浅谈湿陷性黄土的湿陷机理与地基处理

时间：2024-05-19

江美英　李成

【摘要】通过对陕西杨凌Q3黄土进行的湿陷性试验，提出了湿陷系数与压力、含水量的关系：黄土湿陷系数随着压力的增加而增大。当压力增加到一定数值时，湿陷达到最大值，其后随压力的增加开始逐渐减小；同一压力下，含水量越低，相应的湿陷系数越大。工程中应针对不同自然条件和工况下的湿陷性黄土地基的自身特点，采取“因地制宜” 处理原则，以相应措施对湿陷性黄土地基进行处理。

【关键词】湿陷性黄土；湿陷系数；湿陷性评价；地基处理

0 引言

黄土在我国西北及华北地区分布广泛，其大孔隙结构直接导致其在浸湿后易产生湿陷。这种现象是指黄土一定压力作用下，经水浸湿，土体结构迅速破坏，加固粘聚力消失，从而导致土体产生显著附加下沉、变形及土体强度迅速下降。它具有不连续性、突发性、不可逆性，且对土体结构参数的变化十分敏感[1]。本文对陕西杨凌Q3黄土进行了湿陷性试验，深入研究了黄土湿陷机理，并提出了地基处理措施。

1 黄土湿陷性试验

1.1 试验准备

试验所用黄土取自陕西杨凌渭河二级阶地，取土深度2m，属Q3黄土。烘干法测得其天然含水量为18.7%，干密度为1.27g/cm3。黄土土料比重2.71，液限30.5%。塑限18.6%，属低液限黏土。

1.2 湿陷系数[2][3]

采用湿陷系数研究黄土的湿陷性，根据压缩试验资料，采用双线法得出不同地区黄土分别在不同含水量下的湿陷系数，其公式如下：

？啄s=（hp-hp'）/ho

式中 hp—在一定压力作用下，保持天然湿度和结构的试样下沉稳定后的高度（㎜）

hp—上述加压稳定后的试样，经过浸水（饱和）作用所产生的附加下沉稳定后的高度（㎜）

ho—试样的初始高度（㎜）

1.3 湿陷性黄土的评价指标[2]

通过湿陷系数？啄s可得出土层由于浸水在规定压力作用下产生的濕陷量。工程上黄土湿陷程度、湿陷等级均可按照《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）的规定进行判定。根据场地的湿陷类型以及地基湿陷等级，可提出相应的地基处理措施。但是在黄土地区修建工程应优先考虑选用非湿陷黄土地基，假如建筑工程地基土已规划在了湿陷性黄土上，应尽量选用非自重湿陷性黄土地基。

1.4 湿陷系数与压力的关系曲线

本文取不同含水量的原状及重塑黄土试样，研究其在不同压力下湿陷系数的变化规律，具体分析如下：

（1）黄土湿陷系数是随着压力的增加而增大。当压力增加到一定数值时，湿陷达到最大值，其后随压力的增加开始逐渐减小，只有压力刚好等于峰值湿陷系数的压力时，土样的湿陷作用才发挥得最充分，湿陷系数才最大。

（2）当含水量在5%左右时具有较大的湿陷系数，当含水量升到12%左右时，相应的湿陷系数有明显的降低；含水量继续增加时，相应的湿陷系数缓慢降低。

（3）同一压力下，含水量越低，相应的湿陷系数越大；而初始含水量越接近饱和含水量，相应的湿陷系数也越低。

综上，只有当地基所受压力超过黄土的湿陷初始压力时，在浸水条件下才可能会产生湿陷系数不小于0.015的湿陷变形。因此在工程建设中应计算出合适的地基压力，尽量使压力小于湿陷初始压力或者大于湿陷最高压力，才可能减少黄土湿陷对工程的影响。研究表明黄土湿陷性是随着土壤深度的增加而湿陷性逐渐降低，深度越大，湿陷性反应越小，其建设工程的性质也就越好；黄土间孔隙比例越大，其湿陷性越严重，且初始孔隙比与湿陷等级有随着深度增加而湿陷减少的趋势[3]。

2 湿陷性黄土地基预防与处理

2.1 黄土湿陷性预防

建筑场地积水，往往是地基湿陷事故发生的重要因素。除将建筑物周围地面做成排水坡度外，建筑物还应采取一定的防水及结构措施。黄土的含水量越高，其湿陷性越小。因此，在低含水量时黄土发生湿陷性破坏的机率越大。设计时应注意黄土场地的整体规划，分基本防水、捡漏防水及严格防水三个级别，将水的排与隔真正做到位。

2.2 湿陷地基处理

在勘察阶段，应现场采取原状土样进行湿陷试验。经过全方位分析后，选择出最优最经济最合理的处理方法。常见的湿陷地基处理方法列举如下：

（1）换填垫层法。该法适用于地下水位以上，可局部或整片处理。

（2）强夯法。该法适用于地下水位以上，饱和度不大于60%的湿陷性黄土，可局部或整片处理。

（3）预浸水法。其主要是与其他方法相结合进行。该法能消除地面下6m以下湿陷性黄土层的全部湿陷。但要求水源应充足，防止浸水危害等不良影响。

（4）挤密法。该法适用于地下水位以上且饱和度小于等于65%的湿陷性黄土，处理厚度在5～15m之间。

（5）其他方法。对于对变形和强度等要求较高的建筑或设备基础，桩基础亦是常见的处理湿陷地基的措施。应注意的是：为了提高桩基的竖向承载力，在自重湿陷性场地，宜采取较小桩侧负摩擦力的措施；在施工过程中，严防地表水或雨水流入桩孔内。

3 结语

本文对湿陷性黄土的湿陷机理及湿陷性进行概述，并对湿陷性黄土地基的常用处理措施进行探讨。目前处理湿陷性黄土地基的方法种类较多，在选择时要注意各个方法的具体要求，以及可能出现的各种问题，以适宜措施对湿陷性黄土地基进行处理。