浅谈黄河冲淤积平原土的工程特性

浅谈黄河冲淤积平原土的工程特性摘要：黄河冲淤积平原土是我国特有的一种土质，国内在黄河冲淤积土的动力特性、土的固结与变形特性、土的渗透特性等方面开展了部分研究，并取得了一定的成果。本文介绍了黄河冲淤积粉土的压实性状和压实机理和地基沉降规律。关键词：黄河；平原土；特性一、黄河冲淤积平原土的成层结构距今约10万年，黄河携带大量黄土高原的泥沙进入山东境内。随地壳振荡式下沉，河身的反复摆荡，开始了塑造黄河冲（淤）积沉积平原的历程。成土物源来自于黄土高原的黄土。进入全新世，黄河继续是塑造平原地形的物源。前9500-9000年开始，黄河冲淤积平原经历了全新世完整的海水进退旋回，于前2500年结束。在前6000年的海侵最盛时期，由于侵蚀基准面的上升，平原排水不畅，引起沼泽化现象，导致在漫滩低地上有一期普遍的淤泥沉积，造成了全新统地层一统三分的构造剖面。沉积厚约20m，上陆相层。0-9.4m、下陆相层17.75-22.99m为粉土，亚砂土夹亚粘土，中间为9.14-17.75m的海相黑灰色淤泥层。进入历史时期，黄河为人工堤约束，成为地上悬河。地貌上岗洼相间，呈垄状起伏。岸线以上区域，以微斜平地和滨海滩地为主，次为河滩地和河滩高地。沉沙表现为“高沙、洼淤、干胶泥（壤）”的一般规律。无论是垂直剖面还是水平方向上，均为粉砂土。粉土夹薄层粘土地层组成。积了粉质粘土层。从颜色上看，以褐土黄色，浅土黄色为主，这是由于含大量石英、长石、伊利石、云母类原主浅色矿物造成的，褐土红色则是未水化的氧化铁染成的。二、黄河冲淤积粉土的压实性状和压实机理1、根据黄河冲淤积粉土的颗粒组成不同，其标准重型击实曲线呈现不对称双驼峰或单峰特点，饱和曲线（Va=0）偏离击实曲线较远，显示了级配不良粉性土压实后空气体积率仍较大的特点。这是与粘性土最大的区别，也表明压实后的粉土中孔隙气体体积仍较大，孔隙发育。2、在90%的压实度下，黄河冲淤积粉土中孔隙气体体积较大；压实度由95%增至98%，土的密实度增幅最大。这说明，在90%的压实度下，黄河冲淤积粉性土存在着明显的排气、排水与颗粒移位排列过程，强度偏低，具有较大的压缩性，这是引起路基的工后不均匀沉降变形的原因之一。提高路堤90区的压实度，特别是将路基土的压实度由95%提到98%，可有一效提高路堤的强度与抗变形能力。3、由于粉土的颗粒分布存在严重缺陷，砂粒和粉粒之间的空隙没有更多的细小粘粒来填充，球状颗粒形成近乎等粒堆积的“搭积木”式的构架，在压实过程主要表现为颗粒的重排列，击实功的作用在于促使颗粒错位和移动，使土中孔隙率降低，几乎表现不出土中孔隙气体的排出。过高的压实能量对于提高粉土的干密度并没有良好的效果。由于在较大的击实功下达到最大干密度时，土中的孔隙率n=36%，空气体积率Va高达10-12%，土中仍保留有与大气连通的孔隙，压实后的黄河冲淤积土的毛细作用仍强烈，土仍具有冻敏性。三、黄河冲淤积平原区地基沉降规律在黄河冲淤积平原地区，地基土质以级配极差、孔隙率较高、压缩性较大的粉质土为主，且地下水位高，局部区域层间常常夹杂厚度不一软泥层，因此，地基沉降在总沉降中所占的比例更大。计算发现，按现行的压实标准，路基高度由2m增加至20m，地基沉降量占高速公路总沉降的比例在78-96%之间。过大的地基的沉降变形是引起桥头跳车、路面开裂等道路病害重要原因之一。分析黄河冲淤积平原地区公路地基的变形规律，特别是在新的路基压实标准下，不同填高路基的沉降值、沉降速率及在不同阶段（施工期、施工后）沉降量完成的百分比，对高速公路路基施工进度、后期施工安排、公路质量检测、减少路面病害如处理桥头跳车等问题具有重要的指导意义。对于黄河冲积平原地区的粉性土地基，在路基填筑过程中，地基的沉降变形随时间的增加呈线性增长。不同填高的路基，施工期结束时地基的沉降变形随路基填高的增加而增大。对于黄河冲积平原地区的粉性土地基，在路基施工结束之后，地基的沉降变形随时间增加呈曲线增长，路基施工结束后的地基沉降速率小于施工期内的沉降速率，且沉降速率逐渐降低最终达到稳定。随着路基填高的增大，地基在路基施工结束后最终达到稳定时产生的沉降变形也逐渐增大。路基施工结束后，不同填高的路基，地基最终达到稳定所需的时间不同，路基高度越大，工后稳定时间越长。对于黄河冲淤积平原地基。对于填高4m的路基，一般1-2年左右即可达到稳定；对于填高在5-l0m的路基，经过3-5年的时间固结过程基本可以完成；而对于填高l0m的路基，地基完成固结沉降则需要5年以上的时间，15m填高的路基，完全达到稳定甚至需要大于8年的时间。四、结论黄河冲淤积平原土是我国特有的一种土质，具有较差的工程性能。基于其特殊性，系统地研究这种土的工程特性，对于解决区域内土木、水利工程建设，特别是高速公路建设中的关键技术问题，减少黄河冲淤积平原区公路的早期病害，提高公路的使用质量，延长公路的使用寿命，降低工程建设和养护费用，节约环境资源，具有重要的理论、社会和经济意义。参考文献：[1]赵俊明、石名磊、张宏：《沉降量预测方法及应用》[C]，中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集，2003