沙漠地区风积沙填筑材料特性研究
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摘要：本文结合沙漠地区修建高等级公路而各类筑路材料极为缺乏的实际，依托二连浩特至赛汉塔拉一级公路工程，针对沙漠地区丰富的风积沙进行研究，系统掌握了作为路基填筑材料的风积沙力学及工程特性，为沙漠地区和缺少砂石材料地区就地取材修筑高等级公路，提供一个可供借鉴参考的样本。
关键词：沙漠 风积沙 材料 特性
0 引言
我国是一个多沙漠的国家，在沙漠地区修建高等级公路，各类筑路材料极为缺乏，特别是路基土石方，同时由于沙漠地带特殊的气候、地质状况，使得沙漠公路的施工比一般气候、地质条件下的公路施工难度要大的多。
为了研究和认识沙漠的力学特性，积极探索沙漠地区的路基施工技术，依托内蒙古二河国道主干线二连浩特至赛汉塔拉一级公路工程，针对沙漠地区丰富的风积沙进行研究，旨在为沙漠公路的施工提供可靠的理论根据，为沙漠地区和缺少砂石材料地区就地取材修筑高等级公路，提供一个可供借鉴参考的样本
1 沙漠的自然特征和物理性质
内蒙古二河国道主干线二连浩特至赛汉塔拉一级公路地处内蒙古高原中部，阴山山脉以北的层状高原区。所经地区地势较为平坦，由西南向东北缓缓倾斜，基本轮廓奠定于第四纪延续到三迭纪、白垩纪。路线穿越植被稀少，砂化严重的沙漠边缘，部分路段有零星洼地，季节性积水。
路线所经地区与一般沙漠区有着共同的特点，气候干旱，昼夜温差大，热量充沛，风沙频繁，植被稀少，风沙日占全年总天数的40％左右，其中3～6月份风沙日高达全月的12日以上。日照持续时间长，地表几乎完露。据观测数据资料统计，典型的沙漠气象要素如下：
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本施工地段沿线土质以风积沙、砂砾土以及淡栗钙土为主，风积沙质地均匀在全线无明显差异，其粘度组成为粉土质细砂或极细砂。风积沙强度高且稳定水稳性好。试验结果表明风积沙塑性指数为0，是较好的路基压实材料。
2 沙漠地区的风积沙特性
风积沙类同于细沙，塑性低、饱水性差、颗粒间的粘结力小、渗水性好、易流失水份。自然状态下的风积沙松散，含水量小，易受风蚀，施工较困难，不易控制施工质量。为保证路基填筑的施工质量，在正式施工开始前必须对各项指标进行试验和分析，以便确定针对性的技术措施。
2.1 风积沙力学特性的分析
①风积沙的组成颗粒很细，表面积很大，风积沙的颗粒粒径均在2mm以下。一般情况下，在风力分选作用下，沙漠边缘的颗粒粒径大于沙漠腹地，沙丘迎风面的颗粒大于背风面。天然状态下不同地层的砂基本相近,各项物理、力学性指标变化不大。按土工试验规程（SL237－1999），北部为级配不良砂（SP），中部、南部砂为含细粒土砂（SF），见下表：
沙漠风积砂不同位置颗粒粒径情况
（注：位置划分：北部段0～3.8km，中部段3.8～32km，南部段32～60km）
A.颗粒组成分析
根据工程实际需要，对中南部取土料场原材料进行筛分试验，风积沙颗粒的粒径均在2mm以下，级配不良，见下表。
风积沙的颗粒组成分析表
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由筛分结果可以看出，风积沙颗粒粒径较均匀，组成类似于细沙土，试验检测出颗粒平均粒径在0.05～1.25mm左右，级配不良。根据规范及设计要求，高等公路填料的粒径要求在10cm以下，因此风积沙填料的最大粒径是符合要求的。
B.强度分析
通过现场取样分析，风积沙的强度指标是满足要求的。风积沙填料承载比（CBR）试验结果如下：压实度90％、93％、96％，承载比的实测值分别为9.5％、16.8％、19.7％，相应的规范规定值为≥3.0％、≥4.0％、≥8.0％。由此可见，满足路基填料最小强度要求。
②不均匀系数很小，粒径较为单一，级配差，内摩擦角在290～380之间松散性很强，不易形成整体，成型后的抗剪性能也较差。
③粉粘粒(
④化学成分主要以石英为主含有长石、云母石等。其中SiO2约占65％左右，Al2O3约占10％左右，CaO约占8％左右，其它成分很少，砂中盐分含量较小，总盐平均在0.06％一0.2％之间，为非盐渍土。
2.2 风积沙工程特性的分析
2.2.1 击实特性
标准击实表
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本段填料的击实数据采用重型击实标准试验取得。根据多次试验数据表明，风积沙填料的最大干密度在1.82～1.89g/cm3之间，最佳含水量在7％～11％之间，由三次平行的标准击实曲线得出得出最佳含水量为8.8％，最大干密度1.89g/cm3。其结果见上表和曲线图。
试验表明:风积沙的击实规律表现为在接近饱和含水处(天然含水量7％～11％左右)时会出现个峰值。曲线呈凸型，证明风积沙具有饱水压实的特性。
2.2.2 振动压实的特性
①研究资料表明，风积沙的振动压实频率与砂的密实度、含水量和厚度有关，一般在25～55Hz之间。风积沙的压缩特性表明其密度变化范围不大，幅度为0.38g/cm3，变化率为22％，说明由松散状态到态度状态压实过程较短。
②风积沙具有沉降量小（
3 结束语
经过对沙漠地区筑路材料风积沙的研究，系统掌握了风积沙的力学及工程特性，在二连浩特至赛汉塔拉一级公路施工，我们严格施工过程控制，施工的全部风积沙路基，经检测全部合格。较好的保证了工程质量。