Page 57 - 水利学报2021年第52卷第1期

的减小而减小。
本文依据 Δ 的以上特性，提出的轻量土换填消减场地自重湿陷量的方法为：将道路稳定层以下
zs
的原状土换填一定深度，换填后，一方面轻量土换填层本身不湿陷，也就将换填层的黄土湿陷量减
少为 0；另一方面由于轻量土重量轻可减少底层黄土的上覆压力，从而减小下卧黄土层的自重湿陷
量。这样换填后的自重湿陷量较原来值的差值可以用式（2）计算：
Δ = Δ + Δ （2）
差值 换填层的原湿陷量 下卧层减重后湿陷量的减小值
（2）试验土样与室内湿陷试验。本文土样取自陕西省咸阳市渭城区周陵镇西石羊村南部，场地地
貌单元为黄土台塬，属Ⅳ级自重湿陷性场地，湿陷性强烈。本次取样深度为 24 m，每 2～3 m 取 1 个
25 cm×25 cm×25 cm 原状土样。场地地层表面有 0.5 m 深度的耕植层，含大量植物根系，取土及换填
时需要挖除。通过室内试验表明 15 m 以下土层不再具有湿陷性，这里只列出了 15 m 以上土层的室内
物理指标和湿陷试验结果。各土层的基本物理性质指标见表 1；各土层的湿陷系数、自重湿陷系数、
湿陷起始压力等试验结果见表 2。

表 1 土样的基本物理性质指标
-3
土样埋深/m 含水率 w/% 密度ρ/(g·cm ) 天然孔隙比 e 饱和度 S r/% 比重 Gs 土的分类
1～15 16.2～21.7 1.41～1.66 0.917～1.285 36～54 2.71～2.72 CL

表 2 黄土室内湿陷试验结果

自重 湿陷 天然 饱和
土样 取样深 比重 含水率 密度 湿陷系数 饱和度 饱和密度
湿陷系数 起始压力 孔隙比 含水率
编号 度 h/m G s w/％ ρ/(g·cm ) δ s S r/％ ρ sat/(g·cm )
-3
-3
δ zs P sh/kPa e w r/％
1-01 0.5
1-02 2.0 2.71 16.3 1.41 0.108 0.011 43 1.235 36 39 1.96
1-03 4.0 2.71 16.2 1.43 0.075 0.023 51 1.202 37 38 1.97
1-04 6.0 2.71 18.9 1.41 0.069 0.037 59 1.285 40 40 1.98
1-05 8.0 2.71 20.9 1.48 0.069 0.040 77 1.214 47 38 2.04
1-06 10.0 2.71 21.7 1.55 0.045 0.043 98 1.128 52 35 2.10
1-07 12.0 2.71 17.4 1.66 0.026 0.021 177 0.917 51 29 2.14
1-08 15.0 2.72 19.5 1.64 0.023 0.033 169 0.982 54 31 2.14
（3）换填计算。用密度为 1.114 g/cm 的轻量
3
土对自重湿陷性黄土场地顶层进行换填，换填
厚度分别取 1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 和 4.0 m，计
算换填层的自重压力和累计自重压力，因地区
土质而异的修正系数β 取 0.9，根据累计自重压
0
力查不同深度压力-湿陷系数曲线，得出换填层
的自重湿陷系数，计算各层自重湿陷量及自重
湿陷总量，1.5 m 换填厚度计算结果见表 3，不
同厚度换填结果见表 4，压力与湿陷系数关系曲 图 1 压力与湿陷系数曲线
线见图 1。
（4）结果分析。根据表 3，表 4 可知，场地自重湿陷量为 400.23 mm，属自重湿陷性黄土场地，且
自重湿陷性土层主要分布在 4 ~ 14.0 m，用密度为 1.114 g/cm 的轻量土对场地原状土换填 1.5 m 深度
3
后，场地的自重湿陷量由 400.23 mm 减小至 309.24 mm，减小了 22.73%，说明采用轻量土换填方法可
以有效减小路基的自重湿陷量。当换填厚度增加至 4.0 m 时，场地的自重湿陷量减小了 51.20%，但也
未能完全消除场地的自重湿陷性。分析原因认为本场地自重湿陷土层厚度较大，湿陷性强烈，为Ⅳ
级自重湿陷性场地，且表层湿陷量较小，浅层换填只能减小湿陷量而不能消除路基湿陷。说明该方
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