湿陷性黄土地基湿陷机理及地基处理方法

侯建

(广州地铁设计研究院有限公司，陕西西安 710018)

湿陷性黄土地基湿陷机理及地基处理方法

侯建

(广州地铁设计研究院有限公司，陕西西安 710018)

介绍了湿陷性黄土的概念与特点，对湿陷性黄土的成因、湿陷机理、变化规律及湿陷性评价指标进行了研究，并对浸水法、单液硅化法、碱液加固法、挤密法等湿陷性黄土的地基处理方法作了阐述，以供参考。

湿陷性黄土，地基，土体，处理方法

1 湿陷性黄土的概念与特点

黄土具有在水的浸润作用下，土质结构迅速被破坏，土体分子之间的粘聚力迅速消失的特点，如果黄土地基上作用有荷载，那么这部分土体就会发生变形、沉降等现象，土体的强度也迅速下降，这个特点被称之为黄土的湿陷性。黄土的湿陷性分为两类，即非自重湿陷性黄土以及自重湿陷性黄土。

湿陷性黄土具有以下特点:首先是湿陷性，湿陷性就是黄土在泡水之后，土体本身所具有的盐类物质溶解，土体颗粒之间的作用力受到破坏，由于分子之间的间距变大，则很难再结合，从而形成类似于蜂窝的结构。同时由于外荷载的作用，结构出现细微裂缝，并迅速沿着土体颗粒之间的间隙发展，贯通，最终造成土体的剪切破坏与变形，形成湿陷性的特征。其次是膨胀性，黄土泡水之后虽然有些物质会消解，但是土体的体积会增加，当水分蒸发以后，体积又会缩小，这样不断循环，容易造成土体的崩解并开裂，如果黄土用在路基当中，会严重影响路基的质量。再次是黄土压缩性低，最佳含水率较高，很难碾压密实。最后是黄土的强度较高，基坑开挖如果能保持排水，则坡度的要求较小。

2 湿陷性黄土的湿陷机理以及湿陷评价

1)湿陷性黄土的成因。黄土是陕西、山西等地区的主要地貌，其土体是由于风力作用从西边搬运过来的堆积物经过一系列的物理化学反应形成的，属于在地质时期受到过冷暖作用的古代的土壤，土体结构的反应过程最主要的是沉积与固结，在这个变化过程当中，土体的矿物以及土质结构发生了变化。黄土湿陷性的形成与气候有着密不可分的关系，在干燥条件下形成的土体湿陷性较强，而在半干半湿的条件下形成的土体湿陷性较差，在比较湿润的气候条件下形成的土体湿陷性则不明显。

2)湿陷性的机理。湿陷性的机理体现在黄土的力学性质方面，黄土在受到水的影响的条件下，其内部的剪切强度超过了抗剪强度，所以表现为土体的湿陷性。另外，土体在受到水的浸泡以后，土颗粒之间的摩擦力与粘结力也受到影响而降低，在这种情况下，由于外荷载的作用土体下沉，导致土体湿陷，最后是黄土在受到水的作用后，土体内部发生了崩解，黄土颗粒之间的相互作用力减小，位置发生了变化，有一部分体积比较小的颗粒进入了体积比较大的颗粒当中，造成土体受力的不平衡，从而引起土质结构破坏，造成土体湿陷。

3)湿陷性黄土变化的规律。随着土体受力的增加，黄土的湿陷性系数也在不断加大，当土体受到的压力达到一定的数量的时候，黄土的湿陷性也达到了最大值，在这个情况下，随着压力的进一步增加，土体湿陷性反而减小，这个试验表明，只有压力大于湿陷性的初始压力，不超过最高压力的时候，浸水的黄土才会产生湿陷性变形，所以，在建设工程的设计当中，设计压力的时候，应当设计传递到地基当中的荷载小于湿陷性产生的初始压力，或者要大于湿陷性产生的最终压力，这样才能够减少湿陷性对于工程的影响。

另外研究表明，土体的湿陷性随着土壤深度的增加，湿陷性慢慢降低，越是深的土体，湿陷性越小，因此工程的性质也就越好。湿陷性也与黄土土体之间的间隙大小有关，间隙越大湿陷性就越大，间隙越小则湿陷性越小。在黄土发生湿陷的开始阶段，随着压力的增加，黄土结构之间的压缩量也不断加大，但是当压缩达到一定的范围的时候，压力的增大使得黄土结构之间的压缩量反而减小，湿陷性与水的关系就更加不言而喻，含水量增加会造成黄土湿陷性的增加，黄土含水量在初始与饱和之间的时候，土体的湿陷性随着含水量的增加呈线性变化，如果黄土的密度很大，则土体不再具有湿陷性。

4)湿陷性黄土的湿陷性评价指标。黄土土体的湿陷性等级，可以用D来表示。D表示单位厚度的黄土在受到水作用下，受到规定压力发生的湿陷变形，可以对土体代表的湿陷性等级进行定量标识，地质上对于土的湿陷性系数也有明确的划分方法，如果D的数值大于0．015，则判断为湿陷性黄土，如果D的数值小于0.015，则判断为非湿陷性黄土，湿陷性黄土的等级在0.015～0.03之间的称为轻微湿陷黄土，0.03～0.07之间的黄土称为中等湿陷性黄土，而大于0.07系数的黄土称为强烈湿陷性黄土，在实际检测中，也常常以沉陷量是否大于70 mm来衡量场地的湿陷性，在黄土地区进行工程建设，最先要考虑的就是使用非湿陷性黄土做地基，如果工程的规划场地位于湿陷性黄土上，则应当尽量避免采用自重湿陷性黄土，而是要采用非自重湿陷性黄土，因为后者的要求要稍微低一些。

3 湿陷性黄土地基的处理方法

在湿陷性黄土的地基处理方法当中，最常用的有浸水法、单液硅化法、碱液加固法、挤密法、换填法、强夯法等等，使用这些处理方法，最主要的是能够改善土壤的结构，进而改善土壤的力学性能，然后减弱或者消除地基的湿陷性。

1)浸水法。这种方法的原理是让黄土先进行湿陷变形，即用大面积的水对场地的黄土进行浸泡，让黄土在自重应力的作用下发生湿陷而产生压力，消除本身具有的湿陷，当场地的土层大于10 m，自重湿陷性土层的厚度大于50 cm的时候，使用浸水法可以先把地面以下6 m范围内的土层湿陷性消除掉，当然，使用这种处理方法的弊端是需要等待一段时间才能够开始施工。

2)单液硅化法、碱液加固法。单液硅化法的原理是利用压力把浓度较小，粘滞性也较小的硅酸钠溶液注射进入土体分子之间，利用化学反应使得土体内部的各种结构互相凝结，从而形成坚固的结构，具有很高的强度，从而对地基产生固化作用。而碱液加固法就是利用氢氧化钠溶液，注入土体之中与黄土中的碱性金属阳离子进行反应，发生置换而形成碱土金属氧化物，进而起到加固的作用。

3)挤密法。挤密法就是在湿陷性黄土地基上布点，在指定好的位置上打桩，形成桩孔以后把事先准备好的灰土或者素土搅拌至最佳含水量以后，灌入施工好的孔洞内，进行分层夯实达到设计的标准，这样，当土体受到挤压，产生强度，则地基土体可以与桩体形成复合地基承载，这种方法处理的地基厚度一般为5 m～15 m，施工时要选择好相关的系数，并注意桩体的压实度。

4 结语

湿陷性黄土是工程当中的难题，在施工中要特别注意各种施工方法与设计参数，本文针对湿陷性黄土湿陷的机理以及指标进行了概述，又对湿陷性黄土常见的地基处理方法进行了阐述，详细对各种方法以及使用范围进行了解释，具有一定的指导意义，笔者认为，不同地段的湿陷性黄土应当针对其不同的特点而采用不同的具有针对性的施工工艺进行处理，以达到预期的施工效果。

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The collapsible loess foundation collapsiblemechanism and foundation treatmentmethod

Hou Jian

(Guangzhou Metro Design and Research Institute Limited Company，Xi’an 710018，China)

This paper introduced the concept and characteristics of collapsible loess，researched the cause，collapsiblemechanism，change rule and collapsible evaluation index of collapsible loess，and elaborated the immersion method，single fluid silicide method，lye reinforcement method，compactionmethod and other foundation treatmentmethod of collapsible loess，for reference.

collapsible loess，foundation，soil，treatmentmethod

TU472

A

1009-6825(2015)29-0061-02

2015-08-07

侯 建(1981-)，男，工程师