淺談濕陷性黃土的濕陷機理與地基處理

2017-11-21 15:53:47江美英李成

科技視界 2017年21期

江美英　李成

【摘要】通過對陜西楊凌Q3黃土進行的濕陷性試驗，提出了濕陷系數與壓力、含水量的關系：黃土濕陷系數隨著壓力的增加而增大。當壓力增加到一定數值時，濕陷達到最大值，其后隨壓力的增加開始逐漸減??；同一壓力下，含水量越低，相應的濕陷系數越大。工程中應針對不同自然條件和工況下的濕陷性黃土地基的自身特點，采取“因地制宜” 處理原則，以相應措施對濕陷性黃土地基進行處理。

【關鍵詞】濕陷性黃土；濕陷系數；濕陷性評價；地基處理

0 引言

黃土在我國西北及華北地區分布廣泛，其大孔隙結構直接導致其在浸濕后易產生濕陷。這種現象是指黃土一定壓力作用下，經水浸濕，土體結構迅速破壞，加固粘聚力消失，從而導致土體產生顯著附加下沉、變形及土體強度迅速下降。它具有不連續性、突發性、不可逆性，且對土體結構參數的變化十分敏感[1]。本文對陜西楊凌Q3黃土進行了濕陷性試驗，深入研究了黃土濕陷機理，并提出了地基處理措施。

1 黃土濕陷性試驗

1.1 試驗準備

試驗所用黃土取自陜西楊凌渭河二級階地，取土深度2m，屬Q3黃土。烘干法測得其天然含水量為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[2][3]

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

？啄s=（hp-hp'）/ho

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

hp—上述加壓穩定后的試樣，經過浸水（飽和）作用所產生的附加下沉穩定后的高度（㎜）

ho—試樣的初始高度（㎜）

1.3 濕陷性黃土的評價指標[2]

通過濕陷系數？啄s可得出土層由于浸水在規定壓力作用下產生的濕陷量。工程上黃土濕陷程度、濕陷等級均可按照《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004）的規定進行判定。根據場地的濕陷類型以及地基濕陷等級，可提出相應的地基處理措施。但是在黃土地區修建工程應優先考慮選用非濕陷黃土地基，假如建筑工程地基土已規劃在了濕陷性黃土上，應盡量選用非自重濕陷性黃土地基。

1.4 濕陷系數與壓力的關系曲線

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的變化規律，具體分析如下：

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

（2）當含水量在5%左右時具有較大的濕陷系數，當含水量升到12%左右時，相應的濕陷系數有明顯的降低；含水量繼續增加時，相應的濕陷系數緩慢降低。

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

綜上，只有當地基所受壓力超過黃土的濕陷初始壓力時，在浸水條件下才可能會產生濕陷系數不小于0.015的濕陷變形。因此在工程建設中應計算出合適的地基壓力，盡量使壓力小于濕陷初始壓力或者大于濕陷最高壓力，才可能減少黃土濕陷對工程的影響。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，濕陷性反應越小，其建設工程的性質也就越好；黃土間孔隙比例越大，其濕陷性越嚴重，且初始孔隙比與濕陷等級有隨著深度增加而濕陷減少的趨勢[3]。

2 濕陷性黃土地基預防與處理

2.1 黃土濕陷性預防

建筑場地積水，往往是地基濕陷事故發生的重要因素。除將建筑物周圍地面做成排水坡度外，建筑物還應采取一定的防水及結構措施。黃土的含水量越高，其濕陷性越小。因此，在低含水量時黃土發生濕陷性破壞的機率越大。設計時應注意黃土場地的整體規劃，分基本防水、撿漏防水及嚴格防水三個級別，將水的排與隔真正做到位。

2.2 濕陷地基處理

在勘察階段，應現場采取原狀土樣進行濕陷試驗。經過全方位分析后，選擇出最優最經濟最合理的處理方法。常見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）預浸水法。其主要是與其他方法相結合進行。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。對于對變形和強度等要求較高的建筑或設備基礎，樁基礎亦是常見的處理濕陷地基的措施。應注意的是：為了提高樁基的豎向承載力，在自重濕陷性場地，宜采取較小樁側負摩擦力的措施；在施工過程中，嚴防地表水或雨水流入樁孔內。

3 結語

本文對濕陷性黃土的濕陷機理及濕陷性進行概述，并對濕陷性黃土地基的常用處理措施進行探討。目前處理濕陷性黃土地基的方法種類較多，在選擇時要注意各個方法的具體要求，以及可能出現的各種問題，以適宜措施對濕陷性黃土地基進行處理。