淺談濕陷性黃土的濕陷機(jī)理與地基處理

江美英　李成

【摘 要】通過(guò)對(duì)陜西楊凌Q3黃土進(jìn)行的濕陷性試驗(yàn)，提出了濕陷系數(shù)與壓力、含水量的關(guān)系：黃土濕陷系數(shù)隨著壓力的增加而增大。當(dāng)壓力增加到一定數(shù)值時(shí)，濕陷達(dá)到最大值，其后隨壓力的增加開(kāi)始逐漸減?。煌粔毫ο?，含水量越低，相應(yīng)的濕陷系數(shù)越大。工程中應(yīng)針對(duì)不同自然條件和工況下的濕陷性黃土地基的自身特點(diǎn)，采取“因地制宜” 處理原則，以相應(yīng)措施對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；濕陷系數(shù)；濕陷性評(píng)價(jià)；地基處理

0 引言

黃土在我國(guó)西北及華北地區(qū)分布廣泛，其大孔隙結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)致其在浸濕后易產(chǎn)生濕陷。這種現(xiàn)象是指黃土一定壓力作用下，經(jīng)水浸濕，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞，加固粘聚力消失，從而導(dǎo)致土體產(chǎn)生顯著附加下沉、變形及土體強(qiáng)度迅速下降。它具有不連續(xù)性、突發(fā)性、不可逆性，且對(duì)土體結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化十分敏感[1]。本文對(duì)陜西楊凌Q3黃土進(jìn)行了濕陷性試驗(yàn)，深入研究了黃土濕陷機(jī)理，并提出了地基處理措施。

1 黃土濕陷性試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)所用黃土取自陜西楊凌渭河二級(jí)階地，取土深度2m，屬Q(mào)3黃土。烘干法測(cè)得其天然含水量為18.7%，干密度為1.27g/cm3。黃土土料比重2.71，液限30.5%。塑限18.6%，屬低液限黏土。

1.2 濕陷系數(shù)[2][3]

采用濕陷系數(shù)研究黃土的濕陷性，根據(jù)壓縮試驗(yàn)資料，采用雙線法得出不同地區(qū)黃土分別在不同含水量下的濕陷系數(shù)，其公式如下：

？啄s=（hp-hp'）/ho

式中 hp—在一定壓力作用下，保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的試樣下沉穩(wěn)定后的高度（㎜）

hp—上述加壓穩(wěn)定后的試樣，經(jīng)過(guò)浸水（飽和）作用所產(chǎn)生的附加下沉穩(wěn)定后的高度（㎜）

ho—試樣的初始高度（㎜）

1.3 濕陷性黃土的評(píng)價(jià)指標(biāo)[2]

通過(guò)濕陷系數(shù)？啄s可得出土層由于浸水在規(guī)定壓力作用下產(chǎn)生的濕陷量。工程上黃土濕陷程度、濕陷等級(jí)均可按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）的規(guī)定進(jìn)行判定。根據(jù)場(chǎng)地的濕陷類型以及地基濕陷等級(jí)，可提出相應(yīng)的地基處理措施。但是在黃土地區(qū)修建工程應(yīng)優(yōu)先考慮選用非濕陷黃土地基，假如建筑工程地基土已規(guī)劃在了濕陷性黃土上，應(yīng)盡量選用非自重濕陷性黃土地基。

1.4 濕陷系數(shù)與壓力的關(guān)系曲線

本文取不同含水量的原狀及重塑黃土試樣，研究其在不同壓力下濕陷系數(shù)的變化規(guī)律，具體分析如下：

（1）黃土濕陷系數(shù)是隨著壓力的增加而增大。當(dāng)壓力增加到一定數(shù)值時(shí)，濕陷達(dá)到最大值，其后隨壓力的增加開(kāi)始逐漸減小，只有壓力剛好等于峰值濕陷系數(shù)的壓力時(shí)，土樣的濕陷作用才發(fā)揮得最充分，濕陷系數(shù)才最大。

（2）當(dāng)含水量在5%左右時(shí)具有較大的濕陷系數(shù)，當(dāng)含水量升到12%左右時(shí)，相應(yīng)的濕陷系數(shù)有明顯的降低；含水量繼續(xù)增加時(shí)，相應(yīng)的濕陷系數(shù)緩慢降低。

（3）同一壓力下，含水量越低，相應(yīng)的濕陷系數(shù)越大；而初始含水量越接近飽和含水量，相應(yīng)的濕陷系數(shù)也越低。

綜上，只有當(dāng)?shù)鼗軌毫Τ^(guò)黃土的濕陷初始?jí)毫r(shí)，在浸水條件下才可能會(huì)產(chǎn)生濕陷系數(shù)不小于0.015的濕陷變形。因此在工程建設(shè)中應(yīng)計(jì)算出合適的地基壓力，盡量使壓力小于濕陷初始?jí)毫蛘叽笥跐裣葑罡邏毫Γ趴赡軠p少黃土濕陷對(duì)工程的影響。研究表明黃土濕陷性是隨著土壤深度的增加而濕陷性逐漸降低，深度越大，濕陷性反應(yīng)越小，其建設(shè)工程的性質(zhì)也就越好；黃土間孔隙比例越大，其濕陷性越嚴(yán)重，且初始孔隙比與濕陷等級(jí)有隨著深度增加而濕陷減少的趨勢(shì)[3]。

2 濕陷性黃土地基預(yù)防與處理

2.1 黃土濕陷性預(yù)防

建筑場(chǎng)地積水，往往是地基濕陷事故發(fā)生的重要因素。除將建筑物周圍地面做成排水坡度外，建筑物還應(yīng)采取一定的防水及結(jié)構(gòu)措施。黃土的含水量越高，其濕陷性越小。因此，在低含水量時(shí)黃土發(fā)生濕陷性破壞的機(jī)率越大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意黃土場(chǎng)地的整體規(guī)劃，分基本防水、撿漏防水及嚴(yán)格防水三個(gè)級(jí)別，將水的排與隔真正做到位。

2.2 濕陷地基處理

在勘察階段，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)采取原狀土樣進(jìn)行濕陷試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)全方位分析后，選擇出最優(yōu)最經(jīng)濟(jì)最合理的處理方法。常見(jiàn)的濕陷地基處理方法列舉如下：

（1）換填墊層法。該法適用于地下水位以上，可局部或整片處理。

（2）強(qiáng)夯法。該法適用于地下水位以上，飽和度不大于60%的濕陷性黃土，可局部或整片處理。

（3）預(yù)浸水法。其主要是與其他方法相結(jié)合進(jìn)行。該法能消除地面下6m以下濕陷性黃土層的全部濕陷。但要求水源應(yīng)充足，防止浸水危害等不良影響。

（4）擠密法。該法適用于地下水位以上且飽和度小于等于65%的濕陷性黃土，處理厚度在5～15m之間。

（5）其他方法。對(duì)于對(duì)變形和強(qiáng)度等要求較高的建筑或設(shè)備基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)亦是常見(jiàn)的處理濕陷地基的措施。應(yīng)注意的是：為了提高樁基的豎向承載力，在自重濕陷性場(chǎng)地，宜采取較小樁側(cè)負(fù)摩擦力的措施；在施工過(guò)程中，嚴(yán)防地表水或雨水流入樁孔內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)濕陷性黃土的濕陷機(jī)理及濕陷性進(jìn)行概述，并對(duì)濕陷性黃土地基的常用處理措施進(jìn)行探討。目前處理濕陷性黃土地基的方法種類較多，在選擇時(shí)要注意各個(gè)方法的具體要求，以及可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，以適宜措施對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馮連昌，鄭晏武.中國(guó)濕陷性黃土[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1980.

[2]《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2004），北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[3]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編寫(xiě)委員會(huì)，工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[4]朱元青，陳正漢.研究黃土濕陷性的新方法[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30（4）：524—528.endprint