiáng)度是適合的。在高液限土的物理與化學(xué)改良方面，國(guó)內(nèi)外有多位學(xué)者對(duì)高液限土摻配不同比例的砂礫、石灰、水泥和其他固化劑后的CBR、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓縮特性與抗剪強(qiáng)度等進(jìn)行了試驗(yàn)，得到了不同摻量下的改良效果。

針對(duì)實(shí)際工程中，高液限土的天然含水率偏高，路基碾壓易出現(xiàn)彈簧的現(xiàn)象，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所吳立堅(jiān)在福建高速公路建設(shè)中提出了不同擊實(shí)功下高液限土的CBR試驗(yàn)方法，但在CBR試樣擊實(shí)成型時(shí)仍采用在濕法最佳含水率時(shí)擊實(shí)。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)于高液限土、紅黏土的擊實(shí)試驗(yàn)方法進(jìn)行了較多的研究，認(rèn)為濕法擊實(shí)試驗(yàn)得到的最大干密度小、最佳含水率高，采用濕法擊實(shí)試驗(yàn)更符合實(shí)際工程。在CBR試驗(yàn)中，同樣應(yīng)采用濕法擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果與濕法擊實(shí)成型試件。在泡水96 h的試驗(yàn)條件方面，雖有不同的試驗(yàn)方法，但國(guó)內(nèi)外通用的仍是公路土工試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的方法。在擊實(shí)功方面，國(guó)內(nèi)雖有不同擊實(shí)功的試驗(yàn)方法，但其目的是確定路基土在不同壓實(shí)度時(shí)所對(duì)應(yīng)的CBR值。因此，在確定高液限土在不同含水率時(shí)的最大CBR強(qiáng)度值方面，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究很少。

1　最大CBR值與最大CBR含水率的定義

路基的CBR越高，路基的質(zhì)量越好，因此如何確保路基的CBR或者取得較高的CBR值是對(duì)工程有很大的實(shí)用價(jià)值。高液限土在最佳含水率時(shí)擊實(shí)制件得到的CBR值常小于3，不能用于路基填筑。另一方面，高液限土在自然環(huán)境下也表現(xiàn)出了較高的強(qiáng)度，室內(nèi)CBR試驗(yàn)結(jié)果與工程實(shí)際效果間有較大的出入。

大量的CBR試驗(yàn)表明，對(duì)于粗粒土、砂性土或低液限土，在最佳含水率下?lián)魧?shí)試樣，不僅可以達(dá)到最高壓實(shí)度，同時(shí)也能得到相對(duì)最高的CBR值，即土的密實(shí)度(壓實(shí)度)曲線與CBR曲線基本吻合，土的密實(shí)度(或壓實(shí)度)越高，其CBR值亦越高，因此CBR試驗(yàn)方法是合理的。但在對(duì)福建某高速公路的某典型高液限土進(jìn)行CBR試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在最佳含水率時(shí)擊實(shí)進(jìn)行CBR試驗(yàn)，其壓實(shí)度可以達(dá)到峰值點(diǎn)，但泡水96 h后的膨脹量較大，所得的CBR值往往小于含水率比最佳含水率高出5～8個(gè)百分點(diǎn)時(shí)的CBR值，將高液限土的CBR值繪成曲線與其擊實(shí)曲線進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)高液限土并不是密實(shí)度越高其CBR值亦越高，其壓實(shí)度(密實(shí)度)曲線與CBR值曲線呈明顯分離的雙駝峰曲線(見(jiàn)圖1)，這點(diǎn)不同于一般的砂性土和低液限土。擊實(shí)曲線上的極值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)著最大干密度、最佳含水率兩個(gè)指標(biāo)，相應(yīng)地我們將土的CBR值曲線上的極值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)值分別定義為最大CBR值與最大CBR含水率。

圖1　高液限土的密實(shí)度曲線與CBR強(qiáng)度曲線Fig.1　Density curve and CBR strength curve of high liquid limit soil

最大CBR值與最大CBR含水率對(duì)公路工程具有重要的理論與實(shí)用價(jià)值。公路路基對(duì)填料的取舍依據(jù)是CBR。圖1所示高液限土的最大CBR值遠(yuǎn)較最佳含水率時(shí)的CBR大；最大CBR含水率較最佳含水率高，而高液限土的天然含水率普遍較高，因此在最大CBR含水率時(shí)碾壓，可大大縮短晾曬時(shí)間，加快施工進(jìn)度，碾壓后路基的CBR高，對(duì)路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定非常有利，由此大大拓寬了高液限土的應(yīng)用范圍。

2　最大CBR強(qiáng)度的試驗(yàn)方法

如何確定高液限土的最大CBR值和最大CBR含水率成為一個(gè)需要解決的課題。眾所周知，土的最大干密度和最佳含水率與擊實(shí)功相關(guān)，一般而言，增加擊實(shí)功則土的最大干密度相應(yīng)增加，最佳含水率降低，反之亦然。公路土工試驗(yàn)規(guī)程明確規(guī)定了CBR試驗(yàn)時(shí)分三層擊實(shí)，每層擊數(shù)分別為30擊、50擊和98擊。這個(gè)擊實(shí)功對(duì)普通土而言與壓路機(jī)的壓實(shí)功基本接近，試驗(yàn)結(jié)果與工程實(shí)際基本相符。另一方面，土的CBR值除與擊實(shí)功相關(guān)外，尚與含水率密切相關(guān)。當(dāng)土的含水率較高時(shí)，過(guò)大的擊實(shí)功將導(dǎo)致CBR值下降，工程上表現(xiàn)為“彈簧”。當(dāng)土的含水率確定時(shí)便存在一個(gè)最佳擊實(shí)功，低于或超過(guò)此擊實(shí)功均不能達(dá)到最大CBR值。因此土的CBR值取決于其含水率與擊實(shí)功兩個(gè)因素。

高液限土的天然含水率普遍較高，要將其晾曬至最佳含水率非常困難，且在最佳含水率時(shí)且性能不穩(wěn)定，遇水后膨脹軟化現(xiàn)象明顯。因此，有必要開(kāi)展在較高含水率時(shí)的CBR性能試驗(yàn)以增加工程適用性。高液限土的天然含水率分布范圍很寬，一般在30%～50%，最佳含水率一般在18%～26%之間。不同的土在相同含水率時(shí)其物理狀態(tài)差別很大，為了更好地反映土的液塑性等物理指標(biāo)對(duì)CBR的影響，采用稠度指標(biāo)較含水率能更好地反映土的濕度狀態(tài)。所謂稠度是土的液限與含水率之差與塑性指數(shù)的比值。

當(dāng)土的含水率較高時(shí)，碾壓時(shí)易出現(xiàn)超壓“彈簧”。擊實(shí)成型過(guò)程中，擊數(shù)過(guò)大時(shí)高液限土同樣會(huì)出現(xiàn)橡皮土的特征，因此應(yīng)合理確定高液限土的擊數(shù)。以福建泉三高速公路的某典型高液限土為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其CBR值進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。高液限土的基本物理特性如表1所示。針對(duì)其天然含水率遠(yuǎn)高于最佳含水率的情況，在CBR試驗(yàn)過(guò)程中采用了降低擊數(shù)的方法進(jìn)行制件，如表2所示。3×50表示土樣分3層擊實(shí)，每層擊數(shù)50擊，其余類推。

將表2中土的壓實(shí)度、CBR與稠度、擊實(shí)功的關(guān)系繪成如圖2～圖3所示。

(1)圖2表明在相同含水率或稠度時(shí)，土的壓實(shí)度隨擊實(shí)功的增加而增加；當(dāng)土的稠度小于1.0時(shí)，壓實(shí)度隨擊實(shí)功的增加變化幅度減小。

(2)圖3中土的CBR強(qiáng)度在土的含水率超過(guò)塑限后，增加擊實(shí)功不僅不能提高CBR強(qiáng)度，甚至?xí)陆怠Ｒ虼?，稠?.0(或塑限)不僅是一個(gè)物理指標(biāo)，也是CBR的一個(gè)臨界點(diǎn)，超過(guò)塑限則不宜過(guò)分碾壓，否則容易引起“彈簧”或強(qiáng)度下降。土的稠度大于1.2時(shí)則應(yīng)加大擊實(shí)功，可大幅提高土的CBR值，以21擊與50擊相比，其CBR值可提高一倍。

表1　高液限土的基本物理特性Tab.1　Basic physical property of high liquid limit soil

表2　高液限土CBR試驗(yàn)結(jié)果Tab.2　Test result of CBR of high liquid limit soil

圖2　壓實(shí)度與稠度、擊實(shí)功的關(guān)系Fig.2　Correlation among compactness,and compaction work

圖3　CBR與稠度、擊實(shí)功的關(guān)系Fig.3　Correlation among CBR, Consistency consistency and compaction work

(3)圖3中土的最大CBR為10.2，最大CBR含水率為稠度1.23。土的最佳含水率為稠度1.47(對(duì)應(yīng)最佳含水率為21.0%)，最大干密度時(shí)的CBR為7.0。兩者的稠度相差0.24，CBR相差3.2。工程上若按照最佳含水率狀態(tài)進(jìn)行碾壓，其CBR值只能在7.0以下；反之，若在最大CBR含水率時(shí)碾壓，則路基能達(dá)到的CBR強(qiáng)度要高得多，對(duì)路基的長(zhǎng)期性能更為有利，也大大降低了施工的難度。若按照93%的壓實(shí)度控制，則其CBR值在3.5左右，剛剛滿足路基規(guī)范對(duì)下路堤填料的要求，不滿足上路堤及路床對(duì)填料CBR值分別大于4和5的要求，此將明顯影響高液限土的利用。

(4)圖3中土的CBR曲線與擊實(shí)曲線具有類似的峰值點(diǎn)，不同擊實(shí)功下，CBR曲線具有不同的峰值點(diǎn)，在一定意義上這些峰值點(diǎn)均可定義為某一擊實(shí)功下的最大CBR與相對(duì)應(yīng)的最大CBR含水率。隨著擊實(shí)功的增加，最大CBR增大，最大CBR含水率降低。因此，最大CBR與相對(duì)應(yīng)的最大CBR含水率也是不確定的，與擊實(shí)功相關(guān)。高液限土的天然含水率普遍較高且晾曬困難，采用摻灰處理不多。試驗(yàn)確定天然含水率或含水率較高狀態(tài)下高液限土的CBR值可確定高液限土可利用的含水率范圍。為此，定義高液限土的最大CBR與相對(duì)應(yīng)的最大CBR含水率如下：在擊數(shù)一定時(shí)，當(dāng)含水率較低時(shí)，擊實(shí)后的CBR值隨著含水率的增加而增大；而當(dāng)含水率達(dá)到某一值時(shí)，CBR值達(dá)到最大值，此時(shí)含水率繼續(xù)增加反而導(dǎo)致CBR值的減小，CBR值的這一最大值稱為最大CBR值。

(5)圖3可見(jiàn)，在高液限土的最大CBR與相對(duì)應(yīng)的最大CBR含水率附近，CBR曲線較陡，即CBR對(duì)含水率的變化較敏感，稠度變化較小時(shí)CBR值變化較大。

(6)圖3可見(jiàn)，當(dāng)土的稠度大于0.9時(shí)，在相當(dāng)寬的含水率范圍內(nèi)，高液限土的CBR值大于3%，完全能夠滿足下路堤對(duì)填料最小強(qiáng)度的要求，可用于路基填筑，這大大拓寬了高液限土的適用范圍，降低了用于路基填筑的條件，確保了路基工程質(zhì)量。

(7)不同的擊實(shí)功對(duì)應(yīng)著不同的最大CBR與相對(duì)應(yīng)的最大CBR含水率。在進(jìn)行高液限土的CBR試驗(yàn)時(shí)不能機(jī)械地采用30、50、98擊，而應(yīng)根據(jù)土的實(shí)際含水率對(duì)擊數(shù)進(jìn)行調(diào)整，否則得不到該狀態(tài)下的CBR極值點(diǎn)。圖3可見(jiàn)，高液限土的CBR試驗(yàn)的適宜擊數(shù)可參考表3選取。

表3　高液限土CBR試驗(yàn)的擊實(shí)功范圍Tab.3　Compaction work scope of CBR test for high liquid limit soil

3　高液限土最大CBR的機(jī)理分析

高液限土的密實(shí)度與CBR呈分離的雙駝峰曲線，這與一般砂性土或低液限土兩者極值點(diǎn)的基本一致形成了鮮明的對(duì)比，這也是工程中高液限土的低壓實(shí)度、較高強(qiáng)度的原因。對(duì)于強(qiáng)度與密度分離的原因，認(rèn)為主要是高液限土的結(jié)合水所致。根據(jù)農(nóng)業(yè)部門(mén)的劃分，水在土壤中的存在形式如下。

高液限土的膠凝物質(zhì)(Fe2O3·nH2O，SiO2·nH2O等)中包含大量結(jié)合水，而結(jié)合水受土粒分子引力作用，具有與自由水不同的性質(zhì)，其緊靠土粒表面的水分子受到的吸持力范圍從109Pa～3.1×106Pa(10 000～31大氣壓)，密度1.2～2.4 g/cm3，平均1.5 g/cm3，表現(xiàn)出固態(tài)水的性質(zhì)，冰點(diǎn)低至-7.8 ℃，不能移動(dòng)，沒(méi)有溶解能力，相當(dāng)于強(qiáng)結(jié)合水。土粒吸持空氣中的水汽達(dá)到飽和后，土粒表面還有剩余的分子引力，這時(shí)如果土粒表面與液態(tài)水接觸，土粒能夠進(jìn)一步吸附液態(tài)水。土?？糠肿右ξ值囊簯B(tài)水，在土粒吸濕水外圍形成薄的水膜，稱為膜狀水。膜狀水被土粒吸持的力為0.625～31 MPa (31～6.25大氣壓)。所受引力大于常態(tài)水，平均密度為1.25 g/cm3，冰點(diǎn)約為-4 ℃，微有溶解能力，為弱(或松散)結(jié)合水。因此在高液限土的飽和度試驗(yàn)中，常常出現(xiàn)飽和度超過(guò)100%甚至達(dá)到110%的情形，除試驗(yàn)誤差外，也與計(jì)算中將結(jié)合水的密度假定為自由水的密度1.0有關(guān)。

考慮到目前土的結(jié)合水的準(zhǔn)確定義與量測(cè)均存在一定的難度，難以將土的含水率區(qū)分為“自由水含水率”、“結(jié)合水含水率”和“總含水率(可指目前一般意義上的含水率概念)。因此，在使用過(guò)程中，只能采用含水率的統(tǒng)稱概念，同時(shí)將含水率與土的其他指標(biāo)掛鉤，分別定義為最佳含水率、最大CBR值含水率或其他指標(biāo)含水率等。

另一方面，恰恰是高液限土含有一些具“固體”性質(zhì)的結(jié)合水的原因，使得高液限土具有較高的含水率和持水能力，其力學(xué)性能卻較好。考慮到烘干對(duì)高液限土的結(jié)合水具有較大的影響，且結(jié)合水脫水后的高液限土具有不可逆性，即烘干后再泡水不能恢復(fù)至原來(lái)的狀態(tài)，因此采用濕法和干法分別制件對(duì)泉三線表1中的土樣進(jìn)行液塑限試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)及CBR試驗(yàn),以分析不同方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

(1)液塑限試驗(yàn)

采用濕法和干法制件進(jìn)行液塑限試驗(yàn)，干法采用《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》的試驗(yàn)方法，即將土樣在風(fēng)干后過(guò)篩加水保濕進(jìn)行試驗(yàn)；濕法則將天然含水率狀態(tài)下的高液限土水洗過(guò)篩去掉粒徑大于0.5 mm的粗顆粒，然后分別加水或晾曬至液限、塑限和中間含水率，以此來(lái)分析結(jié)構(gòu)性對(duì)土的液塑性的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。土的液塑性是反映土顆粒與自由水相互作用的物理指標(biāo)，反映了土顆粒對(duì)自由水的敏感性。從表4中可見(jiàn)，高液限土的液限濕法與干法相差約5個(gè)百分點(diǎn)，塑限差別較小，塑性指數(shù)相差約4個(gè)點(diǎn)。

表4　不同試驗(yàn)方法下的液塑限Tab.4　Liquid and plastic limits in different test methods

(2)擊實(shí)試驗(yàn)

濕法與干法的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果列于表5。從表5可見(jiàn)，結(jié)合水的影響可使試驗(yàn)結(jié)果相差10%以上，對(duì)路基壓實(shí)度指標(biāo)有著不可忽視的影響。采用濕土法得出的最佳含水率包括了礦物的結(jié)合水含量，能更準(zhǔn)確地反映高液限土的礦物成份與結(jié)合水的特性，即結(jié)合水在某種程度上應(yīng)作為固體土顆粒的組成部分，而不是自由水。

表5　不同試驗(yàn)方法的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果Tab.5　Compaction test results by different test methods

(3)CBR試驗(yàn)

CBR試驗(yàn)結(jié)果列于表6。濕土法的CBR值較干土法大約20%，而膨脹率較干土法小約10%。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，可以得到一個(gè)明確的結(jié)論，濕法與干法對(duì)高液限土的試驗(yàn)結(jié)果具有明顯的影響，這其中主要是結(jié)合水在起作用。結(jié)合水一旦失水后具有不可恢復(fù)性，為了與實(shí)際工程相一致，對(duì)于高液限土的相關(guān)試驗(yàn)均應(yīng)采用濕法。

5　結(jié)論

(1)基于高液限土的密實(shí)度與CBR強(qiáng)度曲線呈分離的雙駝峰曲線的現(xiàn)象，與土的最大干密度與最佳含水率相對(duì)應(yīng)，提出了高液限土的“最大CBR值”與相對(duì)應(yīng)的“最大CBR含水率”的概念。

(2)分析了高液限土密度與CBR強(qiáng)度分離的成因機(jī)理，即高液限土中含有較多的結(jié)合水是導(dǎo)致兩者相分離的主要原因。為真實(shí)地反映高液限土的工程特性，高液限土的CBR試驗(yàn)應(yīng)采用濕法擊實(shí)。

(3)高液限土的CBR強(qiáng)度受擊實(shí)含水率與擊實(shí)功的影響，考慮高液限土含水率分布范圍寬的特點(diǎn)，基于工程實(shí)用，提出了高液限土最大CBR與最大CBR含水率的定義,即：高液限土在擊數(shù)一定時(shí)，當(dāng)含水率較低時(shí)，擊實(shí)后的CBR值隨著含水率的增加而增大；而當(dāng)含水率達(dá)到某一值時(shí)，CBR值達(dá)到最大值，此時(shí)含水率繼續(xù)增加反而導(dǎo)致CBR值的減小。CBR值的這一最大值稱為最大CBR值，與之相對(duì)應(yīng)的含水率為最大CBR含水率。本研究給出了最大CBR的試驗(yàn)方法，為工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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Maximum CBR Strength of High Liquid Limit Soil and Test Method

ZHANG Yan-qing1，WU Li-jian2, SONG Chang-jun2

(1.Sanming Traffic Construction Investment Co., Ltd., Sanming Fujian 365000，China;2.Research Institute of Highway,Ministry of Transport,Beijing 100088,China)

High liquid limit soil is a frequently met special soil during highway construction in southern China. According to the testing specification, CBR will be tested using the soil samples compacted with 30, 50 and 98 compaction times under the most optical water content. The water content of high liquid limit soil in Quanzhou-Sanming expressway in Fujian province is very high. For in line with the actual construction condition, during the CBR experiment, we changed the compaction times and the water content of soil. By analysing the testing result, we revealed the phenomenon that the density (compactness) curve and the CBR strength curve of the high liquid limit soil are separated, which presents the double hump curves. The formation mechanism of the separation of the density (compactness) curve and the CBR strength curve is analyzed. The concept and the test method of the maximum CBR strength and the maximum CBR water content are proposed.

road engineering; high liquid limit soil; test method；maximum CBR strength; maximum CBR water content

2016-03-22

張燕清(1964-)，男，福建莆田人，高級(jí)工程師.(138069192@sina.com)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.10.009

U416.1

A

1002-0268(2016)10-0053-09