中国沙漠风积沙工程性质研究及工程应用
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2.5 风积沙“湿陷性”

风积沙在完成天然干燥状态的压缩变形试验后,加入适量的水,仍然会存在压缩变形现象。风积沙压缩试验结果表明,天然干燥状态下其压缩变形量较小,判定为低压缩性土;加入适量水之后产生的压缩变形可视为“湿陷变形”,于是存在风积沙是“压缩”与“湿陷”兼有的结论。参照其“湿陷系数”标准为弱~中等湿陷性,“湿陷性”概念目前应用于黄土,风积沙存在的“湿陷性”问题尚未有成型的理论探讨和实践应用。尽管如此,目前可以确定的是,风积沙所谓“湿陷性”与黄土湿陷性,从颗粒组成、土体结构和湿陷机理上有着本质的不同。

1.颗粒组成

湿陷性黄土是以粉粒为主的土类,主要颗粒组成有粉粒、砂砾、黏粒和可溶盐;而风积沙颗粒组成以砂粒为主,含有少量粉粒,基本无黏粒和可溶盐;但风积沙和黄土颗粒均以石英为主。颗粒组成的差异是造成两者工程性质不同的重要原因之一。

2.土体结构

湿陷性黄土的土体结构是由粉粒、砂粒、黏粒及可溶盐构成的集合体,黏粒与可溶盐为颗粒间的黏结、胶结成分,黄土整体上由骨架颗粒、胶结物及孔隙组成。连接方式有接触式、接触-黏结式及胶结式。

风积沙由于没有黏粒和可溶盐,因此砂粒之间为接触式,风积沙的结构应为接触式孔隙结构。此结构使其具有松散、静压力下压缩变形不显著、振动压力下压缩变形强烈的特点。

3.湿陷机理

黄土的湿陷机理为土体在水和附加荷载的条件下,物理和化学的作用使土体结构产生破坏,产生突然性大量沉降变形的现象,是物理和化学作用下的结果。

风积沙所谓“湿陷性”,实质为一种压缩变形,是在附加荷载和一部分水的作用下,颗粒孔隙发生压缩变形的现象,是物理作用下的压缩变形。

综上所述,风积沙所谓的“湿陷性”与黄土的湿陷性有着本质的差别,并非是黄土的湿陷性概念。湿陷性是黄土所具有的特殊工程性质;振动压力条件下容易压密是风积沙的特殊工程性质[3]

在工程实践中,由于风积沙有无“湿陷性”,湿陷性程度如何,对某些工程项目的设计、施工和运行安全的影响非常大,也是这些工程项目的重要勘察任务之一。而目前国内对沙漠地区砂类土地基的“湿陷性”研究几乎属于空白,尚无成熟的经验可供借鉴,因此在勘察中,往往借用黄土类土的湿陷性试验方法和标准来进行评价,例如民勤调水工程5号渡槽工程区的风积沙“湿陷性”的勘察和评价。