關于貴陽地區紅粘土大氣影響急劇層深度的計算

李光耀

（貴州省建筑設計研究院有限責任公司 貴州省貴陽 550003）

1 前言

紅粘土在貴州省境內廣泛分布，其液限及塑限、天然含水率、孔隙比、液性指數物理指標高，具有一定的脹縮性，并隨土層深度的增加呈現“上硬下軟”的特性。對于荷載不大的多層和低層建筑物，采用基礎淺埋的方式，利用上部硬塑和可塑狀態的紅粘土作地基持力層，具有較大的經濟利用價值。

貴州紅粘土裂隙發育，典型的特征是失水后收縮和復浸水膨脹，不能恢復到原位，以收縮變形為主。受大氣蒸發力（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，超過一定數值后，對于低層建筑物的基礎，產生不均勻沉降，導致建筑物開裂，因此，《巖土工程勘察規范（2009版）》（GB50021-2001）要求建筑物基礎埋置深度應大于大氣影響急劇層深度。查閱很多的手冊及參考書籍，都沒有查到貴陽區域紅粘土大氣影響急劇層的深度數值。本文依據國家標準《膨脹土地區建筑技術規范》（GB50112-2013）規定，對貴陽地區的紅粘土大氣影響急劇層的深度進行計算，明確貴陽地區利用硬塑和可塑狀態的紅粘土作多（低）層建筑物的地基持力層的基礎埋置深度，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℃的月份的蒸發力與降雨量差值之總和（mm），干燥度為蒸發力與降雨量之比值。

（5）土的濕度系數（ψω）

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

（6）根據表2大氣影響深度（m）所示，貴陽地區大氣影響深度為3.0m。

表2 大氣影響深度（m）

（7）大氣影響急劇層深度

根據GB50112-2013第5.2.13條，貴陽地區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，其數值由貴陽地區土的深層位移變形、地溫觀測、含水量觀測等資料綜合確定。

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 貴陽地區的蒸發力及降雨量

查閱規范附錄H，貴陽地區的蒸發力及降雨量如表1所示。

從表1可知，貴陽地區干燥度大于1的月份的蒸發力及降雨量僅有1月份、2月份及3月份，其蒸發力分別為：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（ψω）計算

（1）全年蒸發力之和=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力之和/全年蒸發力之和（月平均氣溫小于0℃的月份不統計在內）。

（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《巖土工程勘察規范（2009版）》（GB50021-2001）要求建筑物基礎埋置深度應大于大氣影響急劇層深度，若不滿足規范要求，建議對紅粘土地基進行地基處理，宜符合以下原則：

（1）根據紅粘土的脹縮特性以及構造物的結構類型因地制宜采取相應的處理措施盡量做到技術先進、經濟合理。

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

（3）若基礎埋深較深，可選用樁基礎，一般而言，基礎埋深不應小于當地紅粘土的風化深度，采用擴大基礎面積或采用加大基礎埋深來提高承載力，且基礎底面采用不透水材料進行換填或封閉，或盡量增大基底壓力，減少脹縮性，避免建筑物產生不均勻沉降現象。

（4）地裂是紅粘土地區的一種特有的現象。地裂發育規模大小不等，長度從數米至數百米，深度從數厘米到數米，在其上的地面建筑全部產生破壞現象。對于地裂發育的地段，應避免采用紅粘土作地基持力層，修建建筑物。

4 結束語

利用硬塑、可塑狀態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，建筑物基礎埋深宜淺埋；但考慮大氣降雨、蒸發力等因素影響下，紅粘土地基會產生脹縮性，基礎埋深大于大氣影響急劇層深度。本文計算貴陽地區大氣影響急劇層深度為1.35m。若地面下1.35m內有巖土組合地基，且巖土分界面厚度差異性較大，紅粘土狀態厚度分布不均勻，建筑物基礎在大氣降水及大氣蒸發的作用下，易產生不均勻沉降現象，為避免此現象產生，必須對紅粘土地基采取相應的地基處理措施與建議，供大家參考交流。

表1 貴陽地區的蒸發力及降雨量（mm）