湿陷性黄土分析与处理方法

■　杨文鹏

（新疆水利水电勘测设计研究院新疆乌鲁木齐830091）

湿陷性黄土分析与处理方法

■杨文鹏

（新疆水利水电勘测设计研究院新疆乌鲁木齐830091）

随着国民经济的飞速发展，促使了各种水利水电工程施工项目的明显增加。因此，在目前的社会发展中，提高水利工程施工技术和施工效率至关重要，但是在施工的过程中由于受到施工规模、施工效率和施工质量的影响，使得一些工程项目在施工中不得不选取各种复杂的地基来进行施工，以湿陷性黄土为主的复杂地基条件也逐步受到人们的关注与重视。本文就湿陷性黄土地基问题进行分析，就起处理方法进行相关探讨。

黄土湿陷性处理方法

1　黄土湿陷的主要特征

黄土的湿陷变形是一种较特殊的塑性变形，黄土内有肉眼可见的大孔隙、具有垂直孔性、遇水浸入可溶盐溶解结构迅速破坏，强度也随之降低而发生显著下沉现象，就是黄土独特的湿陷性?它的特殊性不仅表现在它是力与水共同作用的结果，还表现在它密切依赖于几何应力状态、应力历史与湿度状态、增湿水平和增湿历史等。大量试验结果及工程实践经验表明：湿陷性黄上的湿陷变形具有突变性、非连续性和不可逆性三大特征。众所周知，与常规室内试验相比，载荷试验更费时、费力。人们想通过湿陷系数与黄土的物理性质的相关性得到地区经验公式，以便能更方便而准确地获取工程建设场地所含黄土的湿陷系数。

2　黄土湿陷的原因和机理

对黄土湿陷的原因和机理的认识存在多种不同的论点，总体上可归纳为内因和外因两个方面。内因指的是黄土本身的物质成分和其内部颗粒结构；外因则是水和外在的压力作用所影响。黄土湿陷性产生的原因主要是由于结构上的欠压密状态；干旱或半干旱气候条件导致的含水量较低，且随着水分蒸发，导致盐类析出、溶解、凝结作用等。不难理解，含水量和孔隙比对于湿陷性具有较大的影响，而黄土所含的各种盐类及矿物质的含量对黄土湿陷性也具有较大的影响，一般以干密度来对其进行考量。众所周知，湿陷性黄土具有湿陷起始压力，也就是说黄土的颗粒间的粘聚力与湿陷系数的大小具有较大的相关性，以压缩模量考查黄土的强度。所以黄土的湿陷系数与其含水量、干密度、孔隙比和压缩模量具有较好的相关性。

3　湿陷性黄土地基的几种处理方法

在我国有几十年的对湿陷性黄土处理研究和实践中，总结出了许多的处理方法，按照处理湿陷性地基的思路不同，主要可归纳为以下3类。

3.1消除地基黄土的湿陷性

常用的方法包括换土垫层法、挤密桩法、重锤夯实法、强夯法等。其中换土法包括灰土垫层和素土垫层，其优点是回填土的孔隙小，密实度大，压缩变形小；缺点是处理深度较小，一般只能消除1～3米以内黄土的湿陷性。挤密桩法是指在地基土体中‘挤’入适量的吸水弱膨胀性材料，从而使得地基土体变得更加密实。其优点是可以处理任意厚度的湿陷性黄土，但考虑到可操作性和成本，一般处理深度为5～15米，缺点是挤密桩工艺比较复杂，且在地基土含水率小时需进行预浸水处理，综合成本较高。重锤夯实法可以在1.5米左右的厚度内有效的清除黄土的湿陷性，降低压缩性，并且可以形成一层弱透水层，有效的减少地表水向下入渗，应注意的是强夯应在适宜的含水量条件下进行，否则处理效果会大打折扣。强夯法和重锤夯实法的作用原理一样，只是每次的击实能更大，故击实深度更深，常用于工程场地的整片处理，夯点布置的合理对夯实效果影响较大。在地基处理时，可能同时应用以上的几种处理方法，从而寻求更好的安全经济效果。

3.2建（购）筑物穿过黄土层

把建（购）筑物的荷载通过一定的中间结构直接传递在黄土下部的基岩或承载力较好的老土层上，从而使得建（购）筑物不受中间湿陷性黄土不均匀沉降的影响，间接的消除了地基黄土的湿陷性。传递的荷载的中间结构一般为桩基，尤以灌注桩多见，工程中应用的桩基按照受力方式的不同分为两类，一类为端承桩，另一类为摩擦桩，端承桩在桩长选择时主要考虑黄土层的厚度，其长度必须与黄土层厚度相同，否则短了则桩端无法落在基岩上，长了则要凿进基岩；而摩擦桩的长度相对比较灵活，可以结合桩身材料、断面面积及形状等选择。

3.3防止地表水渗入地基

该方法的核心就是做好建（购）筑物基础的隔水层，使得地表水无法渗入地基土体，从而使黄土不发生湿陷，常见的隔水材料包括油毡、灰土、各种PE和PVC膜材料等。由于防渗不可能做到完全制止入渗，加之防渗材料的老化，该方法的处理效果相对较差，一般不用于重大建设工程，如：桥梁，高层建筑，各类形象工程等而在渠道，游泳池等对变形要求不高，荷载也较小的工程中应用广泛。

3.4多中处理方法的组合应用

上述各种处理方法各有优缺，在工程实践往往把他们中的几种处理方法同时应用到某一个工程项目上，以期取长补短，达到更好的治理效果。如先强夯再在上面做一层灰土层，或碎石层，就是强夯法和换土垫层法的组合；再如，对一些降雨量大，地下水位较高的地方先做换土垫层，然后在垫层上铺设防水材料，便是换土垫层法和防渗法的组合；还有先在地基土体里打入碎石挤密桩或灰土桩，然后再桩间土中挤入胶结剂和膨胀剂，形成复合地基等等。总之，视具体工程情况，将一种或几种处理方法一起应用与同一工程的地基处理往往能够取得更好的治理效果。

4　结论

黄土湿陷是一个复杂的物理、化学变化过程，受多种因素制约湿陷性黄土地基的处理对于工程的安全性和经济性都有较大的影响。正确评价黄土的湿陷性具有较大的难度，而处理黄土湿陷性的方法又有很多，黄土的干密度、含水率、孔隙比等，这些物理指标数值稳定，易于测定，误差小，而黄土的湿陷系数却随试验条件和测试技术的差异而不同，变化幅度较大，易影响评价的精度。因此，根据对黄土湿陷性本质的认识及工程实际研究分析，探索湿陷系数与黄土物理指标间的关系，进而对湿陷系数作出预测，可以在一定程度上减小试验工作量，简化地基湿陷性评价方法，对综合评价场地的湿陷性具有较大的实际意义

[1]庞旭卿，倪万魁.黄土的湿陷特性研究及湿陷等级评判 [J].工程地质学报. 2006.14.

[2]方祥位，申春妮，李春海，等.陕西蒲城 Q2黄土湿陷变形特性研究 [J].?岩土力学，2013，S2：115-120.

[3]任秀芳，刘国煜.地下水位变化对黄土湿陷性的影响 [J].山西建筑，2013，20：48.

S27[文献码]B

1000-405X（2016）-3-406-2