湿陷性黄土地基

处理湿陷性黄土地基的方法
（一）灰土或素土垫层 将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖到预计的深度， 然后用灰土(石灰与土的体积比为3：7)或素土分层 夯实回填，垫层厚度及尺寸计算方法同砂砾垫层， 压力扩散角θ对灰土采用30度，对素土采用22度。 垫层厚度一般为1.0～3.0m。它消除了垫层范围内 土的湿陷性，减轻或避免了地基附加应力产生的湿 陷，如果将地基持力层内的湿陷性黄土部分挖除采 用垫层，可以使地基的非自重湿陷消除。 它施工简易，效果显著，是一种常用的地基浅层湿 陷性处理或部分处理的方法。
黄土湿陷性的影响因素
黄土湿陷性强弱与其微结构特征、颗粒组成、 化学成分等因素有关，在同一地区，土的湿 陷性又与其天然孔隙比和天然含水量有关， 并取决于浸水程度和压力大小。
1．根据对黄土的微结构的研究，黄土中 骨架颗粒的大小、含量和胶结物的聚集形 式，对于黄土湿陷性的强弱有着重要的影 响。 骨架颗粒愈多，彼此接触，则粒间孔隙大， 胶结物含量较少，成薄膜状包围颗粒，粒 间连结脆弱，因而湿陷性愈强； 相反，骨架颗粒较细，胶结物丰富，颗粒 被完全胶结，则粒间连结牢固，结构致密， 湿陷性弱或无湿陷性。
（二）重锤夯实法及强夯法
重锤夯实法能消除浅层的湿陷性。如用14～40 kN 的重锤，落高2.5～4.5 m,在最佳含水量情况下，可 消除在1.0～1.5 m深度内土层的湿陷性。根据国内 使用记录，强夯法也能消除黄土的湿陷性，并可提 高承载力。当锤重100～200 kN，自由下落高度为 10～20 m,锤击两遍，可消除4～6m深度范围内黄 土的湿陷性。 重锤夯实法起吊设备简单，易于解决，施工速度快， 造价低。20世纪60年代曾在我国湿陷性黄土地区广 泛采用，但近年来则基本上已被强夯法所替代，很 少采用了。
桥梁工程中，对较高的墩、台和超静定结构， 应采用刚性扩大基础、桩基础或沉井等形式， 并将底面设置到非湿陷性土层中。对一般结 构的大中桥梁、重要道路人工构造物，如属 Ⅱ级非自重湿陷性地基或各级自重湿陷性黄 土地基，也应将基础置于非湿陷性黄土层或 对全部湿陷性黄土层进行处理并加强结构措 施。小桥涵及其附属工程和一般道路人工构 造物视地基湿陷程度，可对全部湿陷性土层 进行处理，也可消除地基的部分湿陷性或仅 采取结构措施。
判定
实验温室湿陷系数的垂直压力，自基础底面 （如基底高程不确定是，自地面下1.5米）算起：
基底下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。 对压缩性较高的新近堆积黄土，基底下5m以内的土 层宜用100---150kPa压力，5—10m和10m以下至非 湿陷性黄土层顶面 ，应分别用200kPa和上覆土的 饱和自重压力

s Βιβλιοθήκη Baidusi hi
i 1
n
式中： si

第i层土的湿陷系数；
第i层土的厚度；
hi
考虑地基土的受水浸湿可能性和侧 向挤出的浸水机会等因素的修正系数（见规 范）。

总湿陷量愈大，湿陷等级愈高，地基浸水后建筑物 和地面的变形愈严重，对建筑物的危害也愈大。因 此，对不同的湿陷等级，应采取相应不同的设计措 施。而要确定湿陷等级，则首先要解决可能被水浸 湿和产生湿陷的湿陷性黄土层的厚度以及湿陷等级 界限值的合理确定。 应该指出：总湿陷量是假定建筑物地基在规定的压 力作用下充分浸水时的湿陷变形，它没有考虑地基 与建筑物的共同作用。而且建筑物地基可能发生的 湿陷变形取决于很多因素，如浸水机率、浸水方式、 浸水时间、浸入地基的水量、基础面积、基础形式 和基底压力大小等，所以总湿陷量只是近似地反映 了地基土的湿陷程度，而并非是建筑物地基的实际 可能湿陷量。
黄土发生湿陷的原因与主要影响因素
发生的原因 内在因素：黄土的结构特征及其物质组成。 黄土的结构是在形成黄土的整个历史过程中造成 的，干旱和半干旱的气候是黄土形成的必要条件。 黄土在干燥时具有较高的强度，而遇水后表现出 明显的湿陷性，这是由黄土本身特殊的成分和结 构所决定的。 外部条件：水的浸润和压力作用。
湿陷性黄土地基的湿陷等级
湿陷类型 zs(cm) 非自重湿陷性 地基 ≤7 自重湿陷性地基
s(cm)
7<zs≤35
>35
≤30 30<s≤60
Ⅰ(轻微) Ⅱ(中等)
Ⅱ(中等) Ⅱ或Ⅲ
—— Ⅲ(严重)
>60
——
Ⅲ(严重)
Ⅳ(很严重)
湿陷性黄土地基的处理
湿陷性黄土地基处理的目的是改善土的性质 和结构，减小土的渗水性、压缩性，控制其 湿陷性的发生，部分或全部消除湿陷性。 在黄土地区修筑建（构）筑物，应首先考虑 选用非湿陷性黄土地基，它比较经济和可靠。 如确定基础在湿陷性黄土地基上，应尽量利 用非自重湿陷性黄土地基，因为这种地基的 处理要求比自重湿陷性黄土地基低。
h0 －－第i个土样的原始高度。 第i层土的厚度（cm）； h0 －－因地区而异的土质修正系数。查规 范。 自重湿陷量小于7cm时，应定为非自重湿陷 性黄土场地； 自重湿陷量大于7cm时，应定为自重湿陷湿 黄土场地。
湿陷性黄土地基湿陷等级的判定
由若干个具有不同湿陷系数的黄土层所组成 的湿陷性黄土地基，它的湿陷程度是由这些 土层被水浸湿后可能发生湿陷量的总和来衡 量 黄土地基总湿陷量 s
s
hp h hp
/ p
或
s
ep e 1 ep
/ p
其中： 、 hp －－分别是保持天然含水量和结 ep 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； / / 分别是上述加压稳定后的土样，在浸水 hp , e p 作用下压缩稳定后的高度(cm)和孔隙比； 分别是土样的原始高度(cm)和原始孔隙 ho , e 比； o
特殊土分布的区域性：
各种天然或人为形成的特殊土的分布，都有其一 定的规律，表现一定的区域性
特殊土的分布
沿海及内陆地区各种成因的软土： 主要分布于西北、华北等干旱、半干旱气候区的 黄土； 主要分布于南方和中南地区的膨胀土； 高纬度、高海拔地区的多年冻土。
湿陷性黄土
在我国，黄土分布的面积约有64万平方公里，主
5．在一定的天然孔隙比和天然含水 量情况下，黄土的湿陷变形量将随 浸湿程度和压力的增加而增大，但 当压力增加到某一个定值以后，湿 陷量却又随着压力的增加而减少。 6．黄土的湿陷性从根本上与其堆积 年代和成因有密切关系。充分反映 了我国黄土的地层年代划分及其湿 陷性特征。
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， 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:
2．黄土中粘土粒的含量愈多，并均 匀分布在骨架颗粒之间，则具有较 大的胶结作用，土的湿陷性愈弱。 3．黄土中的盐类，如以较难溶解的 碳酸钙为主而具有胶结作用时，湿 陷性减弱，而石膏及易溶盐含量愈 大，土的湿陷性愈强。
4．影响黄土湿陷性的主要物理性质 指标为天然孔隙比和天然含水量。 当其它条件相同时，黄土的天然孔 隙比愈大，则湿陷性愈强。实际资 料表明；西安地区的黄土，如e＜0.9， 则一般不具湿陷性或湿陷性很小； 兰州地区的黄土，如e＜0.86，则湿 陷性一般不明显。 黄土的湿陷性随其天然含水量的增 加而减弱。
湿陷性黄土地基湿陷类型的划分
湿陷类型按自重湿陷量或计算自重湿陷量来 判定

zs
=
0 zsi hi
i 1
n
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 /
zsi
hz 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。
要分布在秦岭以北的黄河中游地区。
湿陷性：天然黄土在一定压力作用下，被水浸湿 后土的结构受到破坏而发生突然下沉的现象。
非湿陷性黄土
黄土 湿陷性黄土 非自重湿陷性黄土 自重湿陷性黄土
公路工程中 特别注意！
湿陷性黄土的特征 黄土的结构由骨架颗粒、黏胶粒及碳酸盐 组合而成，结构强度明显 孔隙比变化在0.85—1.24之间，孔隙愈大， 湿陷性愈强 天然含水量低是，结构强度较高，湿陷性 强烈，随着含水量增大，结构强度降低， 湿陷性减弱 压缩细说一般介于0.1—1.0MPa-1之间，新 近堆积黄土一般具有高压缩性
（五）单液硅化法和碱液法
单液硅化法是硅化加固法的一种，是指将硅 酸钠溶液（Na2O· SiO2）（常称为液体水 n 玻璃）灌入土中，当溶液和含有大量水溶性 盐类的土相互作用时，产生硅胶将土颗粒胶 结，提高水的稳定性，消除黄土的湿陷性， 提高土的强度。
碱液法是将具有一定浓度的NaOH溶液经加热到 90～100°C，通过有孔铁管在其自重作用下灌入土 中，利用NaOH溶液来加固粘性土，使土颗粒表面 相互溶合粘结。对于钙质饱和的粘性土（如湿陷性 黄土）能获得较好的效果，对软土需同时使用氯化 钙溶液。这是因为氢氧化钙溶液注入土中后，土粒 表层会逐渐发生膨胀和软化，进而发生表面的相互 溶合和胶结，但这种溶合胶结是非水稳性的，只有 在土粒周围存在有Ca(OH)2和Mg(OH)2的条件下， 才能使这种胶结构成为强度高且具有水硬性的钙铝 硅酸盐络合物。这些络合物的生成将使土粒牢固胶 结，强度大大提高，并且具有充分的水稳性。
第一节 湿陷性黄土地基
特殊土
我国幅员广大，地质条件复杂，分布土类繁多，工 程性质各异。有些土类，由于地理环境、气候条件、 地质成因、物质成分及次生变化等原因而各具有与 一般土类显著不同的特殊工程性质，当其作为建筑 场地、地基及建筑环境时，如果不注意这些特点， 并采取相应的治理措施，就会造成工程事故。
结构措施是指结构形式尽可能采用简支梁等 对不均匀沉降不敏感的结构；加大基础刚度 使受力较均匀；对长度较大和体形复杂的结 构物，采用沉降缝将其分为若干独立单元等。 全部消除湿陷性的办法即自基底处理至非湿 陷性土层的顶面。 部分消除湿陷性的办法即只处理基础底面以 下适当深度的土层，因这部分土层的湿陷量 一般占总湿陷量的大部分。一般对非自重湿 陷性黄土为1～3m，自重湿陷性黄土地基为 2～5m
（三）石灰土挤密桩法、二灰（石灰 与粉煤灰）挤密桩法
用打入桩、冲钻或爆扩等方法在土中成孔， 然后用素土、石灰土或将石灰与粉煤灰混合 分层夯填桩孔而成桩，用挤密的方法破坏黄 土地基的松散、大孔结构，以消除或减轻地 基的湿陷性。此方法适用于消除5～10m深度 内地基土的湿陷性。
（四）预浸水处理
自重湿陷性黄土地基利用其自重湿陷性的特性，可在建（构） 筑物修筑前，先将地基充分浸水，使其在自重作用下发生湿 陷，然后再修筑建（构）筑物。 预浸水适用于处理厚度大于10 m而自重湿陷量大于50 cm的 自重湿陷性黄土场地，浸水坑的边长不小于湿陷性土层的厚 度，坑内水位不应小于30 cm，浸水时间以湿陷变形稳定为 准。工程实践表明，这样一般可以消除地表下5 m以内黄土 的自重湿陷性和它下部土层的湿陷性，效果较好。但预浸水 后，地面下5 m内的土层还不能消除因外荷所引起的湿陷变 形，还需按非自重湿陷性黄土地基配合采用土垫层、重锤夯 实法或强夯法等措施进行处理。由于此方法耗水量大，处理 时间长（约3～6月），所以在推广应用上有一定的局限性。 此外，也应考虑预浸水对邻近建（构）筑物和场地边坡稳定 性的影响，附近地表可能产生开裂、下沉等。