論洛川黃土工程性質與地基處理

文/ 張志猛 長安大學地質工程與測繪學院 陜西西安　710021

論洛川黃土工程性質與地基處理

文/ 張志猛 長安大學地質工程與測繪學院 陜西西安710021

黃土形成的最主要原因是氣候干旱，其主要分布于大陸地區氣候干燥的中緯度地帶。洛川黃土是我國典型的黃土分布區，范圍廣，厚度大；濕陷性是洛川黃土的最主要的工程性質，了解洛川黃土的工程性質是對其進行地基處理的前提，對于該地區的工程設計與建設，維護人的生命與財產的安全具有十分重要的意義。

黃土；濕陷性；工程性質；地基處理

一、引言

黃土指的是在干燥氣候條件下形成的多孔性具有柱狀節理的黃色粉性土，一般分為淺黃、灰黃與黃褐色。黃土的分布范圍十分廣泛，主要位于世界大陸氣候干旱的中緯度地區。我國是世界上黃土面積最廣、厚度最大的國家，地形發展也相當完善，有著世界上規模最大的黃土高原與黃土平原。

二、黃土的特性概述

黃土的特性主要有以下幾個方面：1.多孔性。黃土又被稱為大孔土，由于黃土主要是由極小的粉狀顆粒所組成，又位于氣候干旱的地區，所以彼此結合的不太緊密，容易形成孔隙和空洞。2.垂直節理發育。這是典型黃土所具有的普遍而特殊的性質，主要是黃土在堆積加厚的過程中受到重力作用的結果。3.層理不明顯。黃土的組成物質主要是塵土質物質，它在慢慢堆積的過程中，形成非常薄的層理，所以用肉眼觀察不明顯。4.透水性較強。這是黃土的多孔性和垂直節理發育的特征決定的。5.濕陷性。黃土濕陷的原因多種多樣，要綜合考慮其本身性質與外在環境，了解其濕陷原因才能更好地進行工程建設。

我國黃土的主要分布地區之一是陜西的中部和北部，洛川縣隸屬陜西省延安市，洛川黃土是我國典型的黃土分布區，擁有洛川黃土國家地質公園這一著名旅游景點。

洛川黃土的工程特性主要表現為以下幾點：第一，洛川黃土的濕陷系數隨著土樣重度的增加而降低；第二，洛川黃土的濕陷類型表現為土層越深，濕陷性越輕微，土層越淺，濕陷性越強烈；第三，從濕陷敏感度的角度來說，洛川黃土的濕陷敏感性較強；第四，按濕陷等級進行劃分，洛川黃土屬于濕陷嚴重地區。

究竟洛川黃土的濕陷性為何如此嚴重，我們要綜合分析其內部和外部原因。洛川黃土濕陷性的內因主要在于孔隙多，透水性強，因此很容易被水浸入，從而導致其內部結構被破壞，失去穩定性。其外部原因主要在于氣候的作用，尤其是風化和降雨的活動，經過風化的作用，黃土呈顆粒狀堆積，彼此間結合的緊密度降低，再加上降雨，就極易發生沉陷。

三、黃土工程方法概述

鑒于洛川黃土濕陷性的工程特性和其產生的危害，在進行工程建設前，必須綜合考慮不同的地基土質和周邊環境，因地制宜，采取合適的方式對地基進行處理，以加強其承重能力。主要有以下幾種方法：

（一）換土墊層法

該方法主要適用于土層淺的地區，針對土質較軟或土質不均的現狀，具體操作方法是將這些軟土和不均勻的土挖去后，填上那些強度和密度都比較高并且受水影響程度低的材料，形成墊層。這些材料主要包括碎石、礦渣、粉煤灰等。該方法的優點在于可以節約成本，省時省力，屬于處理淺層地基的一種比較經濟實用的方法。

（二）夯實法

這種方法需要借助一定的機器，通常為重錘，將重錘升到一定高度，通過其自由落體運動，對地面進行捶打，以減小黃土顆粒間的孔隙，加強土層的密度，提升地基的承重力。這種方法的優點在于主要借助設備進行，可以節約勞動力成本；原理簡單，易操作，進程快，并且效果顯著。相比較而言也是一種十分簡便的方法。

（三）預浸水法

該方法是根據黃土濕陷性的原理而產生的，由于黃土的濕陷性是由于多孔的黃土經過水的浸潤而造成的下沉，預浸水法實際上蘊含一種“先破后立”的思想。先將大量的水浸入黃土，待其完全濕陷后再采用其他方法進行處理。其好處在于先讓黃土達到濕陷的最高程度，免去了后續進程對黃土濕陷的擔憂，是一種充滿創新的方法。

（四）粉噴樁法

此種方法主要是利用土和固化劑間所產生的種種物理和化學反應，使得土和固化劑相互融合，從而結合為一個整體。在土和固化劑的雙重作用下，減少黃土的孔隙度，增加其密度，減少水的浸潤作用，增強地基的承載力。

（五）擠密法

擠密法是指采用沉管、沖擊和爆破等擠土成孔，然后采用素土、灰土、粉煤灰等材料進行填實，形成土樁。它有很多種擠密方式，主要是根據材料的不同進行分類。擠密法通過擠孔使得原來的土層經過壓力作用變得嚴實，再加上用材料將擠出的孔填實，形成樁。在樁和原來的土層的共同作用下，地基會變得夯實，從而達到工程預定的標準。

四、洛川黃土的地基處理

鑒于洛川地區的建筑主要為居民樓，大體可以分為高、中、低層三類。對于高層居民樓，由于洛川地區黃土濕陷嚴重，自重濕陷量大，因此要處理基層以下的全部濕陷土層，再加上濕陷土層厚，因此宜采用素土擠密樁和鋼筋混凝土擠密樁進行復合地基處理。對于中層居民樓，要進行部分濕陷量的消除，并且由于洛川黃土的自重濕陷性，對于濕陷量的處理不應小于濕陷土層厚度的三分之二，宜采用碎石，灰土等混合材料擠密樁法。對于低層居民建筑，由于低層建筑的壓力相對較小，因此對于地基處理的厚度要求相對較低，宜進行整片處理，適合換土墊層法，既經濟又方便。

總結：

隨著我國經濟的飛速發展，中西部各項建設的腳步也在加快，對于像洛川縣這種黃土遍布的地區，工程設計與施工的難度相當之大，如果不事先對其進行地基處理，很多工程便無法著手進行，對當地的發展形成阻礙。因此，我們首先要對黃土形成一個基本的認識，了解黃土的成因和特征，再通過對洛川黃土的針對性研究，發現它的工程特性——濕陷性，分析其原理和成因，最后根據洛川黃土的工程特性，針對不同的土層性質進行不同方法的地基處理，以此保障工程施工的進行和安全性。

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