Page 63 - 水利学报2021年第52卷第1期

离心加速度×g
图 13 沉降变形与离心加速度的关系

换填场地自重湿陷量随深度变化情况如图 12 所示，由图 12 可知，轻量土换填 1.5 m 场地的湿陷
变形随深度增加整体呈减小的趋势变化。场地 6 m 以上深度，自重湿陷量较大，且随着深度增加，自
重湿陷量稍有增大，6 m 以下深度，随着深度增加，自重湿陷量呈线性减小。轻量土换填 1.5 m 模型
在 50g 离心加速时的湿陷变形均值为 9.72 mm，按相似律换算，可得经换填 1.5 m，场地的自重湿陷量
为 486.00 mm。
4.4 基于轻量土减重换填的离心模型试验方法论证
（1）轻量土减重换填效果论证。将原状样模型与轻量土换 1.5 m 模型在各级离心加速度下沉降变
形情况绘图 13，由图 13 可见，①轻量土换填 1.5 m 模型比原状样模型的压缩变形小 0.32 mm，因为轻
量土换填减小了上覆压力，使压缩变形量略有减小；②浸水饱和后，50g 离心加速度下，轻量土换填
1.5 m 模型比原状样模型的湿陷变形小 2.91 mm，说明轻量土减重换填可以减小场地的自重湿陷量，
该方法对减小黄土场地的自重湿陷性有效。同时，由于本场地为 IV 级自重湿陷性场地，湿陷性强
烈，换填法不能完全消除湿陷性；当场地自重湿陷等级为Ⅱ级，且湿陷土层分布在上部，本方法将
可以消除道路场地的自重湿陷性，下一步我们将对本方法的适用范围开展研究。

表 9 换填与不换填两种情况的湿陷变形量对比

离心模型结果（50g） 实际路基
类型
压缩变形/mm 浸水沉降变形/mm 湿陷变形/mm 湿陷变形/mm
原状样模型 2.83 15.46 12.63 631.53
轻量土换填 1.5m 模型 2.51 12.23 9.72 486.00
减小比例/% 11.31 20.89 23.04 23.04

表 10 两种方法得到的换填后路基自重湿陷量的减小比例对比

方法 类型 道路场地自重湿陷量/mm 换填后减小湿陷量比例/%
原状样模型 631.53
离心模型试验 23.04
轻量土换填 1.5m 模型 486.00
室内湿陷试验 400.23
室内试验及计算 22.73
轻量土换填 1.5m 计算 309.24

（2）离心模型试验方案验证。换填与不换填两种情况的湿陷变形量对比见表 9，室内试验计算和
离心模型试验得到的换填前后湿陷量对比见表 10。由表 9、10 可知，室内试验得到道路场地的自重
湿陷量为 400.23 mm，通过减重换填计算可知，用密度为 1.114 g/cm 的轻量土换填 1.5 m 原状土层
3
后，道路场地自重湿陷量减小至 309.24 mm，减小了 22.73%；离心模型试验得到的原道路场地自重湿
陷量为 631.53 mm，用密度为 1.114 g/cm 的轻量土换填 1.5 m 道路场地的自重湿陷量为 486.00 mm，减
3
小了 23.04%。离心模型试验与室内试验换填计算结果相近。证明轻量土换填可以有效减小路基的自

— 59 —