机场跑道地层土分类定名

刘 洋

(大连理工现代工程检测有限公司，辽宁大连 116024)

0 引言

界限含水率试验是土工试验中应用最广泛、最常见的试验。土的液塑限指标是确定土的承载力、细粒土填料分组的重要指标。因此，正确确定土的液塑限指标对地层土分类定名具有重要意义。

某机场原址为养虾池场地，对机场跑道地层土的分类定名是本文的主要内容。在机场试验区段钻取6孔，跑道中心线附近取6孔，钻深10 m。本文以其中两孔土样为例。

1 土类定名［1］

粒径大于0.075 mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数不大于10的土定名为粉土。塑性指数大于10的土应定名为粘性土。粘性土应根据塑性指数分为粉质粘土和粘土。塑性指数大于10，且不大于17的土，应定名为粉质粘土;塑性指数大于17的土应定名为粘土。塑性指数应由相应于76 g圆锥仪沉入土中深度为10 mm时的液限计算而得。

土的鉴定应在现场描述的基础上，结合室内试验的开土记录和试验结果综合确定。粉土宜描述颜色、包含物、湿度、密实度等;粘性土宜描述颜色、状态、包含物、土的结构等。

2 场地地貌及底层结构

机场跑道目前基本上仍是养虾池，地势平坦，属全新世后期浅海相沉积。根据12个孔的勘察取样揭露，地层结构从养虾池底3.00 m高程以下依次为:

①淤泥质粉质粘土(Qm4):灰色～灰黑色，饱和～过饱和、流塑状态，含有大量有机质，有腥臭味，污手现象较严重。②粉质粘土(Qm4):灰黑色，饱和，软塑，局部呈可塑状，切面稍有光泽，无摇振反应，韧性较高，含有贝壳碎屑，干强度中等，透水性低，2号，3号，6号孔缺失。层厚0.00 m ～1.00 m，层底标高 －1.29 m ～0.46 m。③粉土(Qm4):灰黑色，很湿，饱和，软塑，切面稍有光泽，摇振反应迅速，韧性低，局部含有贝壳碎屑，干强度中等，层厚1.50 m ～4.00 m，层底标高 － 4.75 m ～ 0.20 m。④粉质粘土(Qm4):灰黑色，软塑，切面稍有光泽，无摇振反应，韧性较高，干强度中等，层厚 0.50 m ～1.00 m，层底标高 －6.83 m ～ －1.95 m。⑤粘土(Qapl3):黄褐色，呈硬可塑状，切面稍有光泽，韧性中等，干强度高，此层未揭穿。

3 检测内容及原理

3.1 试样含水率试验

采用烘干法检测试样的含水率，取其代表性试样15 g～30 g放入称量盒内，盖上盒盖，称量。准确至0.01 g，打开盒盖，将盒置于烘箱内，在100℃的恒温下烘12 h，至试样质量不变为止。将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却至室温，称干土质量，准确至0.01 g。

其中，ω为含水率，%;m为湿土质量，g;md为干土质量，g。

3.2 试样颗粒级配试验

采用筛分法检测试样的颗粒级配情况，按GB/T 50123-1999土工试验方法标准表7.3.1规定，对每个试样称取300 g，置于盛水容器中充分搅拌，使试样的粗细颗粒完全分离，将容器中的试样悬液过0.075 mm筛，计算出粒径大于0.075 mm颗粒质量占总质量的百分含量［2］。

3.3 液、塑性指数试验

采用液、塑限联合测定法检测试样的液、塑限指数，将风干土样过0.5 mm筛后，喷洒配制一定含水率的土样，然后装入密闭玻璃广口瓶内，润湿一昼夜备用。将已制备好的土样取出，放在搪瓷碗中加水或电吹风吹掉部分水分调匀后，密实地装入试样杯中，高出试样杯口的余土，用刮土刀刮平，随即将试样杯放在GYS-2数显式土壤液塑限联合测定仪升降底座上(如图1所示)。接通电源，按下“开关”按钮，在76 g锥体上抹一薄层凡士林，按下复零按钮，转动升降座，待试样杯上升到土面刚好与圆锥仪锥尖接触时，“接触指示”红灯亮，按“测量”按钮，圆锥仪自由下落，历时5 s，立即从读数屏幕上读出圆锥仪下沉深度h1。把升降座降下，细心取出试样杯，剔除锥尖处含有凡士林的土，取出锥体附近的试样不少于10 g放入称量铝盒内，称量得质量m1，并记下盒号，测定含水率。重复以上步骤，测试另两个含水率土样的圆锥入土深度h2，h3和含水率m2，m3。以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线，三点应在一直线上，如图2所示中A线。当三点不在一直线上时，通过高含水率的点和其余两点连成两条直线，在下沉为2 mm处查得相应的两个含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线，如图2所示中B线，当两个含水率的差值不小于2%时，应重做试验。在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17 mm所对应的含水率为液限，查得下沉深度为10 mm所对应的含水率为10 mm液限(用此液限值计算的塑性指数来定名土的类别)，查得下沉深度为2 mm所对应的含水率为塑限，取值以百分数表示，准确至0.1%。

图1 液、塑限联合测定仪

塑性指数应按下式计算:

其中，Ip为塑性指数;wL为液限，%;wp为塑限，%。

液性指数应按下式计算:

其中，IL为液性指数，计算至0.01;w为天然含水率。

图2 锥入深度与含水率关系曲线

4 检测结果

结合筛分试验和液、塑限联合试验，1号，2号孔液、塑限锥入深度与含水率关系曲线图如图3，图4所示。结合土工试验和地勘地质描述，各孔地层结构如下:

1号孔自上而下依次为:粉质粘土，层底标高 －0.45 m～0.05 m;粉土，层底标高 －1.95 m ～ －0.45 m;粉质粘土，层底标高－3.95 m～－1.95 m;粘土，此层未揭穿。2号孔自上而下依次为:粉土，层底标高 －3.80 m ～0.20 m;粉质粘土，层底标高－4.30 m ～ －3.80 m;粘土，此层未揭穿。

图3 1号孔圆锥下沉深度与含水率关系曲线

图4 2号孔圆锥下沉深度与含水率关系曲线

5 检测结论

粉土具有易液化的特性，在动荷载作用下容易产生液化。为了确保某机场土层是否含有粉土，采用界限含水率和颗粒分析法进行试验，对某机场土层进行分类定名。对存在粉土和粉质粘土等易液化土层需要进行处理。

［1］GB 50021-2001，岩土工程勘察规范(2009版)［S］.

［2］GB/T 50123-1999，土工试验方法标准［S］.