某工程黄土湿陷特性的研究

陈 春

（新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，乌鲁木齐830001）

某工程黄土湿陷特性的研究

陈 春

（新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，乌鲁木齐830001）

黄土的湿陷变形是指黄土在荷重和浸水共同作用下结构遭破坏产生显著的湿陷变形，这是黄土的重要特性。黄土的湿陷特性与黄土成份、颗粒组成、孔隙比、渗透性、压缩性等有着密切关系。文章就某工程风积黄土物理力学性质沿深度的变化规律进行了分析研究，对黄土湿陷性特性做出相应评价。

黄土；湿陷性；深度；孔隙比；渗透性

1 概 述

某工程位于伊犁河北岸黄土平原区，工程区东、北两侧为附近最大的洪水沟，其余大多数冲沟短小，汇水面积小，暴雨、洪水汇流进入东、北两侧冲沟并向下游排泄；工程区广泛分布风积黄土层，厚2～23.6 m不等，土黄色，结构中密。本文主要针对黄土层沿深度方向的物理、力学性的变化规律进行研究，对黄土湿陷性特性做出评价。

根据工程的具体情况采用“单线法（实际荷重法）”测定黄土湿陷性指标。在黄土湿陷试验的过程中所采用的主要仪器为WG型单杠杆固结仪，环刀面积均为50 cm3，所取样品均为非扰动原状样，切取试样时试样受压方向与天然土层受压方向一致，各试样之间的密度允许差值为0.03 g／cm3，并测定含水率；在实际加压过程中，试样均在天然湿度下分级加压，分别加至不同的规定压力，按相应的规程规定为：在0～200 kPa范围内每级压力增量为50 kPa，在200 kPa以上，每级压力增量为100 kPa，直至试样湿陷变形稳定为准，黄土的变形稳定标准为每小时变形量≤0.01 mm。

2 黄土的基本性质

2.1 黄土的颗粒组成及土性分类

工程区内风积黄土广泛出露，土黄、灰黄、灰白色，厚度3～8 m，局部厚约12.0 m，在工程的地质勘察工作中对厂区黄土选取了有代表性竖井，分不同位置和不同深度对黄土共采取了6组原状土样进行物理力学性试验。由表1可看出：土样液限为25.5%～27.5%，塑限为13.0%～15.0%，塑性指数为10.5～13.5；＞0.075 mm的粗粒土含量为0.0～3.0%，粒径0.075～0.005含量为73.0～82.0%，＜0.005的黏粒含量为18.0～24.5%，依据SL237—1999《土工试验规程》，按塑性图分类，均定名为低液限黏土（CL）。

2.2 孔隙比

孔隙比是指土体中孔隙体积与固体颗粒实体体积之比。对于同一种土孔隙比愈大表明土愈疏松，反之愈疏松；它是衡量湿陷性黄土密实度的主要指标，黄土孔隙比的大小与上覆土层自重压力亦有关系，根据本次试验结果（见表1），按照《湿陷性黄土地区建筑规范》中“孔隙比≥1为强湿陷性黄土，孔隙比＜0.85的黄土一般不具备湿陷性”的判定标准，可初步确定6组不同深度的黄土均有不同程度的湿陷特性［1］。

2.3 渗透性

黄土的渗透性直接影响地基湿陷变形的大小和速度，是黄土的重要工程性质。在实际工程中常用渗透系数k来评判黄土的渗透能力。工程区内风积

黄土渗透系数K20在1.9×10－51.7×10－4cm／s（见表1），依据GB50287—2006《水利发电工程地质勘察规范》中岩土渗透性分级为弱透水性到中等透水性地层。本工程6组试样黄土的干密度由上而下具有逐渐增加的趋势（ρd＝1.31～1.60g／cm3），渗透系数随深度及土样密度的变化呈自上而下减小的趋势。

表1 土样物理性试验成果表

2.4 压缩性

通常黄土的压缩性以压缩系数av表示，依据GB50287—2006《水利发电工程地质勘察规范》对土压缩性判定如下：av＜0.10MPa－1、Es＞15MPa时为低压缩性土；0.10MPa－1≤av＜1.00MPa－1、Es＞4～15MPa时为中压缩性土；av≥1.00MPa－1、Es＜4MPa时为高压缩性土。本工程区内风积黄土压缩系数av在0.321～1.093 MPa－1（见表1），具有中压缩性和高压缩性，黄土在一定压力下，受水浸湿后结构迅速破坏，使孔隙体积不断减小，产生竖向的压缩变形，在压缩过程中黄土亦产生显著的附加湿陷系数［2］。

2.5 黄土地基湿陷变形特征

根据《土工试验规程》SL237—1999，黄土湿陷试验采用单线法，试验压力分级加荷，压缩变形稳定后浸水，至湿陷稳定为止，测定黄土的湿陷系数δs值，并从压力与湿陷系数关系曲线求得湿陷起始压力。

表2 土样物理性及湿陷性试验成果表

由试验结果表可看出：工程区黄土湿陷性具有随埋深的增加、试样干密度变大而减小的规律，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025—2004）采用200 KPa压力下的湿陷系数进行湿陷级别的判别，当δs值＜0.015时，判定为非湿陷性黄土，当δs值≥0.015时，判定为湿陷性黄土。由表2看出该工程区黄土BTK1在1.8～6.1 m以内，其湿陷性系数为0.0167～0.0014，属湿陷性性轻微；黄土BTK2在1.9～6.4m以内，其湿陷性系数为0.0244～0.0025，属湿性轻微；从试验土层埋深与湿陷起始压力的关系分析，BTK1在1.8～6.1 m以内湿陷起始压力值为0.0～190.0 kPa，BTK2在1.9～6.4 m以内湿陷起始压力值为0.0～75.0 kPa。

BTK1、BTK2除BTK2（3.9～4.1 m）为自重湿陷性黄土，其余均为非自重湿陷性黄土。由整体可看出：工程区黄土湿陷性具有随埋深的增加而减小的规律，湿陷起始压力具有随埋深的增加而增大的规律。

［1］刘新生.湿陷性黄土地基处理方法选择及处理方案［J］.内蒙古水利，2013（06）：27－29.

［2］关庆华，李振作，张立英.湿陷性黄土地区单桩竖向承载力静载荷浸水试验［J］.西北水电，2010（05）：125－126.

TV223

B

2014－10－31

陈春（1983－），女，新疆沙湾人，工程师。

1007－7596（2015）06－0031－02