關(guān)于貴陽(yáng)地區(qū)紅粘土大氣影響急劇層深度的計(jì)算

李光耀

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 貴州省貴陽(yáng) 550003）

1 前言

紅粘土在貴州省境內(nèi)廣泛分布，其液限及塑限、天然含水率、孔隙比、液性指數(shù)物理指標(biāo)高，具有一定的脹縮性，并隨土層深度的增加呈現(xiàn)“上硬下軟”的特性。對(duì)于荷載不大的多層和低層建筑物，采用基礎(chǔ)淺埋的方式，利用上部硬塑和可塑狀態(tài)的紅粘土作地基持力層，具有較大的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

貴州紅粘土裂隙發(fā)育，典型的特征是失水后收縮和復(fù)浸水膨脹，不能恢復(fù)到原位，以收縮變形為主。受大氣蒸發(fā)力（氣溫變化）及降雨量影響，土體自身具有脹縮性，其膨脹量或收縮量不斷累積，超過(guò)一定數(shù)值后，對(duì)于低層建筑物的基礎(chǔ)，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物開(kāi)裂，因此，《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB50021-2001）要求建筑物基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)大于大氣影響急劇層深度。查閱很多的手冊(cè)及參考書(shū)籍，都沒(méi)有查到貴陽(yáng)區(qū)域紅粘土大氣影響急劇層的深度數(shù)值。本文依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GB50112-2013）規(guī)定，對(duì)貴陽(yáng)地區(qū)的紅粘土大氣影響急劇層的深度進(jìn)行計(jì)算，明確貴陽(yáng)地區(qū)利用硬塑和可塑狀態(tài)的紅粘土作多（低）層建筑物的地基持力層的基礎(chǔ)埋置深度，供大家參考使用。

c-全年中干燥度大于1且月平均氣溫大于0℃的月份的蒸發(fā)力與降雨量差值之總和（mm），干燥度為蒸發(fā)力與降雨量之比值。

（5）土的濕度系數(shù)（ψω）

ψω=1.152-0.726×α-0.00107×c=1.152-0.726×0.289-0.00107×23.1=0.917。

（6）根據(jù)表2大氣影響深度（m）所示，貴陽(yáng)地區(qū)大氣影響深度為3.0m。

表2 大氣影響深度（m）

（7）大氣影響急劇層深度

根據(jù)GB50112-2013第5.2.13條，貴陽(yáng)地區(qū)大氣影響急劇層深度=3.0×45%=1.35m。

2 大氣影響急劇層深度

3 紅粘土地基處理建議與措施

2.1 大氣影響深度

大氣影響深度指在大自然氣候、氣溫作用下，由降雨量、地溫、大氣蒸發(fā)力等因素引起在土體縱向方向上的膨脹、收縮量的變化的有效深度，其數(shù)值由貴陽(yáng)地區(qū)土的深層位移變形、地溫觀測(cè)、含水量觀測(cè)等資料綜合確定。

2.2 大氣影響急劇層深度

大氣影響急劇層深度為大氣影響特別顯著的深度，一般為大氣影響深度的45%。

2.3 貴陽(yáng)地區(qū)的蒸發(fā)力及降雨量

查閱規(guī)范附錄H，貴陽(yáng)地區(qū)的蒸發(fā)力及降雨量如表1所示。

從表1可知，貴陽(yáng)地區(qū)干燥度大于1的月份的蒸發(fā)力及降雨量?jī)H有1月份、2月份及3月份，其蒸發(fā)力分別為：21.0mm、25.0mm、51.8mm；其降雨量分別為：19.7mm、21.8mm、33.2mm。

2.4 濕度系數(shù)（ψω）計(jì)算

（1）全年蒸發(fā)力之和=21.0+25.0+51.8+70.3+90.9+92.7+116.9+110.1+74.4+46.7+28.1+21.1=749mm。

（2）九月至次年二月蒸發(fā)力之和=74.4+46.7+28.1+21.1+21.0+25.0=216.3mm。

（3）α=216.3/749=0.289

α-九月至次年二月蒸發(fā)力之和/全年蒸發(fā)力之和（月平均氣溫小于0℃的月份不統(tǒng)計(jì)在內(nèi)）。

（4）c=（21.0-19.7）+（25.0-21.8）+（51.8-33.2）=1.3+3.2+18.6=23.1mm。

由于紅粘土具有脹縮性，故《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB50021-2001）要求建筑物基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)大于大氣影響急劇層深度，若不滿足規(guī)范要求，建議對(duì)紅粘土地基進(jìn)行地基處理，宜符合以下原則：

（1）根據(jù)紅粘土的脹縮特性以及構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)類型因地制宜采取相應(yīng)的處理措施盡量做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

（2）保證構(gòu)造物的安全和正常使用。同一構(gòu)造物盡量不要跨越不同的地貌單元；不同土層構(gòu)造物體形應(yīng)力求簡(jiǎn)單不要局部突出或拐彎過(guò)多。

（3）若基礎(chǔ)埋深較深，可選用樁基礎(chǔ)，一般而言，基礎(chǔ)埋深不應(yīng)小于當(dāng)?shù)丶t粘土的風(fēng)化深度，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)面積或采用加大基礎(chǔ)埋深來(lái)提高承載力，且基礎(chǔ)底面采用不透水材料進(jìn)行換填或封閉，或盡量增大基底壓力，減少脹縮性，避免建筑物產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象。

（4）地裂是紅粘土地區(qū)的一種特有的現(xiàn)象。地裂發(fā)育規(guī)模大小不等，長(zhǎng)度從數(shù)米至數(shù)百米，深度從數(shù)厘米到數(shù)米，在其上的地面建筑全部產(chǎn)生破壞現(xiàn)象。對(duì)于地裂發(fā)育的地段，應(yīng)避免采用紅粘土作地基持力層，修建建筑物。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用硬塑、可塑狀態(tài)紅粘土做天然地基持力層，減少軟弱下臥層的基底壓力而言，建筑物基礎(chǔ)埋深宜淺埋；但考慮大氣降雨、蒸發(fā)力等因素影響下，紅粘土地基會(huì)產(chǎn)生脹縮性，基礎(chǔ)埋深大于大氣影響急劇層深度。本文計(jì)算貴陽(yáng)地區(qū)大氣影響急劇層深度為1.35m。若地面下1.35m內(nèi)有巖土組合地基，且?guī)r土分界面厚度差異性較大，紅粘土狀態(tài)厚度分布不均勻，建筑物基礎(chǔ)在大氣降水及大氣蒸發(fā)的作用下，易產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象，為避免此現(xiàn)象產(chǎn)生，必須對(duì)紅粘土地基采取相應(yīng)的地基處理措施與建議，供大家參考交流。

表1 貴陽(yáng)地區(qū)的蒸發(fā)力及降雨量（mm）