濕陷性黃土分析與處理方法

■　楊文鵬

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院新疆烏魯木齊830091）

濕陷性黃土分析與處理方法

■楊文鵬

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院新疆烏魯木齊830091）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，促使了各種水利水電工程施工項(xiàng)目的明顯增加。因此，在目前的社會(huì)發(fā)展中，提高水利工程施工技術(shù)和施工效率至關(guān)重要，但是在施工的過(guò)程中由于受到施工規(guī)模、施工效率和施工質(zhì)量的影響，使得一些工程項(xiàng)目在施工中不得不選取各種復(fù)雜的地基來(lái)進(jìn)行施工，以濕陷性黃土為主的復(fù)雜地基條件也逐步受到人們的關(guān)注與重視。本文就濕陷性黃土地基問(wèn)題進(jìn)行分析，就起處理方法進(jìn)行相關(guān)探討。

黃土濕陷性處理方法

1　黃土濕陷的主要特征

黃土的濕陷變形是一種較特殊的塑性變形，黃土內(nèi)有肉眼可見(jiàn)的大孔隙、具有垂直孔性、遇水浸入可溶鹽溶解結(jié)構(gòu)迅速破壞，強(qiáng)度也隨之降低而發(fā)生顯著下沉現(xiàn)象，就是黃土獨(dú)特的濕陷性?它的特殊性不僅表現(xiàn)在它是力與水共同作用的結(jié)果，還表現(xiàn)在它密切依賴于幾何應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力歷史與濕度狀態(tài)、增濕水平和增濕歷史等。大量試驗(yàn)結(jié)果及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：濕陷性黃上的濕陷變形具有突變性、非連續(xù)性和不可逆性三大特征。眾所周知，與常規(guī)室內(nèi)試驗(yàn)相比，載荷試驗(yàn)更費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。人們想通過(guò)濕陷系數(shù)與黃土的物理性質(zhì)的相關(guān)性得到地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式，以便能更方便而準(zhǔn)確地獲取工程建設(shè)場(chǎng)地所含黃土的濕陷系數(shù)。

2　黃土濕陷的原因和機(jī)理

對(duì)黃土濕陷的原因和機(jī)理的認(rèn)識(shí)存在多種不同的論點(diǎn)，總體上可歸納為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因指的是黃土本身的物質(zhì)成分和其內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)；外因則是水和外在的壓力作用所影響。黃土濕陷性產(chǎn)生的原因主要是由于結(jié)構(gòu)上的欠壓密狀態(tài)；干旱或半干旱氣候條件導(dǎo)致的含水量較低，且隨著水分蒸發(fā)，導(dǎo)致鹽類析出、溶解、凝結(jié)作用等。不難理解，含水量和孔隙比對(duì)于濕陷性具有較大的影響，而黃土所含的各種鹽類及礦物質(zhì)的含量對(duì)黃土濕陷性也具有較大的影響，一般以干密度來(lái)對(duì)其進(jìn)行考量。眾所周知，濕陷性黃土具有濕陷起始?jí)毫Γ簿褪钦f(shuō)黃土的顆粒間的粘聚力與濕陷系數(shù)的大小具有較大的相關(guān)性，以壓縮模量考查黃土的強(qiáng)度。所以黃土的濕陷系數(shù)與其含水量、干密度、孔隙比和壓縮模量具有較好的相關(guān)性。

3　濕陷性黃土地基的幾種處理方法

在我國(guó)有幾十年的對(duì)濕陷性黃土處理研究和實(shí)踐中，總結(jié)出了許多的處理方法，按照處理濕陷性地基的思路不同，主要可歸納為以下3類。

3.1消除地基黃土的濕陷性

常用的方法包括換土墊層法、擠密樁法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法等。其中換土法包括灰土墊層和素土墊層，其優(yōu)點(diǎn)是回填土的孔隙小，密實(shí)度大，壓縮變形小；缺點(diǎn)是處理深度較小，一般只能消除1～3米以內(nèi)黃土的濕陷性。擠密樁法是指在地基土體中‘?dāng)D’入適量的吸水弱膨脹性材料，從而使得地基土體變得更加密實(shí)。其優(yōu)點(diǎn)是可以處理任意厚度的濕陷性黃土，但考慮到可操作性和成本，一般處理深度為5～15米，缺點(diǎn)是擠密樁工藝比較復(fù)雜，且在地基土含水率小時(shí)需進(jìn)行預(yù)浸水處理，綜合成本較高。重錘夯實(shí)法可以在1.5米左右的厚度內(nèi)有效的清除黃土的濕陷性，降低壓縮性，并且可以形成一層弱透水層，有效的減少地表水向下入滲，應(yīng)注意的是強(qiáng)夯應(yīng)在適宜的含水量條件下進(jìn)行，否則處理效果會(huì)大打折扣。強(qiáng)夯法和重錘夯實(shí)法的作用原理一樣，只是每次的擊實(shí)能更大，故擊實(shí)深度更深，常用于工程場(chǎng)地的整片處理，夯點(diǎn)布置的合理對(duì)夯實(shí)效果影響較大。在地基處理時(shí)，可能同時(shí)應(yīng)用以上的幾種處理方法，從而尋求更好的安全經(jīng)濟(jì)效果。

3.2建（購(gòu)）筑物穿過(guò)黃土層

把建（購(gòu)）筑物的荷載通過(guò)一定的中間結(jié)構(gòu)直接傳遞在黃土下部的基巖或承載力較好的老土層上，從而使得建（購(gòu)）筑物不受中間濕陷性黃土不均勻沉降的影響，間接的消除了地基黃土的濕陷性。傳遞的荷載的中間結(jié)構(gòu)一般為樁基，尤以灌注樁多見(jiàn)，工程中應(yīng)用的樁基按照受力方式的不同分為兩類，一類為端承樁，另一類為摩擦樁，端承樁在樁長(zhǎng)選擇時(shí)主要考慮黃土層的厚度，其長(zhǎng)度必須與黃土層厚度相同，否則短了則樁端無(wú)法落在基巖上，長(zhǎng)了則要鑿進(jìn)基巖；而摩擦樁的長(zhǎng)度相對(duì)比較靈活，可以結(jié)合樁身材料、斷面面積及形狀等選擇。

3.3防止地表水滲入地基

該方法的核心就是做好建（購(gòu)）筑物基礎(chǔ)的隔水層，使得地表水無(wú)法滲入地基土體，從而使黃土不發(fā)生濕陷，常見(jiàn)的隔水材料包括油氈、灰土、各種PE和PVC膜材料等。由于防滲不可能做到完全制止入滲，加之防滲材料的老化，該方法的處理效果相對(duì)較差，一般不用于重大建設(shè)工程，如：橋梁，高層建筑，各類形象工程等而在渠道，游泳池等對(duì)變形要求不高，荷載也較小的工程中應(yīng)用廣泛。

3.4多中處理方法的組合應(yīng)用

上述各種處理方法各有優(yōu)缺，在工程實(shí)踐往往把他們中的幾種處理方法同時(shí)應(yīng)用到某一個(gè)工程項(xiàng)目上，以期取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到更好的治理效果。如先強(qiáng)夯再在上面做一層灰土層，或碎石層，就是強(qiáng)夯法和換土墊層法的組合；再如，對(duì)一些降雨量大，地下水位較高的地方先做換土墊層，然后在墊層上鋪設(shè)防水材料，便是換土墊層法和防滲法的組合；還有先在地基土體里打入碎石擠密樁或灰土樁，然后再樁間土中擠入膠結(jié)劑和膨脹劑，形成復(fù)合地基等等。總之，視具體工程情況，將一種或幾種處理方法一起應(yīng)用與同一工程的地基處理往往能夠取得更好的治理效果。

4　結(jié)論

黃土濕陷是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過(guò)程，受多種因素制約濕陷性黃土地基的處理對(duì)于工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性都有較大的影響。正確評(píng)價(jià)黃土的濕陷性具有較大的難度，而處理黃土濕陷性的方法又有很多，黃土的干密度、含水率、孔隙比等，這些物理指標(biāo)數(shù)值穩(wěn)定，易于測(cè)定，誤差小，而黃土的濕陷系數(shù)卻隨試驗(yàn)條件和測(cè)試技術(shù)的差異而不同，變化幅度較大，易影響評(píng)價(jià)的精度。因此，根據(jù)對(duì)黃土濕陷性本質(zhì)的認(rèn)識(shí)及工程實(shí)際研究分析，探索濕陷系數(shù)與黃土物理指標(biāo)間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)濕陷系數(shù)作出預(yù)測(cè)，可以在一定程度上減小試驗(yàn)工作量，簡(jiǎn)化地基濕陷性評(píng)價(jià)方法，對(duì)綜合評(píng)價(jià)場(chǎng)地的濕陷性具有較大的實(shí)際意義

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S27[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-406-2