湿陷性黄土基础对大型设备结构安全影响的研究

（西安石油大学,陕西 西安 710000）

湿陷性黄土基础对大型设备结构安全影响的研究

余浏奕

（西安石油大学,陕西 西安 710000）

在科技的飞速发展中，人们往往沉溺于自己技术，而忽略了湿陷性黄土所带来的影响，稍不注意就会引起重大事故。所以在安全问题上面，我们不能有丝毫的疏忽，必须严谨对待。本文就湿陷性黄土的性质以及对大型设备结构的安全性的影响作出一些研究以及对其提出一些解决方法。

湿陷性黄土；大型设备；安全

一、湿陷性黄土自身的性质分析

天然的黄土在干燥时压缩性比较低而强度很高，可以作为比较好的地基。然而在其受潮之后，由于黄土的大孔间隙结构，其强度和压缩性均大幅度改变，土层会显得不稳定，甚至出现塌陷等情况，对设备或者建设造成非常大的危险性，这种地区被称为湿陷性黄土地区。而湿陷性黄土又分为自重型湿陷性黄土和非自重型湿陷性黄土，一般对大型设备产生严重影响的是非自重型湿陷性黄土。

而对黄土的研究，在几千年前便有关于黄土的记录，在《今古注》（崔豹）和《前汉书》（班固）中均有对黄土的记载。而在欧洲地区，对黄土的研究是从19世纪中期开始的，欧洲科学家对黄土的性质，颜色，形成，成分进行了系统的研究，得出了黄土的定义：呈浅黄色，稀疏，整体有层状但没有层理。

而黄土受潮后在土层的重力或者自身的重力作用之下，结构迅速被破坏，不均匀下沉明显，强度也被严重破坏，这种特性便是黄土湿陷性。这种特性的存在使得建筑，机械，设备有非常大的危害，所以我们要对其进行深度的研究。

在我国建国初期，对各个地方的湿陷性黄土的性质的研究和实验便已经展开，并取得了一些成果：湿陷性黄土在承受的压力的作用下，变形先由小变大，后有大变小；只有发生压力超过湿陷开始的压力的情况，才会有湿陷变形的发生；在实践中掌握了确定湿陷性黄土承重力的技术，《湿陷性黄土地区建筑规范》的出版也标志着面对湿陷性黄土的处理方法得到了进一步的提高；在20世纪末期，我国对湿陷性黄土的研究主要在非饱和土力学和动力学特性的理论的研究和测试，除此之外，在减湿特性和黄土增湿以及黄土地基的结构强度等方面也有较深的研究。

二、在湿陷性黄土地区发生不均匀沉降的原因

在湿陷性黄土地区进行设备的建立之前的地质勘查工作没有做好，没有真正了解到湿陷性黄土的影响，对土质，岩石的评价不够仔细，不够准确甚至发生错误。缺少对该地区土质的性质，地下水的储量系统性的综合分析；在装备设备之前没有对湿陷性黄土地区作出合理的规范的设计或者仅仅依靠经验对待湿陷性黄土地区没有进行特别的对待，用对待一般土地的要求和规范套用在湿陷性黄土地区；在湿陷性黄土地区的地基建造的排水散水不够理想，施工质量不过关，排水坡度不过关造成积水，积的水渗入土里使湿陷性黄土的强度进一步降低，造成不均匀下沉，同时使更多的水沉积，进一步加大不均匀下沉的程度；设计时设计人员没有认真分析地质勘查的报告，对湿陷性黄土的处理不够到位，没有按要求对湿陷性黄土作出认真的对待，没有考虑到土壤积水的情况发生。

三、湿陷性黄土地区建筑处理模式

在湿陷性黄土地区搭载大型设备，地基应该具有承载能力，抵抗变形的能力（其中包括湿陷变形和压缩变形），以及稳定性也有一定的要求。而考虑到湿陷性黄土土地的特点，对地基进行一些必要的工程方法处理，对设备的建立和安全起着至关重要的作用，一些常见的措施有：

（1）地基处理

湿陷性黄土的湿陷性有很大程度上来源于黄土的大孔结构，如果我们能够破坏黄土的大孔结构，就可以很大程度的减少其湿陷性了。比较常见的地基处理方法有利用化学方法加固，预浸水和重夯土壤以及加入灰土等等。总之一切的方法都是为了破坏黄土的大孔结构从而抑制黄土的湿陷性；防水措施，黄土受潮是形成湿陷性黄土的必要条件，防水的目的是可以消除黄土湿陷变形的外部必要条件。常见的防水措施主要在设备布置，场地防水以及散水等方便，减少雨水，生活用水生产用水等等的水浸湿地基。比较严格的防水措施对湿陷性黄土的预防极其重要，主要方法有建立严格标准的排水沟，以及合格的防水地面等。而其中最为有用的措施是利用管道排水和处理彻底改变地基，让大型设备坐落在安全的人工地基上，可以确保设备的安全。建设排水能力强的排水管道，常见的管道为非金属材料制作的无压力管道，采用埋地方法，对地基压力不高，提高管道整体的刚度；结构措施，在以上两项均达到标准的情况下，为了进一步防止湿陷性黄土带来的危害，可以在大型设备的设计上进行改良，利用加强设备整体的强度刚度，预留沉降净空等等的方法减少不均匀沉降的影响，使大型设备在很大程度上能够适应地基的湿陷变形。

（2）对于湿陷性黄土沉降的计算方法

对于湿陷性黄土沉降的计算的研究，许多学者都做了一些研究，提出了不少非常有价值的计算方法：

单向压缩分层总和法是将地基划分为几层，分别计算每一层然后求和的方法，计算公式如下：

σZ=aip0

其中：

σz为土中竖向正应力，Pa；

ai为圆形作用面积上均布荷载作用下附加应力系数。

三维沉降计算法是计算三维应力对沉降的影响，公式为：

其中：（K3）i为单维沉降转化为三维沉降时的转化系数；（S1）i为各土层中的单维沉降，m；mv为土的体积压缩系数，1/ Pa；Eoi为土层变形模量，Pa；

黄土作为较为常见的分布很广的工程地基，国家规定，湿陷系数大于0.015的黄土均为湿陷性黄土。而在湿陷性黄土上面建设石油储罐，由于黄土地基不稳的原因，有可能产生不均匀的塌陷随之使地面产生各种程度上的倾斜，导致事故的产生。而过去在湿陷性黄土地基的安全性的研究仅仅是停留在抗震的方面，对设备的沉降的问题的讨论与研究相对来说比较少，对设备可靠度的研究和设备的不平衡的影响的研究还远远达不到安全的要求。因此，对湿陷性黄土的性质进行分析和研究，计算关于设备的不均匀沉降所带给设备的不安全性的研究和探索对解决各种建设问题有着极其重要的意义。

[1]魏成国,张志辉，等．湿陷性黄土充分浸水沉降计算公式的推导[J]．建筑结构，2011．

[2]王梅．中国湿陷黄土的结构性研究[D]．太原理工大学,2010．

TU47

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