摘要：通过室内试验，对砂土的各项性能进行了击实、抗剪、压缩模量、CBR值等比较系统的研究，指出了砂土作为路基填料与一般土质的区别。
关键词：砂土；压缩模量；抗剪强度；CBR值
作为路基材料，通常应具有较好的水稳性和整体强度(即地基的弹性模量值要高且波动性较小)，这样不仅能保证公路的整体强度、平整性和耐久性，而且可以使路面厚度得以减薄，即“强路基，薄路面”，工程造价可以降低…。本文通过室内对砂土进行较系统的试验研究，得到一些有使用价值的成果，为高速公路砂土路基设计与施工提供必要的依据。
1工程简介
湖南某高速公路，K5l+150～l<54+531．52、ZK0+707．414～Zl(5+000两段线路，地基主要以粉质粘土、粉土为主，5～9m以下是细砂土。砂土的物理性质指标如表1。据此判定土样，定名为级配不良的粉土质砂。
表1砂土物理性质指标表
2试验条件和方法
所用填料的物理性质试验及分类，以及力学指标CBR和击实试验按照交通部《公路土工试验规程》(JTJ051—93)进行；填料的力学性质试验中，压缩、直剪等试验项目按照国家标准《土工试验规程》(GBJ123—99)执行；回弹模量则按照《公路现场试验检测规程》执行。
3重型击实试验及分析
试验采用重型压实标准，是为提高砂土填筑路基的密实度，确保试验结果的可靠性，对差异性很大的点作了舍弃，试验结果见图1。
图1细砂击实曲线图
由图看出：在含水量较小时，干密度偏小表明在含水量较低时，砂土难以压密实，随着含水量的增加，干密度开始逐渐增大；级配不良的粉土质砂的击实曲线并不象普通细粒土的击实曲线(单峰值曲线)，它是一个双峰值曲线。干密度随含水量的逐渐增大呈现出先减小，后增大，再减小的规律。增大呈现出先减小，后增大，再减小的规律。
4细砂土的抗剪强度
试验采用直接快剪法。试验前，对测力环进行了标定，用应变式剪力仪进行快剪，并使用同一台仪器，以消除仪器的系统误差。在直剪试验过程中，为保持试样的含水量不变，在透水石与土样之间放两片不透水胶片，分别制备压实度为93％、94％、96％和1oo％的试样，压实度以最佳含水量对应的最大干密度为标准干密度，使压实度都达到l00％制备试件，用人工击实的方法将其全部击入盒内，保持均匀，并使表面平整。
4．1抗剪强度与压实度关系
试验按照规范的要求进行，试验结果见表2，压实度与抗剪强度的关系曲线见图2。
表2压实度与抗剪强度表
从图2看出，细砂强度曲线符合库仑定律，用直线回归，其相关系数接近1；从表2可知，随着压实度的增大，细砂的粘聚力逐渐增大，同时内摩擦角也有所增大。
垂直压力/Kpa
图2压实度100%抗剪强度表
4．2抗剪强度与含水量关系
以最大干密度为前提，分别配制含水量为0％、4%、8%、12%和16%的试样，计算试件所用砂量，进行直接剪切试验，试验结果如表3、图3。
表3含水量与抗剪强度表（压实系数K=100%）
图3干砂直剪图
从以上图表看出：剪切强度随着含水量的增加而增加，剪切强度达到最大值时，含水量继续增加，则剪切强度减小。从粘聚力和内摩擦角两个因素来分析可得到：
(1)在相同压实度条件下，随含水量的增大砂土的粘聚力开始增大，到达最优含水量附近后开始减小，因含水量较低，水在砂土中产生毛细现象，形成了似凝聚力或假粘聚力。
(2)当含水量接近最佳时，砂土越来越密实内摩擦角越来越大。当含水量超过最佳含水量后，孔隙水增多，难以密实，同时水在粉细砂中有润滑作用，导致细砂内摩擦角逐渐减小。
5细砂压缩模量测定
试验针对于路基填筑93％、94％、96％和l00％压实度时的粉细砂，制备四种不同压实度下的试样，分别在50kPa、100kPa、200kPa、400kPa四级荷载作用下的压缩模量，来探讨压实度的变化对试样压缩模量的影响。
5．1压缩试验结果分析
压实粉细砂的压缩模量与法向应力之间的试验结果见表4。
表4压实度与压缩模量关系表
从表4看出：①在压实度相同的条件下，压缩模∞l∞1∞O如一量随着法向应力的增大而增大，也就是说荷载对砂土的压密起着关键作用；②在相同的法向应力作用下，压缩模量随着压实度的增大而增大。
5．2干燥状态与最佳状态的压缩模量比较
在最大干密度的条件下，做了3组干砂的压缩试验，试验数据见表5。从表中看出：细砂在干燥状态下的压缩模量均小于最佳状态，说明干燥状态下比最佳状态的压实效果要差。
表5压实度在93%时法向应力与压缩模量关系表kpa
6细砂的承载比(CBR)试验
为了解砂土的强度特性，进行了湿砂I泡水4天(最佳含水量，状态I)和湿砂不泡水Ⅱ(状态Ⅱ)的CBR试验，试验结果见表6。
表6两种状态的CBR实验结果表
由试验结果可知：
(1)无论在哪种情况下，随着压实度的增加，CBR值明显增大。这是由于随着压实度的增加，单位体积内的空隙减小，有效颗粒所占比例增大，因而抗剪强度也就增大。
(2)由于粉细砂粘聚力为零，含粘性颗粒很少，相对于粘性土来说，细砂颗粒较大，因此，泡水试验后膨胀量很小。
7结语
(1)砂土剪切强度随含水量的增加而增加，当达到最大值时，含水量如继续增加，则剪切强度减小，即含水量有一个最佳值。
(2)压缩模量随法向应力的增大而增大，荷载对砂土的压密起着关键作用。
(3)随压实度的增加，CBR值明显增大，但浸水状态的CBR值比未浸水状态的要低得多。
参考文献：
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