濕陷性黃土基礎(chǔ)對大型設(shè)備結(jié)構(gòu)安全影響的研究

（西安石油大學(xué),陜西 西安 710000）

濕陷性黃土基礎(chǔ)對大型設(shè)備結(jié)構(gòu)安全影響的研究

余瀏奕

（西安石油大學(xué),陜西 西安 710000）

在科技的飛速發(fā)展中，人們往往沉溺于自己技術(shù)，而忽略了濕陷性黃土所帶來的影響，稍不注意就會引起重大事故。所以在安全問題上面，我們不能有絲毫的疏忽，必須嚴(yán)謹(jǐn)對待。本文就濕陷性黃土的性質(zhì)以及對大型設(shè)備結(jié)構(gòu)的安全性的影響作出一些研究以及對其提出一些解決方法。

濕陷性黃土；大型設(shè)備；安全

一、濕陷性黃土自身的性質(zhì)分析

天然的黃土在干燥時壓縮性比較低而強(qiáng)度很高，可以作為比較好的地基。然而在其受潮之后，由于黃土的大孔間隙結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度和壓縮性均大幅度改變，土層會顯得不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)塌陷等情況，對設(shè)備或者建設(shè)造成非常大的危險性，這種地區(qū)被稱為濕陷性黃土地區(qū)。而濕陷性黃土又分為自重型濕陷性黃土和非自重型濕陷性黃土，一般對大型設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響的是非自重型濕陷性黃土。

而對黃土的研究，在幾千年前便有關(guān)于黃土的記錄，在《今古注》（崔豹）和《前漢書》（班固）中均有對黃土的記載。而在歐洲地區(qū)，對黃土的研究是從19世紀(jì)中期開始的，歐洲科學(xué)家對黃土的性質(zhì)，顏色，形成，成分進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，得出了黃土的定義：呈淺黃色，稀疏，整體有層狀但沒有層理。

而黃土受潮后在土層的重力或者自身的重力作用之下，結(jié)構(gòu)迅速被破壞，不均勻下沉明顯，強(qiáng)度也被嚴(yán)重破壞，這種特性便是黃土濕陷性。這種特性的存在使得建筑，機(jī)械，設(shè)備有非常大的危害，所以我們要對其進(jìn)行深度的研究。

在我國建國初期，對各個地方的濕陷性黃土的性質(zhì)的研究和實驗便已經(jīng)展開，并取得了一些成果：濕陷性黃土在承受的壓力的作用下，變形先由小變大，后有大變小；只有發(fā)生壓力超過濕陷開始的壓力的情況，才會有濕陷變形的發(fā)生；在實踐中掌握了確定濕陷性黃土承重力的技術(shù)，《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的出版也標(biāo)志著面對濕陷性黃土的處理方法得到了進(jìn)一步的提高；在20世紀(jì)末期，我國對濕陷性黃土的研究主要在非飽和土力學(xué)和動力學(xué)特性的理論的研究和測試，除此之外，在減濕特性和黃土增濕以及黃土地基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面也有較深的研究。

二、在濕陷性黃土地區(qū)發(fā)生不均勻沉降的原因

在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行設(shè)備的建立之前的地質(zhì)勘查工作沒有做好，沒有真正了解到濕陷性黃土的影響，對土質(zhì)，巖石的評價不夠仔細(xì)，不夠準(zhǔn)確甚至發(fā)生錯誤。缺少對該地區(qū)土質(zhì)的性質(zhì)，地下水的儲量系統(tǒng)性的綜合分析；在裝備設(shè)備之前沒有對濕陷性黃土地區(qū)作出合理的規(guī)范的設(shè)計或者僅僅依靠經(jīng)驗對待濕陷性黃土地區(qū)沒有進(jìn)行特別的對待，用對待一般土地的要求和規(guī)范套用在濕陷性黃土地區(qū)；在濕陷性黃土地區(qū)的地基建造的排水散水不夠理想，施工質(zhì)量不過關(guān)，排水坡度不過關(guān)造成積水，積的水滲入土里使?jié)裣菪渣S土的強(qiáng)度進(jìn)一步降低，造成不均勻下沉，同時使更多的水沉積，進(jìn)一步加大不均勻下沉的程度；設(shè)計時設(shè)計人員沒有認(rèn)真分析地質(zhì)勘查的報告，對濕陷性黃土的處理不夠到位，沒有按要求對濕陷性黃土作出認(rèn)真的對待，沒有考慮到土壤積水的情況發(fā)生。

三、濕陷性黃土地區(qū)建筑處理模式

在濕陷性黃土地區(qū)搭載大型設(shè)備，地基應(yīng)該具有承載能力，抵抗變形的能力（其中包括濕陷變形和壓縮變形），以及穩(wěn)定性也有一定的要求。而考慮到濕陷性黃土土地的特點(diǎn)，對地基進(jìn)行一些必要的工程方法處理，對設(shè)備的建立和安全起著至關(guān)重要的作用，一些常見的措施有：

（1）地基處理

濕陷性黃土的濕陷性有很大程度上來源于黃土的大孔結(jié)構(gòu)，如果我們能夠破壞黃土的大孔結(jié)構(gòu)，就可以很大程度的減少其濕陷性了。比較常見的地基處理方法有利用化學(xué)方法加固，預(yù)浸水和重夯土壤以及加入灰土等等。總之一切的方法都是為了破壞黃土的大孔結(jié)構(gòu)從而抑制黃土的濕陷性；防水措施，黃土受潮是形成濕陷性黃土的必要條件，防水的目的是可以消除黃土濕陷變形的外部必要條件。常見的防水措施主要在設(shè)備布置，場地防水以及散水等方便，減少雨水，生活用水生產(chǎn)用水等等的水浸濕地基。比較嚴(yán)格的防水措施對濕陷性黃土的預(yù)防極其重要，主要方法有建立嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的排水溝，以及合格的防水地面等。而其中最為有用的措施是利用管道排水和處理徹底改變地基，讓大型設(shè)備坐落在安全的人工地基上，可以確保設(shè)備的安全。建設(shè)排水能力強(qiáng)的排水管道，常見的管道為非金屬材料制作的無壓力管道，采用埋地方法，對地基壓力不高，提高管道整體的剛度；結(jié)構(gòu)措施，在以上兩項均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下，為了進(jìn)一步防止?jié)裣菪渣S土帶來的危害，可以在大型設(shè)備的設(shè)計上進(jìn)行改良，利用加強(qiáng)設(shè)備整體的強(qiáng)度剛度，預(yù)留沉降凈空等等的方法減少不均勻沉降的影響，使大型設(shè)備在很大程度上能夠適應(yīng)地基的濕陷變形。

（2）對于濕陷性黃土沉降的計算方法

對于濕陷性黃土沉降的計算的研究，許多學(xué)者都做了一些研究，提出了不少非常有價值的計算方法：

單向壓縮分層總和法是將地基劃分為幾層，分別計算每一層然后求和的方法，計算公式如下：

σZ=aip0

其中：

σz為土中豎向正應(yīng)力，Pa；

ai為圓形作用面積上均布荷載作用下附加應(yīng)力系數(shù)。

三維沉降計算法是計算三維應(yīng)力對沉降的影響，公式為：

其中：（K3）i為單維沉降轉(zhuǎn)化為三維沉降時的轉(zhuǎn)化系數(shù)；（S1）i為各土層中的單維沉降，m；mv為土的體積壓縮系數(shù)，1/ Pa；Eoi為土層變形模量，Pa；

黃土作為較為常見的分布很廣的工程地基，國家規(guī)定，濕陷系數(shù)大于0.015的黃土均為濕陷性黃土。而在濕陷性黃土上面建設(shè)石油儲罐，由于黃土地基不穩(wěn)的原因，有可能產(chǎn)生不均勻的塌陷隨之使地面產(chǎn)生各種程度上的傾斜，導(dǎo)致事故的產(chǎn)生。而過去在濕陷性黃土地基的安全性的研究僅僅是停留在抗震的方面，對設(shè)備的沉降的問題的討論與研究相對來說比較少，對設(shè)備可靠度的研究和設(shè)備的不平衡的影響的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到安全的要求。因此，對濕陷性黃土的性質(zhì)進(jìn)行分析和研究，計算關(guān)于設(shè)備的不均勻沉降所帶給設(shè)備的不安全性的研究和探索對解決各種建設(shè)問題有著極其重要的意義。

[1]魏成國,張志輝，等．濕陷性黃土充分浸水沉降計算公式的推導(dǎo)[J]．建筑結(jié)構(gòu)，2011．

[2]王梅．中國濕陷黃土的結(jié)構(gòu)性研究[D]．太原理工大學(xué),2010．

TU47

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