湿陷性黄土及地基处理资料

湿陷性黄土及地基处理资料
湿陷性黄土及地基处理
前言：
1.湿陷性黄土的概念：由于黄土颗粒表面含有可溶盐，同时其结构具有肉眼可见的近乎铅直的小管孔、在雨水及地表水的浸湿下可溶盐溶解，从而使小土颗粒向大孔隙中滑移，导致地面沉陷，具有这种性质的土称为湿陷性黄土；
2.湿陷性黄土对工程的影响：建筑物开裂、突然下陷、突然失稳等；
1)建筑工程的安全和使用要求;强度（C、?）、变形（下沉过大）；
2)地基处理的重要性：增加强度、减少变形。

二、学习本课程的目的
通过该课程的学习使同学们掌握湿陷性黄土的设计与施工基本
知识及地基处理的方法、技巧等
三、本课程的学习方法
1.课堂教学：采用多媒体教学与板面教学相结合的方法进行；
第一章：黄土的分布、成因、分类
第一节：黄土的分布
一、分布范围
世界各大洲均有黄土分布，各大洲黄土覆盖面积占其总面积的比例分别为：欧洲7％、北美5％、南美10％、亚洲3％。

中国黄土主要分布在黄河流域，比较集中的是黄河中游，如山西
西部，陕西及甘肃大部分地区内黄土最为发育，地层齐全，厚度大，分布广而连续，除这一区域外，在河北、山东、内蒙、辽宁、吉林、青海、新疆、宁夏南部也有黄土分布，但发育程度均显次之。

二、中国黄土分布的特点
1、黄土基本分布在我国北方各省及自治区，南部大致以昆仑山、祁连山、秦岭为界，向东延至泰山和鲁山以北地区。

2、黄土分布地区气侯干燥，降水量少，蒸发量大，属于干旱和半
干旱地区，与世界上其它黄土地区的气侯条件相似。

黄土分布地区年降水量多为250～500mm,年降水量小于250mm的地区，则黄土较少，而代之的是沙漠和戈壁；年降水量大于750mm的地区基本上没有黄土分布。

3、黄土的分布地区的北面与沙漠和戈壁相连，自北而南，戈壁－沙漠－黄土三者逐渐过渡，东西向呈条带状排列。

近沙漠地区黄土颗粒成分较粗，向南逐渐变细。

4、黄土分布呈东西走向的带状横贯我国北方，这是受我国北方山脉地理气侯条件的控制而造成的。

三、黄土主要分布在黄河中游，地层全、厚度大，这就是黄土地区地下建筑在这一地区得到进一步发展的客观原因。

四、黄土的分布厚度
黄土是典型的大陆性更新世沉积物，黄土厚度最大可达300米。

第二节黄土的年代、成因
黄土沉积于第四纪更新世，并延续到全新世，至今仍有黄沉积。

黄土最早年代距今有240万年。

黄土的成因问题仍在探讨和争论，有风说、水说及多成因说。

而一般认为风成为主。

其依据如下：
1、从黄土的分布特征和颗粒的粗细变化来看，我国黄土与沙漠和戈壁三者是自南而北逐渐过渡的，而且呈东西带状排列，黄河中游地区黄土颗粒由东南至西北逐渐由细变粗，这种变化可以说明黄土是由风力搬运而来。

2、从这一区域中的高山与低地均有黄土分布的情况，可以得知黄土是风成的，除风力搬运外，其它成因是不好解释的。

3、黄土厚度具有坡向性迎风面厚度大。

4、随着地面的起伏而起伏，只有风说可以解释。

5、物质成份与当地的岩石无关。

6、土层中的化石为干草原型动物。

7、构造无层理。

第二节黄土的分类及其特征
一、黄土的分类;
从有无湿陷性来分:
湿陷性黄土（自重湿陷湿陷性黄土、非自重湿陷湿陷性黄土）非湿陷性黄土
二、特征:
湿陷湿性黄土遇水湿陷，非湿陷性黄土遇水不湿陷；自重湿陷性黄土在自重作用下遇水湿陷，非自重湿陷性黄土在无荷载作用下遇水不湿陷
第二章湿陷湿黄土地基评价
第一节黄土湿陷的原因与主要影响因素
内因：黄土内有肉眼可见的大孔隙；黄土颗粒表面含有可溶盐
外因：水浸入可溶盐溶解
影响因素：天然空隙比与天然含水量。

天然空隙比大，湿陷性强；天然含水量高，湿陷性低。

第二节黄土湿陷性的判定
黄土的湿陷性判定多用室内侧限压缩试验所得的湿陷系数来判定，试验方法基本同一般土，所不同的是在规定压力作用下并压缩稳定后开始浸水，计算土样在浸水前后并压缩稳定后的高度或孔隙比，求出湿陷系数?s，用来判定黄土是否具有湿陷性，黄土的湿陷系数按下式计算:
s?/hp?hp
hp 或：?s?ep?e/p1?ep
其中：hp、ep－－分别是保持天然含水量和结构的土样，在侧限条件下加压到规定压力P（KPa）时，压缩稳定后的高度（cm）和孔隙比；
/在浸水作用下压缩稳定后的hp,e/
p??分别是上述加压稳定后的土样，
高度(cm)和孔隙比；
ho,eo??分别是土样的原始高度(cm)和原始孔隙比；
当?s?0.015时，定为非湿陷性黄土；
当?s?0.015时，定为湿陷性黄土。

实验温室湿陷系数的垂直压力，自基础底面（初步勘察时，自地面下
1.5米）算起，10米以内的土层压力用200Kpa;10米以下至非湿陷性土层顶面，应用其上覆土的饱和自重压力（当大于300Kpa时，仍用300KPa）。

当基底压力大于300Kpa时，宜按实际压力测定的湿陷系数来判定黄土的湿陷性。

湿陷性黄土按湿陷系数的大小分为三类：?s?0.03时，称为弱湿陷性（洛阳）；当0.03??s?0.07的称为中等湿陷性（太原）；当。

?s?0.07时，称为强湿陷性（兰州）
第三节湿陷性黄土场地的自重湿陷性
场地的湿陷类型按自重湿陷量或计算自重湿陷量?zs来判定自重湿陷量?7cm时，应定为非自重湿陷性黄土场地；自重湿陷量?7cm 时，应定为自重湿陷湿黄土场地。

自重湿陷量：?zs＝?0??zsi?hi i?1n 式中：?zsi??第i层土在上覆土的饱合自重压力下的自重湿陷系数
zsihz?hz/ ?h0
其中：hz??保持天然湿度和结构的第i个土样，加压至土的饱合自重压力时，下沉稳定后的高度。

hz/－－上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉稳定
后的高度。

h0－－第i个土样的原始高度。

hi??第i层土的厚度（cm）；h0－－因地区而异的土质修正系数。

查规范。

第四节湿陷性黄土地基的湿陷等级
1．黄土地基总湿陷量?s
ssi?hi??
i?1n
式中：?si??第i层土的湿陷系数；hi??第i层土的厚度；
考虑地基土的侧向挤出的浸水机会等因素的修正系数（见规范）。

2．湿陷黄土的计算厚度
总湿陷量自基础底面以下算起，在非自重湿陷性黄土场地，累计
至基
底下5米（或压缩层）深度为止；在自重湿陷性黄土场地，对一、二类建筑应穿过湿陷性土层，累计至非湿陷性土层顶面；对三、四类建筑当基底下的湿陷性土层厚度大于10米时，累计深度按当地经验确定。

3．黄土地基的湿陷等级
第五节黄土的湿陷起始压力
湿陷性黄土受压浸水后，开始出现湿陷现象时的压力称湿陷起始压力Psh（KPa）。

也就是说，如果用在湿陷性黄土地基上的压力小于这个湿陷起始压力，地基即使浸水，也不会发生湿陷。

一、黄土湿陷起始压力的测定方法
湿陷起始压力采用载荷浸水试验中P－S浸的第一拐点。

二、影响湿陷起始压力的因素
1、粘粒含量的影响：粘粒含量多，湿陷起始压力大。

2、孔隙比的影响:孔隙比大，湿陷起始压力小。

3、天然含水量大的影响：天然含水量高，湿陷起始压力大。

4、埋深大，湿陷起始压力大。

第六节含水量变化对湿陷性黄土地基工程特性的影响
a)湿陷性黄土湿陷后，其性质与湿陷前截然不同；
b)湿陷性黄土浸水饱合后，已没有湿陷性；
c)低含水量的湿陷性黄土强度高；
d)最佳含水量的湿陷性黄土在用于回填土时，不具备湿陷性的特点；否则，压实到最大密实度也具有湿陷性。

第七节湿陷起始含水量
湿陷性黄土在载荷或土自重压力作用下，受水浸湿时开始出现湿陷现象时的最低含水量。

第八节地下水位上升对湿陷性黄土地基的影响
一、地下水位上升的原因；
1．年降水量的影响；
2．蓄水池的涌水作用和渗漏；
3．地表径流的改变和用水量的增加；
4．灌溉渠道的渗漏
二、地下水位上升所引起的地基湿陷变形；
三、地下水位上升引起二次湿陷问题（由于气候的影响湿陷反复进行）；
四、地下水位上升造成建筑物的开裂；
五、地下水位上升的预测
1生活、生产用水的排放，场地平整、迳流，排泄条件的变化，建筑工程中的地下结构的阻水作用等；
2水源、水网、灌溉等
六、地下水位上升的防治
1)防止水进入地基；
2)采用桩基；
3)采用灰土垫层，改变土的水理性质；
4)建筑单元不宜过长；
5)建筑体型应力求简单；
6)不同高度的建筑物应分开成独立单元。

第三章湿陷性黄土地基上建筑分类及设计措施
第一节湿隐性黄土地基上场址选择与总平面设计
一．场址选择宜符合下列要求：
1.具有排水畅通或利于组织场地排水的地形条件；
2.避开洪水威胁的地段；
3.避开不良地质现象发育和地下坑穴集中的地段；
4.避开新建水库等可能引起地下水位上升的地段；
5.避免将重要建设项目，布置在佷严重的湿陷性场地或厚度大的新近堆积黄土，高压缩性的饱和黄土地段；
6.避开由于建设可能引起工程地质条件恶化的地段。

二．总平面的设计，应符合下列要求：
1．合理规划场地，做好竖向设计，保证场地，道路和铁路等地表排水畅通；
2．建筑范围内，地基的压缩性和湿陷性变化不宜过大；
3．主要建筑宜布置在湿陷等级低的地段；
4．在山前斜坡地带，建筑物宜沿等高线布置，填方厚度不宜过大。

5．水池类构筑物和有湿润生产过程的厂房等，宜布置在地下水流向的下游地段或地形较低处。

6．山前地带的建筑场地，应整平成若干单独的台阶，并应符合下列要求：
①台阶应具有稳定性；
②避免雨水沿边破排泄；
③用陡槽沿边坡排泄雨水时，应保证使雨水由边坡底部沿排水沟平缓地流出，陡槽的结构应保证在暴雨时土不受冲刷。

④在建筑物周围6m内平整场地，当为填方时，应分层圧实，其压实系数不得小于0.90；当为挖方时，对自重湿陷性黄土场地，表面压实后，宜设置150～300厚的灰土面层，其压实系数不得小于0293。

防护范围内的雨水明沟，不得渗漏水。

在自重湿陷性黄土场地，宜设混凝土雨水明沟，防护范围外的雨水明沟，宜做防水处理，沟底下均应设灰土垫层。

建筑场地平整后的坡度，在建筑物周围六米以内，不宜小于0.02，当为不透水地面时，可适当减少；在建筑物周围六米以外，不宜小于0.005。

当采用雨水明沟或路面排水时，其纵向坡度不宜小于0.005。

7、排水构造物与建筑物之间的防护距离
埋地管道、排水沟、雨水明沟和水池等与建筑物之间的防护距离不宜小于规范规定。

对建筑物防护距离宜自外墙轴线算起，对管道、排水沟宜自其外壁算起。

甲类建筑物与新水沟之间的距离，在非自重湿陷性黄土场地不得小于12米，在自重湿陷性黄土场地不得小于湿陷性土层的3倍，并不应小于25米。

8、建筑物处于下列情况之一时，应采取措施使雨水畅通排除：
①邻近构造物、露天吊车、堆场或其它露天作业场地等；
②邻近有铁路通过时；
③建筑物平面为封闭或半封闭的场地。

第二节湿陷性黄土地基上建筑设计措施
一、建筑设计应符合下列要求：
1、建筑物的体型与纵墙的布置，应有利于加强其空间刚度，并具有适应或抵抗湿陷变形的能力。

多层砌体民用建筑，体型应简单，长高比不应大于3。

2、妥善处理建筑物的雨水排水系统，多层民用建筑的室内地坪，宜高出室外地坪45cm;
3、用水设施宜集中设置，缩短地下管线和远距离主要承重基础，其管道宜明装。

二、单层和多层民用建筑的屋面，宜采用外排水。

当采用有组织排水时，宜选用然耐用的水落管，其未端距离散水面不应大于30cm，并不应设置在沉降缝处。

集水面积大的外水落管，应接入专设的雨水明沟或管道。

三、建筑物的周围必须做散水，其坡度不得小于0.05，散水外缘应略高于平整后的场地，散水的宽度应按下列规定采用：
1、当屋面为无组织排水时，檐口高度在8米以下宜为1.5米，8米以上每增高4米宜增宽25cm，但宽度不宜大于2.5米。