周偉

（江蘇省蘇信工程咨詢有限公司，江蘇 南京211100）

隨著我國(guó)道路工程建設(shè)的發(fā)展，大部分地區(qū)道路網(wǎng)日漸完善，近年來(lái)，云南、貴州、廣西等地區(qū)道路建設(shè)力度依舊持續(xù)。貴州地區(qū)存在大量高液限土，而高液限土難以壓實(shí)，不適合作為路基填料，部分工程取土困難，因此如何能夠在保證道路質(zhì)量的前提下，有效利用高液限土是一個(gè)重要的課題。曾建民[1]認(rèn)為高液限土的壓實(shí)過(guò)程是將土中的水和空氣擠出，粗細(xì)土顆粒變得緊密，從而提高土的整體承載力。高液限土由于土粒偏細(xì)，含水率對(duì)其物理力學(xué)性能影響較大。姚忠等[2]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高液限土的含水率超過(guò)最佳含水率時(shí)，保持壓實(shí)度不變，土的含水率越高，黏聚力越低。胡昕等[3]針對(duì)高液限土的含水率變化，對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，初步得出了二者的相互關(guān)系。高液限土由于土粒偏細(xì)，難以壓實(shí)，同時(shí)含水率對(duì)其物理力學(xué)性能影響較大。砂石材料顆粒相對(duì)較粗，含水率對(duì)其物理力學(xué)性能影響較小。李方華等[4]將砂礫石摻入不同高液限土中，進(jìn)行性能試驗(yàn)，得出高液限土的最優(yōu)砂礫石摻配比，為摻砂高液限土的工程應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。但如今天然砂石資源緊張，貴州地區(qū)石材資源豐富，生產(chǎn)機(jī)制砂原材豐富，成本較低。若將一定比例的砂石摻入高液限土中，制成復(fù)合土，調(diào)整土體顆粒的粗細(xì)比例，改善高液限土的性能，使其能夠滿足工程質(zhì)量要求，將具有十分重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1 原材料

1.1 高液限土。本文所用高液限土取自貴州某高速公路建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)?shù)赝馏w。通過(guò)土工試驗(yàn)得到試驗(yàn)用土的基本物理力學(xué)特性指標(biāo)，見(jiàn)表1。

由表1 可知，試驗(yàn)土的含水率較大，土樣A 的塑性指數(shù)為33.4%，土樣B 的塑性指數(shù)為24.5%，根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》，此試驗(yàn)用土屬于高液限黏土。

1.2 機(jī)制砂。本文所用機(jī)制砂來(lái)自項(xiàng)目周邊制砂廠，該制砂廠采取三級(jí)破碎工藝，分別采用顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)和沖擊式破碎機(jī)三種機(jī)械進(jìn)行破碎，通過(guò)篩分、除塵得到可以使用的機(jī)制砂。本文所用機(jī)制砂粒徑范圍為5mm～35mm。機(jī)制砂的各項(xiàng)物理性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)用機(jī)制砂物理性能指標(biāo)

2 摻機(jī)制砂高液限土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

摻入適量的機(jī)制砂，高液限土整體的粗細(xì)程度變粗，可以提高其整體強(qiáng)度。然而若機(jī)制砂的摻量過(guò)低，土體中的粗顆粒不足以形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，若機(jī)制砂的摻量過(guò)高，土體中細(xì)顆粒較少，土體密實(shí)度不足，強(qiáng)度降低。因此，本文選取機(jī)制砂摻量為0%、3%、6%、9%、12%、15%，通過(guò)研究摻機(jī)制砂高液限土物理力學(xué)性能，確定機(jī)制砂最佳摻量。

2.1 擊實(shí)試驗(yàn)

對(duì)不同機(jī)制砂摻量的復(fù)合土進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到土體的最大干密度和最佳含水量，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同機(jī)制砂摻量的高液限土的最大干密度和最佳含水量

由表3 可知，隨著機(jī)制砂摻量的提高，復(fù)合土的最大干密度不斷提高，最佳含水量不斷降低。

2.2 不同機(jī)制砂摻量對(duì)土體c、φ 值的影響研究

對(duì)不同機(jī)制砂摻量的高液限土分別進(jìn)行直剪試驗(yàn)，分析隨著機(jī)制砂摻量的改變，土體c、φ 值的變化規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同機(jī)制砂摻量復(fù)合土的粘聚力和摩擦角變化趨勢(shì)圖

由圖1 可得，隨著機(jī)制砂摻量的不斷提高，復(fù)合土的粘聚力不斷降低，摩擦角不斷增大，且兩者變化趨勢(shì)近似呈線性。這是由于高液限土中摻入了砂石，而砂石顆粒較粗，無(wú)粘聚力，表面不規(guī)則且粗糙，土體內(nèi)部的摩擦力增加，故隨著機(jī)制砂摻量的提高，復(fù)合土的摩擦角不斷增大，粘聚力不斷降低。

2.3 不同機(jī)制砂摻量對(duì)土體CBR 值的影響研究

通過(guò)CBR 試驗(yàn)，對(duì)不同機(jī)制砂摻量的復(fù)合土承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)比較分析不同機(jī)制砂摻量下，復(fù)合土CBR值的變化趨勢(shì)，得出高液限土的最佳機(jī)制砂摻量，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同機(jī)制砂摻量復(fù)合土的CBR 值變化趨勢(shì)圖

由圖2 可知，隨著機(jī)制砂摻量的不斷提高，復(fù)合土的CBR值不斷增大。當(dāng)機(jī)制砂摻量在3%～9%時(shí)，復(fù)合土的CBR 值增大幅度十分明顯，當(dāng)機(jī)制砂摻量繼續(xù)提高時(shí)，復(fù)合土CBR 值增加幅度不明顯。因此可以得出，當(dāng)摻入9%摻量的機(jī)制砂時(shí)，復(fù)合土承載力的提升最為高效，繼續(xù)提高機(jī)制砂摻量，效益不大，所以機(jī)制砂的最優(yōu)摻量可選擇9%。

3 結(jié)論

3.1 機(jī)制砂的摻入提高高液限土的最大干密度，降低高液限土的最佳含水量，且隨著機(jī)制砂摻量的不斷提升，高液限土的最大干密度不斷增大，最佳含水量不斷降低。

3.2 機(jī)制砂的摻入降低了高液限土的粘聚力，增大其摩擦角，且隨著機(jī)制砂摻量的不斷提高，復(fù)合土的粘聚力不斷降低，摩擦角不斷增大。

3.3 機(jī)制砂的摻入能夠提高高液限土的CBR 值，且隨著機(jī)制砂摻量的不斷提高，復(fù)合土的CBR 值不斷增大。機(jī)制砂的最優(yōu)摻量為9%。