自重湿陷性黄土下限深度判定方法探讨
湿陷性黄土成因、特征及勘察方法浅谈
湿陷性黄土成因、特征及勘察方法浅谈摘要：湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。
在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法。
关键词：湿陷性黄土；勘察方法；力学性质；评价1、黄土的概念黄土为广泛分布于我国西北部地区的一种第四系松散沉积物，具有粉粒为主、孔隙比高、弱胶结等特征。
在一定的压力下受水浸湿后结构迅速破坏，并发生显著附加下沉的现象，我们称这种黄土为湿陷性黄土。
我国湿陷性黄土的主要特征有如下几点：（1）颜色以黄色、褐黄色为主；（2）颗粒组成以粉粒（0.05～0.005mm）为主，粉粒含量一般在60%以上；（3）矿物组成主要为石英和长石，碎屑矿物和黏土矿物（以伊利石为主）等含量较高；（4）碳酸钙盐含量较大，硫酸盐和氯化物含量次之；（5）在自然坡面上可见垂直节理；（6）一般具有肉眼可见的大孔隙，孔隙比较大；2、黄土的成因学说目前国际社会上，地质学界对黄土的成因分析作了很多研究，但是一直未取得令大家一致同意的意见。
目前黄土的成因学说目前主要以风成说、水成说和多成因说为主，各个学说的看法及意见目前各种文献均可查阅的到，这里就不一一进行论述了。
3、黄土地貌的类型黄土地区地貌类型总体可分为4大类，即堆积地貌、侵蚀地貌、潜蚀地貌和重力地貌。
其中，堆积地貌又可分为黄土塬、黄土墚、黄土峁和黄土台地；侵蚀地貌可分为大型河谷和冲沟；潜蚀地貌可分为碟形洼地、黄土陷穴、黄土井、黄土桥和黄土柱；重力地貌可分为崩塌体和黄土滑坡。
各种地貌类型的地貌特征可详见相关规程规范，这里不进行详述。
4、黄土湿陷性的判别依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）中附录T，黄土湿陷性的判别可分初判和复判两阶段进行。
初判主要依据黄土的地质时代和黄土地层剖面进行；复判主要依据取样室内试验指标进行判别，然后进一步判断其湿陷性类型以及湿陷性等级。
大厚度黄土湿陷性影响因素及评价方法探讨
大厚度黄土湿陷性影响因素及评价方法探讨程富强(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600)摘 要:影响黄土湿陷性的因素很多,包括土的初始含水率㊁干密度㊁孔隙比等指标,各因素对湿陷性的影响较为复杂㊂本文根据新建中兰铁路室内试验结果,分析了大厚度黄土湿陷性影响因素,得出了黄土自重湿陷系数与初始含水率㊁孔隙比㊁干密度㊁饱和度和液性指数具有较高的相关性,与塑性指数㊁压缩系数和压缩模量相关性较弱,通过S P S S 软件建立了陇西地区黄土自重湿陷系数与各影响因子的线性回归方程,对本地区快速评价黄土场地湿陷等级具有一定的参考价值㊂关键词:陇西地区;黄土;湿陷系数;评价方法;回归方程中图分类号:P 642 文献标识码:B 文章编号:1009282X (2022)01003107D i s c u s s i o n o n I n f l u e n c i n g Fa c t o r s a n d E v a l u a t i o n M e t h o d s f o r t h e C o l l a p s ib i l i t y of T h i c k L o e s s C H E N G F u q i a n gC h i n a R a i l w a y F i f t h S u r v e y a n dD e s i g n I n s t i t u t e G r o u p C o .,L t d .,B e i j i n g 102600,C h i n a A b s t r a c t :T h e r e a r e m a n y f a c t o r s a f f e c t i n g t h e c o l l a p s i b i l i t y o f l o e s s ,i n c l u d i n g t h e i n i t i a l w a t e r c o n t e n t ,d r y d e n s i t y,v o i d r a t i o a n d o t h e r i n d i c a t o r s o f s o i l .T h e i n f l u e n c e o f e a c h f a c t o r o n t h e c o l l a p s i b i l i t y i s c o m pl e x .B a s e d o n t h e i n d o o r t e s t r e s u l t s o f t h e n e w l y -b u i l t Z h o n g w e i -L a n z h o u r a i l w a y ,t h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s o f t h e c o l l a p s i b i l i t y o f l a r g e t h i c k n e s s l o e s s a r e a n a l yz e d ,a n d t h e s e l f w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t o f l o e s s a n d t h e i n i t i a l w a t e r c o n t e n t ,v o i d r a t i o ,d r y d e n s i t y S a t u r a t i o n a n d l i q u i d i n d e x h a v e h i g h c o r r e l a t i o n ,b u t w e a k c o r r e l a t i o n w i t h p l a s t i c i t y i n d e x ,c o m p r e s s i o n c o e f f i c i e n t a n d c o m pr e s s i o n m o d u l u s .T h e l i n e a r r e g r e s s i o n e q u a t i o n b e t w e e n l o e s s s e l f w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t a n d v a r i o u s i n f l u e n c i n g f a c t o r s i n L o n gx i a r e a i s e s t a b -l i s h e d b y S P S S s o f t w a r e ,w h i c h h a s a c e r t a i n r e f e r e n c e v a l u e f o r r a p i d e v a l u a t i o n o f l o e s s s i t e c o l l a p s i b i l i t y gr a d e i n t h i s a r e a .K e yw o r d s :L o n g x i r e g i o n ;l o e s s ;c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t ;e v a l u a t i o n m e t h o d ;r e g r e s s i o n e q u a t i o n 收稿日期:20210929作者简介:程富强(1988-),男,工程师,硕士研究生学历,主要从事地质勘察工作,E -m a i l :582213493@q q.c o m ㊂0 引言黄土是第四纪以来在干旱㊁半干旱地区沉积形成的一种陆相沉积物[1],其生成环境和物质成分决定了它具有欠压密㊁多孔隙㊁弱胶结等结构特征[2]㊂湿陷性是黄土地区主要工程地质问题之一,场地湿陷类型及湿陷等级决定着地基处理方案的合理选择和设计,也会影响工程投资与施工进度,因此准确查明和评价黄土场地的湿陷性尤为重要㊂国内不少学者通过建立湿陷系数与其基本物理指标的关系来评价黄土的湿陷性[3-7];周树华等人通过现场原位测试,提出了一种运用动力触探仪对黄土的湿陷性进行间接评价的简单方法[8];李家栋与李瑞娥等人采用模糊信息优化方法建立了黄土湿陷性评价模型[9,10]㊂虽然前人做了大量黄土湿陷性的研究,由于地质条件具有较强的地域特征,不同地区黄土湿陷性具有很明显的区域性差别㊂因此,本文以中兰铁路大厚度黄土为研究对象,在分析自重湿陷系数和物理力学指标相关性的基础上提出沿线黄土湿陷性评价方法,可用于陇西地区初步评价大厚度黄土场地的湿陷性㊂1 研究背景1.1 区域概况中兰铁路地处陇西地区,属中温带干旱㊁半干旱气候区,气候特征为干燥少雨,夏季炎热,冬季寒冷,昼夜㊁四季温差大,降雨集中,蒸发强烈㊂该线路经过中低山区㊁黄河阶地和黄土梁峁区,沿线地表广泛分布湿陷性黄土,黄土成因类型主要为第四系全新统冲洪积和第四系上更新统风积砂质黄土,湿陷性黄土层厚度多为20~35m,局部厚度可达50m,湿陷等级多为Ⅲ级(严重)~Ⅳ级(很严重)自重湿陷性场地㊂1.2自重湿陷性判断标准目前,对于黄土场地湿陷性的评价方法主要有室内压缩试验和现场试坑浸水试验两种㊂根据‘湿陷性黄土地区建筑规范“(G B50025 2018)[11],原状黄土的湿陷性可通过室内试验测试得到其自重湿陷系数,计算公式如下:δz s=h z-h'zh0(1)式中:δz s为自重湿陷系数,无量纲;h z为保持天然湿度和结构的试样加压至上覆土的饱和自重压力时,下沉稳定后的高度,m m;h'z为加压稳定后的试样在浸水作用下,附加下沉稳定后的高度,m m;h0为试样的原始高度,m m㊂其中,当δz s<0.015时,为非自重湿陷性黄土;当δz sȡ0.015时,为自重湿陷性黄土㊂自重湿陷量的计算公式如下:Δz s=β0ðn i=1δz s i h i(2)式中:Δz s为自重湿陷量计算值,m m;δz s i为第i层土在上覆土的饱和自重压力下的自重湿陷系数;h i 为第i层土的厚度,m m;β0为因地区土质而异的修正系数㊂由于在采用室内试验结果判定场地湿陷类型时,往往与实际结果存在一定的差异㊂规范中规定对新建甲类建筑和乙类中的重要建筑,应按规范进行现场试坑浸水试验,并按自重湿陷量的实测值Δ'z s 判定场地湿陷类型,湿陷性黄土场地的判定标准如表1所示㊂表1湿陷性黄土场地判定标准T a b l e1C r i t e r i a f o r s i t e d e t e r m i n a t i o n o f c o l l a p s i b l e l o e s s 湿陷性场地类型自重湿陷量计算值或自重湿陷量实测值/m m非自重湿陷性黄土场地Δz sɤ70或Δ'z sɤ70自重湿陷性黄土场地Δz s>70或Δ'z s>70 1.3试验取样本次试验选择中兰铁路靖远北至北湾段进行取样,该段主要位于黄河阶地,地形平坦开阔,地层岩性主要为第四系全新统冲洪积层砂质黄土和第四系上更新统冲洪积层粗圆砾土及卵石土,黄土厚约30~40m㊂黄土地区通常采用薄壁取土器取土和探井取土两种方法,薄壁取土器采用钻机成孔的方式,取土过程中对土样有一定的扰动㊂探井取样利用直径0.6m的洛阳铲成孔,利用取土刀在探井侧壁上切取土样,相比较于薄壁取土器取土,探井取样具有对土样的扰动小㊁取样深度准确的特点㊂因此本次取样选择探井取样的方法,在地下30m深度范围内,间隔2m取样一组,每组2筒(平行同一深度采取),在试坑壁上用取样刀竖向刻取15c mˑ15c mˑ20c m的长方体土体,蜡封后送至试验室,共取土样150组㊂1.4黄土基本物理力学性质为了客观反映沿线黄土基本物理力学性质指标,本文对所取土样的试验数据进行了统计分析,得到了沿线黄土含水率㊁孔隙比㊁干密度㊁液性指数㊁压缩系数㊁自重湿陷系数等基本物理力学指标最大值㊁最小值以及标准值,沿线黄土物理力学指标见表2㊂表2沿线黄土物理力学指标统计表T a b l e2S t a t i s t i c a l t a b l e o f p h y s i c a l a n d m e c h a n i c a l i n d e x e s o f l o e s s a l o n g t h e r a i l w a y统计项目密度ρ/(g㊃c m-3)天然含水量ω/%土粒比重G s天然孔隙比e饱和度S r/%干密度ρd/(g㊃c m-3)饱和重度γs a t/(k N㊃m-3)液限ωL/%塑限ωp/%液性指数I L塑性指数I P直剪压缩系数压缩模量内摩擦角φq/(ʎ)黏聚力C q/k P aα1-2/(M P a-1)E s1-2/M P a自重湿陷系数δs最大值1.8420.52.71.36370.01.6820.627170.769.532.134.50.50014.200.142最小值1.214.12.70.5999.91.1417.22014-1.545.917.411.10.1104.100.001平均值1.5712.02.70.93136.01.4018.82315-0.427.624.519.20.2638.360.019标准值1.5512.62.70.94638.01.3918.72315-0.497.523.816.70.2658.040.023样本数1491511531491491491491531531511537373149149145通过统计得出沿线黄土密度为1.21~1.84g /c m 3,标准值为1.55g /c m 3;初始含水率为4.1%~20.5%,标准值为12.6%;孔隙比为0.599~1.363,标准值为0.946;饱和度为9.9%~70.0%,标准值为38.0%;干密度为1.14~1.68g /c m3,标准值为1.39g /c m 3;液性指数为-1.54~0.76,标准值为-0.49;塑性指数为5.9~9.5,标准值为7.5;内摩擦角为17.4ʎ~32.1ʎ,标准值为23.8ʎ;黏聚力为11.1~34.5k P a ,标准值为16.7k P a;压缩系数为0.110~0.500M P a -1,标准值为0.265M P a-1;压缩模量为4.10~14.20M P a ,标准值为8.04M P a;自重湿陷系数为0.001~0.142,标准值为0.023㊂1.5 黄土颗粒分析及矿物成分分析按照‘铁路工程土工试验规程“[12],对于颗粒粒径小于0.075m m 的试样一般采用密度计法进行颗粒分析,密度计法颗粒分析试验一般经过洗盐(针对易溶盐>0.5%的土样)㊁烘干㊁称量㊁浸泡㊁煮沸㊁冷却㊁洗筛㊁加分散剂等步骤,本文采用密度计法对靖远北站黄土样进行了颗粒分析,试验结果见表3㊂以小于某粒径的土质量百分比为纵坐标,以粒径为横坐标,在半对数坐标系下,绘制粒径分布曲线,如图1所示㊂表3 颗粒分析(密度计法)试验结果T a b l e 3 P a r t i c l e a n a l ys i s (d e n s i t o m e t e r m e t h o d )r e s u l t s 下沉时间/m i n悬液温度/ħ比重计读数温度校正值分散剂校正值R m C s R H 土粒落距/c m粒径/m m小于某粒径的土质量百分数/%0.526.925.02.44-128.44128.448.350.064967494.801.026.920.52.44-123.94123.949.100.047957683.802.026.918.02.44-121.44121.4410.900.037113871.475.026.812.02.38-115.38115.3812.550.025216051.2715.026.26.52.14-19.6419.6413.600.015251429.1330.025.23.01.78-15.7815.7813.750.010966919.2760.024.92.51.46-14.9614.9613.900.007823016.53120.023.92.01.26-14.2614.2614.050.005625914.20240.023.41.51.06-13.5613.5614.050.003999611.871440.022.11.00.64-12.6412.6414.050.00165808.8图1 黄土粒径质量百分比曲线图F i g .1 L o e s s pa r t i c l e s i z e d i s t r ib u t i o nc u r v e 通过上述曲线分析,场地黄土不均匀系数C u =12,曲率系数C c =3,为级配良好的土㊂根据规范规定,粒径范围0.005~0.075m m 的为粉粒,粒径ɤ0.005m m 的为黏粒,因此沿线黄土以粉粒为主,黏粒含量约占14%㊂X 射线衍射分析是研究矿物结晶构造㊁鉴定矿物的主要手段,可以定性地判断土的矿物组成㊂本文选择靖远北站附近地表至30m 深度,每隔5m 取原状土样进行X 射线衍射分析,分析得各矿物成分含量如表4所示㊂不同深度处原状黄土各种矿物成分的含量直方图如图2所示㊂表4 X 射线衍射分析结果T a b l e 4 X -r a y d i f f r a c t i o n a n a l ys i s r e s u l t s 取样深度/m 石英/%长石/%方解石/%白云石/%绿泥石/%伊利石/%黄铁石/%557.1912.6114.654.051.338.751.421055.4812.9014.063.841.9811.74-1553.9014.9213.403.291.1813.31-2053.9710.7711.534.041.9217.77-2559.5212.1514.252.971.158.381.583058.1511.0415.443.451.6710.25-图2不同深度处黄土矿物成分的含量直方图F i g.2C o n t e n t h i s t o g r a m o f m i n e r a l c o m p o s i t i o n o f l o e s s a td i f fe r e n t d e p t h s从图2可以看出,虽然不同深度处原状黄土各矿物成分的含量略有差异,但都是石英含量最高,为53.90%~59.52%;伊利石(8.38%~17.77%)㊁方解石(11.53%~15.44%)㊁长石(10.77%~ 14.92%)含量次之;白云石(2.97%~4.05%)㊁绿泥石(1.15%~1.98%)含量较少㊂2黄土湿陷性影响因素分析2.1天然含水率与自重湿陷系数的关系含水率是反映黄土干湿程度的重要指标,天然含水率对黄土湿陷性的影响主要表现为对黄土的微结构和易溶盐胶结物的影响[13]㊂因为土体中天然含水率的存在,黄土颗粒间具有一定的连接性,使得黄土具有一定的强度㊂当含水率较低时,黄土颗粒间的连接性较强,湿陷性较强,随着含水率增加,黄土中的可溶盐被溶化,颗粒间的连接性减弱,湿陷性减弱㊂中兰铁路沿线黄土天然含水率为4.1%~ 20.5%,标准值为12.6%,以稍湿状为主,通过对黄土天然含水率和自重湿陷系数相关性(图3)分析发现,天然含水量越低,则湿陷性越强烈,随着含水量的增大,湿陷性逐渐减弱,黄土自重湿陷系数和初始含水率呈负相关,相关系数R=-0.852,二者相关程度较高㊂另外,从图3可以看出,当天然含水率大于16%时,黄土已失去湿陷性㊂2.2孔隙比与自重湿陷系数的关系大孔隙是黄土区别于其他土类的主要特征之一[14],雷祥义等研究表明,黄土中的孔隙按大小分为大孔隙㊁中孔隙㊁小孔隙和微孔隙,其中中孔隙(即支架孔隙)是黄土产生湿陷的主要因素[2]㊂孔隙比图3天然含水率与自重湿陷系数的关系F i g.3R e l a t i o n s h i p b e t w e e n n a t u r a l m o i s t u r e c o n t e n t a n ds e l f w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t是衡量孔隙体积率的重要指标,间接反映了黄土的微结构特征[15]㊂黄土的孔隙比越大,则其压缩性越高,黄土发生湿陷变形的空间越大,在外力作用下,黄土更易发生湿陷变形㊂沿线黄土孔隙比为0.599~1.363,标准值为0.946,以稍密状为主,通过对黄土孔隙比和自重湿陷系数相关性(图4)分析发现,孔隙比越大,自重湿陷系数越大,自重湿陷系数和孔隙比呈正相关,其相关系数R=0.801,相关程度较高㊂另外,从图4可以看出,当孔隙比小于0.9时,黄土已失去湿陷性㊂图4孔隙比与自重湿陷系数的关系F i g.4R e l a t i o n s h i p b e t w e e n v o i d r a t i o a n d s e l f w e i g h tc o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t2.3自重湿陷系数与干密度的关系干密度是评定黄土密实程度的指标之一,除与黄土本身密实程度有差别外,还与黄土中各种矿物成分的含量有关,土颗粒排列越紧密,架空孔隙就越少,干密度越大㊂沿线黄土矿物亲水性较强,当遇水浸泡后,颗粒之间不易发生滑移,会降低黄土湿陷性[16]㊂另外,黄土在形成过程中,由于前期固结压力大,土已被压密,当干密度超过某一数值后,黄土就由湿陷性转化为非湿陷性,本文所研究黄土干密度范围为1.14~1.68g/c m3,标准值为1.39g/c m3㊂通过黄土干密度和自重湿陷系数相关性(图5)分析发现,随着干密度值增大,黄土自重湿陷系数减小,二者呈负相关,其相关系数R=-0.845,相关程度较高,另外,从图5可以看出,当干密度大于1.40g/c m3时,黄土已失去湿陷性㊂图5干密度与自重湿陷系数的关系F i g.5R e l a t i o n s h i p b e t w e e n d r y d e n s i t y a n d s e l f w e i g h tc o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t2.4饱和度和自重湿陷系数的关系土的饱和度是土体中水的体积与孔隙体积之比,用来描述土中孔隙被水充满的程度,与地下水位深度和年平均降雨量有关,对黄土湿陷性的影响与天然含水率的影响原理相同㊂沿线黄土饱和度为12.3%~65.5%,标准值为37.6%,通过黄土饱和度和自重湿陷系数相关性(图6)分析发现,随着饱和度值增大,黄土自重湿陷系数减小,饱和度和自重湿陷系数呈负相关,其相关系数R=-0.842,相关程度较高㊂另外,从图6可以看出,当饱和度大于35%时,黄土已失去湿陷性㊂2.5塑性指数㊁液性指数与自重湿陷系数的关系黄土颗粒中的黏粒含量㊁矿物成分对黄土湿陷性具有较大影响㊂塑性指数能综合反映黄土的矿物成分和颗粒大小,塑性指数越大,黄土中黏粒含量或亲水矿物含量就越多,湿陷性就越小㊂沿线黄土塑性指数I P=5.9~9.5,标准值为7.5,黏粒含量约为14%㊂由于本线黄土以砂质黄土为主,粉粒含量较高,黏粒含量较低,且亲水性矿物石英㊁伊利石绿泥石等含量较高,因此黄土自重湿陷系数与塑性指数不具备线性关系,如图7所示,相关系数R=0.22,相关程度较弱㊂图6饱和度与自重湿陷系数的关系F i g.6R e l a t i o n s h i p b e t w e e n s a t u r a t i o n a n d s e l f w e i g h tc o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e nt图7塑性指数与自重湿陷系数的关系F i g.7R e l a t i o n s h i p b e t w e e n p l a s t i c i t y i n d e x a n d s e l fw e i g h t c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t液性指数大小反映了土体所处的物理状态,表征了土的天然含水量和界限含水量之间的相对关系㊂同一结构的黄土,液性指数越大,土体越软,达到湿陷峰值所需的压力越小,湿陷性越弱㊂沿线黄土液性指数I L=-1.54~0.76,标准值为-0.49,以硬塑为主,通过自重湿陷系数和液性指数相关性分析发现,黄土自重湿陷系数随液性指数增大而减小,如图8所示,相关系数R=0.84,相关程度较高㊂2.6压缩系数㊁压缩模量与自重湿陷系数的关系压缩系数和压缩模量反映了黄土的力学性质,是评价黄土压缩变形的参数,黄土的压缩系数越大,压缩模量越小,黄土的压缩性就越大,其发生湿陷变形的空间越大㊂但黄土的压缩性与孔隙比㊁天然含水率㊁密度等物理指标有关,其中天然含水率越大,干密度越小,孔隙比越大,则黄土的压缩性越强[17]㊂又因为自重湿陷系数与天然含水率㊁干密度呈负相关,和孔隙比呈正相关,故压缩系数㊁压缩模量和自图8液性指数与自重湿陷系数的关系F i g.8R e l a t i o n s h i p b e t w e e n l i q u i d i n d e x a n d s e l fw e i g h t c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t重湿陷湿陷系数之间关系较复杂,不具备线性关系㊂试验结果显示沿线黄土压缩系数α1-2=0.110~0.500M P a-1,标准值为0.265M P a-1;压缩模量E s=4.10~14.20M P a,标准值为8.04M P a;通过对场地黄土自重湿陷系数和压缩系数以及压缩模量相关性(图9㊁图10)分析发现,自重湿陷系数和压缩系数以及压缩模量相关程度较弱,相关系数分别为R=0.26㊁R=0.45㊂图9压缩系数与自重湿陷系数的关系F i g.9R e l a t i o n s h i p b e t w e e n c o m p r e s s i o n c o e f f i c i e n ta n d s e l f w e i g h t c o l l a p s ib i l i t yc o e f f i c i e n t3大厚度黄土湿陷性评价方法3.1自重湿陷系数回归分析根据上述分析,黄土自重湿陷系数与天然含水率㊁孔隙比㊁干密度㊁饱和度和液性指数具有较高相关性,与塑性指数㊁压缩系数和压缩模量相关性较弱,因此选择天然含水率㊁孔隙比㊁干密度㊁饱和度及液性指数进行黄土自重湿陷系数的多元线性回归分析㊂以沿线黄土室内试验数据为样本,共取70组数图10压缩模量与自重湿陷系数的关系F i g.10R e l a t i o n s h i p b e t w e e n c o m p r e s s i o n m o d u l u s a n ds e l f w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t据利用S P S S软件进行线性拟合,得出自重湿陷系数与各影响因子间的回归方程见式(3):δz s=0.042-0.134ω-0.016ρd-0.011S r+0.019e-0.001I L(3)式中:δz s为自重湿陷系数,ω为天然含水率,ρd为干密度,S r为饱和度,e为孔隙比,I L为液性指数㊂从公式(3)同样可看出,自重湿陷系数与初始含水率㊁干密度㊁饱和度及液性指数呈负相关,和孔隙比呈正相关㊂3.2回归方程验证为了验证回归方程的适用程度,采用沿线一勘探点实测数据对线性拟合的结果进行验证,自重湿陷系数预测值与实测值的对比曲线见图11,通过计算对比可以看出,自重湿陷系数计算值与实测值变化规律基本一致,其相关系数R=0.886,说明总体上该计算模型分析较为合理,可用于初步评价场地黄土的湿陷性,对快速获得黄土自重湿陷系数具有一定的参考价值㊂图11自重湿陷系数预测结果与实测结果对比图F i g.11C o m p a r i s o n b e t w e e n p r e d i c t e d a n d m e a s u r e dr e s u l t s o f s e l f w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y c o e f f i c i e n t4结论(1)沿线黄土颗粒粒径小于0.075m m的土质量约占总质量的94.8%,粒径小于0.005m m的土质量约占总质量的14%,以粉粒为主,矿物成分中石英含量最高,伊利石㊁方解石㊁长石含量次之,白云石㊁绿泥石含量较少㊂(2)通过黄土物理力学指标与自重湿陷系数的相关性分析可得,沿线黄土自重湿陷系数与初始含水率㊁孔隙比㊁干密度㊁饱和度和液性指数具有较高的相关性,与塑性指数㊁压缩系数和压缩模量相关性较弱㊂且自重湿陷系数与初始含水率㊁干密度㊁饱和度及液性指数呈负相关,和孔隙比呈正相关㊂(3)采用多元线性回归得到的自重湿陷系数回归方程计算值与实测值的变化规律基本一致,可用于初步评价该地区大厚度黄土场地的湿陷性,对快速获得黄土自重湿陷系数具有一定的参考价值㊂参考文献:[1]刘东生.黄土与环境[M].北京:科学出版社,1985.[2]雷祥义.中国黄土的孔隙类型与湿陷性[J].中国科学化学:中国科学,1987,17(12):13091318. 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湿陷性黄土地基评价
湿陷性黄土地基评价摘要：文章论述了黄土湿陷性和湿陷性判定方式，分析湿陷性黄土地基评价需要综合的多种因素即兼顾室内湿陷性试验和现场浸水试验数据并将湿陷性和湿陷敏感性结合结合起来。
简单分析了在评价湿陷性黄土地基时应注意的几个问题。
关键词：黄土地基湿陷性湿陷敏感性评价黄土分布广泛，大约占陆地总面积的9.3%，我国的黄土分布面积约占世界黄土总面积的4.9%，黄土多分布于干旱、半干旱地区，这一地区气候干燥，年降水量在250mm-500mm之间。
由于黄土形成的这一特殊环境，所以黄土成为一种特殊土质，在一定压力作用下具有浸水湿陷性。
近年来越来越多的项目在黄土地区开展，从而使得黄土的湿陷性评价逐渐成为一个对黄土区域工程至关重要的问题，因为对黄土地基湿陷性判断的准确程度，直接影响到整个工程在技术、经济上的合理性。
1 黄土的湿陷性黄土的湿陷性是指黄土在一定附加压力作用下，受水浸湿而产生变形，称为湿陷性黄土。
当然并不是所有的黄土都具有湿陷性，有的黄土如老黄土（Q1、Q2）就不具有湿陷性，或只有轻微湿陷性。
新黄土（Q3、Q4）一般具有湿陷性。
黄土在饱和自重压力作用下产生湿陷，称为自重湿陷性黄土，否则称为非自重湿陷性黄土。
2 黄土的湿陷性的判定判定黄土湿陷性的指标，湿陷性地区规范采用湿陷性系数δS。
然而只判定某一深度处的土是否具有湿陷性对工程往往不具有实际意义，因此对整个场地来说，我们要通过公式进一步计算自重湿陷量ΔZS从而判断黄土场的湿陷类型是非自重或是自重湿陷性，并由ΔZS和计算总湿陷量ΔS结合来判定场地的湿陷等级。
实验室内一般通过小型固结仪进行单线或双线法试验，分级施加压力，由公式（1）和（2）算得每层土的湿陷系数δS和自重湿陷系数δSZ ，进而由公式（3）和（4）分别算得ΔS 和ΔZS。
ΔS为计算湿陷量，野外通过原位试坑浸水试验可得到实测湿陷量。
式中hP和hZ为保持天然的湿度和结构的土样，分别加压至P和土的饱和自重压力时下沉稳定后的高度；hP`和h`Z分别为上述加压稳定后的试样浸水下沉稳定后的高度；h0为试样的原始高度；β和β0为修正系数；δsi和δzsi分别为第i土层的湿陷系数和自重湿陷系数；hi为第i层土的厚度。
黄土的湿陷性判定及地基处理措施
黄土的湿陷性判定及地基处理措施摘要：在湿陷性黄土地区，准确评价场地黄土的湿陷性，将直接影响地基处理方案、工程周期长短及地基处理费用的高低等问题。
湿陷性黄土对工程建设影响较大，通过对黄土物理、力学特性指标的研究，揭示黄土的湿陷性就显得尤为重要。
在总结多年工程实践的基础上，结合现行工程建设规范、规程，把对湿陷性黄土评价和地基处理方法结合起来，从准确评价黄土湿陷性出发，分析如何选用适宜的地基处理方法。
关键词：黄土湿陷性湿陷性评价地基处理1引言黄土是第四纪干旱、半干旱气候条件下，陆相沉积的一种特殊土。
我国作为世界上黄土厚度最大、分布面积最广、地层层序最完整、成因类型最复杂的国家，黄土覆盖面积达6.40×105km2，主要分布在甘肃、陕西、山西三省，部分分布在青海、宁夏、河南，其他在河北、辽宁、黑龙江、山东、内蒙古和新疆等省（区）也有不连续或零星的分布。
其中湿陷性黄土的分布面积约为2.70×105km2，大部分分布在我国黄河中游地区。
随着中西部地区经济的快速发展以及国家西部大开发战略的实施，许多重大工程建设项目正在实施，不可避免地要遇到黄土湿陷性问题。
所以，研究黄土的湿陷性判定及地基处理措施显得尤为重要。
2.湿陷性黄土的主要工程特性湿陷性黄土的孔隙比一般较大，并常常具有肉眼可见的大孔隙，由于在颗粒间具有较高的结构强度，所以在天然干燥状态下，黄土仍然可以承受一定的荷重，并且变形量也较小。
但在自重或一定荷载作用下，受水浸湿后，黄土结构就会迅速被破坏而发生显著的附加下沉。
2.1物理性质指标（1）我国湿陷性黄土的几个物理性质指标：容重：一般为1.33~1.81g/m3，多数为1.40~1.60 g/m3；天然含水量：一般为7%~23%，多数为12%~20%；孔隙比：一般为0.78~1.50，多数为0.8~1.2；液限：一般为21.7%~32.5%，多数为25%~31%；塑性指数：一般为6.7~13.1，多数为8~12。
岩土工程资料：自重湿陷性黄土有哪些判定方法
岩土工程资料：自重湿陷性黄土有哪些判定方法
自重湿陷性黄土有哪些判定方法？
自重湿陷性黄土的判定方法：
室内试验法：室内普通固结仪中进行。
现场法：挖平底方形坑或圆坑，边长或直径大于等于黄土层的厚度且不应小于10m。
深度一般为50cm，坑底铺厚5～10cm的砂或砾，坑内灌水，保持水深30cm。
浸水至黄土全部饱和，湿陷达到稳定时为止。
其稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于1mm。
测出自重湿陷量zs。
当zs？7cm时非自重湿陷性黄土场地。
当zs？＞7cm时自重湿陷性黄土场地。
根据野外无载荷试坑浸水试验，得出兰州地区黄土明显或强烈的自重湿陷性。
西安、太原黄绝大多数为非自重湿陷性。
湿陷性黄土判定及地基处理方法[详细]
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湿陷性黄土及地基处理前言:一、湿陷性黄土及地基处理課程的重要性及意义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;2.参读关于湿陷性黄土及地基处理、软弱土地基处理等方面的资料;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250～500米米,年降水量小于250米米的地区,则黄土较少,而代之的是沙漠和戈壁;年降水量大于750米米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 δ,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:p pp s h h h /-=δ 或:p p p s e e e +-=1/δ其中:p h 、p e －－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(厘米)和孔隙比;--//,p p e h 分别是上述加压稳定后的土样,在浸水作用下压缩稳定后的高度(厘米)和孔隙比;--o o e h ,分别是土样的原始高度(厘米)和原始孔隙比;当015.0 s δ时,定为非湿陷性黄土;当015.0 s δ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:03.0≤s δ时,称为弱湿陷性(洛阳);当07.003.0≤s δ 的称为中等湿陷性(太原);当07.0 s δ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≤7厘米时,应定为非自重湿陷性黄土场地;自重湿陷量 7厘米时,应定为自重湿陷湿黄土场地.自重湿陷量:zs ∆＝i ni zsi h •∑=10δβ式中:--zsi δ第i 层土在上覆土的饱合自重压力下的自重湿陷系数/h h h z z zsi -=δ 其中:--z h 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./z h －－上述加压稳定后的土样,在浸水作用下,下沉稳定后的高度.0h －－第i 个土样的原始高度.--i h 第i 层土的厚度(厘米);0h －－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 ∆βδ⋅⋅=∆∑=i ni si h s 1式中:--si δ第i 层土的湿陷系数;--i h 第i 层土的厚度;--β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的第一拐点.浸二、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6米内平整场地,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0·93.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45厘米;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30厘米,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25厘米,但宽度不宜大于2.5米.2、当屋面为有组织排水时,在非自重湿陷性黄土场地不得小于1米,在自重湿陷性黄土场地,宜为1.5米.3、水池的散水的宽度为1～3米,散水的外缘超出池底边缘不应小于20厘米,喷水池等的回水坡或散水的宽度宜为3～5米.4、高层建筑结构的散水的宽度宜超出基底边缘1米,并不应小于5米.四、散水应采用现浇混凝土.其垫层应设置15厘米厚的灰土或30厘米厚的素土,垫层外缘应超出散水的和建筑物外墙基底外缘50厘米.散水宜每隔6～10米设置一条伸缩缝.散水与外墙交接处和散水的伸缩缝,应用柔性防水材料填封.沿散水外缘不宜设置雨水明沟.五、经常受水浸湿或可能积水的地面,应严密不渗漏,并按防水地面设计.对采用严格防水措施的建筑,其防水地面应设行之有效的防水层.地面坡向集水点的坡度不得小于0.01.地面与墙、柱、设备基础等交接处应做翻边.地面下应做30～50厘米厚的灰土垫层.六、排水沟的材料和做法,应根据湿陷类型、湿陷等级和使用要求等选定,并应设置灰土垫层,防护范围内的排水沟,宜采用钢筋混凝土,但在非自重湿陷性黄土场地,室内小型排水沟可采用混凝土,并应做防水面层.对采用严格防水措施的建筑,其排水沟应增设卷材防水层或其它有效的防水层.七、对基础梁底下预留日空隙,应采取有效措施防止地面水浸入地基.对地下室的采光井,应做好防、排水设施.第三节湿陷性黄土地基上结构的设计措施一、当地基不处理或仅消除地基的部分湿陷量时,结构设计应根据地基湿陷量等级或地基处理后的剩余湿陷量、建筑物的不均匀沉降、倾斜和构件脱离支座等不利情况,采取下列结构措施:1、选择适宜的结构体系和基础型式;2、加强结构的整体性与空间刚度;3、预留适应沉降的净空.二、当建筑物的体型复杂时,宜用沉降缝将建筑物分成若干个体型简单,并具有较大空间刚度独立的单元.砌体结构建筑物的沉降缝处,宜设置双墙.三、高层建筑的设计,宜选用轻质高强材料;宜调整上部荷载和基础宽度,使地基应力均匀分布;宜加强上部结构的刚度和基础刚度.四、对一、二、三类建筑,基础的埋深不应小于1米.五、建筑物的基础或墙,当有地下管道或管沟时,应预留洞孔.洞顶与管沟及管道顶间的净空高度,对消除地基的全部湿陷量的建筑物不宜小于20厘米;对消除地基的部分湿陷量和未处理地基的建筑物不宜小于30厘米.洞边与管沟外壁必须脱离.洞边与承重墙转角处外缘的距离不宜小于1米,当不能满足时,可用钢筋混凝土框加强.洞底距基础底不应小于洞宽的1/2,并不宜小于40厘米,当不能满足时,应局部加深基础或在洞底设置钢筋混凝土梁.六、砌体结构建筑的钢筋混凝土圈梁,应按下列规定设置:1．二、三类中的多层建筑,当地基处理后的剩余湿陷量分别大于20厘米,30厘米时,均应在基础内、屋面檐口处和第一层楼盖处设置钢筋混凝土梁圈,其它各层宜隔层设置;当地基处理后的剩余湿陷量分别大于20厘米,30厘米时,在基础内除设置钢筋混凝土圈梁外,并应每层设置钢筋混凝土圈梁.2．在二、三、四级湿陷性黄土地基上的四类建筑,应在基础内和屋面檐口处设置混凝土配筋带,或设置钢筋混凝土圈梁.3．采用严格防水措施的多层建筑,应每层设置钢筋混凝土圈梁.4.各层圈梁均应设在外墙、内纵墙和对整体刚度起重要作用的内横墙上,并应在同一标高处闭合,否则应采取加强措施.七、砌体结构的窗间墙宽度,在承受主梁处或开间轴线处,不变小于主梁或开间轴线间距的1/3,并不应小于1米,在其它承重墙处,不应小于0.6米.门窗洞边至建筑物转角处的距离不应小于1米,当不能满足上述要求时,应在洞孔周边采用钢筋混凝土框加强,或在转角及轴线处加构造桩.多层砌体结构的建筑,不得采用空斗和无钢筋砌体过梁.八、当砌体结构建筑的门窗洞孔或其它洞孔的宽度大于1米,且地基未经处理或未消除地基的全部湿陷量时,应采用钢筋混凝土过梁. 九、厂房内吊车上的净空高度:对消除地基的全部湿陷量建筑,不宜小于20厘米;对消除地基的部分湿陷量或未经处理地基的建筑,不宜小于30厘米.吊车梁应设置成简支梁.吊车梁与吊车轨之间应采用能调整的连接方式.十、预制钢筋混凝土梁的支承长度,在砖墙、砖柱上不宜小于24厘米,预制钢筋混凝土板的支承长度,在砖墙上不宜小于10厘米.第五节湿陷性黄土地基设计措施的选择原则:1消除内因:消除大孔隙;2消除外因:采取必要的防水措施和控制基底压力在湿陷性黄土地基设计时,应按照建筑物的重要性和地基对沉降的敏感程度、地基被水浸湿的可能性、地基土的湿陷类型和湿陷等级、土的变形和强度、地下水可能的变化情况、当地建筑经验和施工条件等因素综合考虑分析,区别对待,合理采用地基处理、防水措施和结构措施等任何一种或多种措施,以保证建筑安全.一、建筑物的设计措施:1．地基处理措施:1)消除地基的全部湿陷量,或采用桩基、深基等穿透全部湿陷性黄土层;2)消除地基的部分湿陷量.2．防水措施:1)基本防水措施:在建筑物布置、场地排水、屋面排水、地面防水、散水、排水沟等方面防止雨水或生产、生活用水的渗漏,并提高管道材料和接口的标准.2)检漏防水措施:在基本防水措施的基础上,对防护范围内的地下管道增设检渗漏管沟和检漏井.3)严格防水措施:在检漏防止措施的基础上,对防水地面、排水沟、检漏管沟和检漏井等设施提高设计标准.3．结构措施:减少建筑物的不均匀沉降,或使结构适应地基的变形.二、选择设计措施的一般原则:各类建筑物在采取设计措施时,应根据堪察报告提供的场地湿陷类型、地基湿陷等级及地基承载力的情况,并结合当地建筑经验和施工条件等因素综合考虑确定.1、一级建筑物,要求全部消除地基土的湿陷性或穿透全部湿陷性土层;2、二级建筑物,消除地基土的部分湿陷量,最小处理厚度对非自重和自重湿陷性黄土场地,均不应小于压缩层厚度的2/3,自重湿陷性黄土地基还应控制未处理土层的剩余湿陷量不大于20厘米,如基础宽度大或湿陷性土层厚度大,处理2/3压缩层或湿陷性性土层厚度确有困难时,在建筑物范围内应采取整片处理,其处理厚度,非自重湿陷性黄土场地不应小于4米,自重湿陷性黄土场地不应小于6米.同时采取防水措施和结构措施.地基处理后的剩余湿陷量小于20厘米时在,应采取检漏或基本防水措施;当大于20厘米时,对非自重湿陷性黄土场地应采取检漏防水措施,对自重湿陷性黄土场地,应采取严格防水措施.3、三级建筑物,对于一级湿陷性黄土地基,可不做处理,但应采取结构和基本防水措施.对于二、三、四级湿陷性黄土地基,应消除地基土的部分湿陷量,消除部分湿陷量的最小处理厚度满足规范要求.并应采取结构和防水措施.地基处理后的土层的剩余湿陷量不大于30厘米时,应采取基本防水措施或检漏防水措施;当大于30厘米时,应采取检漏防水措施或严格防水措施.4、四级建筑物,对于各级湿陷性黄土地基一律不用处理,当在一级湿陷性黄土地基上,应采取基本防水措施,在二级湿陷性黄土地基上,应采取基本防水措施和结构措施,在三、四级湿陷性黄土地基上,应采取结构措施和检漏防水措施.三、对各类建筑物采取设计时,还要求按下列情况确定:1、当地基土的总湿陷量不大于5厘米时对各类建筑物均可按非湿陷性黄土地基进行设计.2、当基底下各土层的湿陷系数小于0.03时,对二类建筑地基可不做处理,但应采取结构和检漏防水措施.3、在湿陷性黄土层很厚的场地上,当一类建筑物采取措施消除地基的全部湿陷量或穿透全部湿陷性土层有困难时,应采取专门措施.4、当场地内的湿陷性黄土层较薄、湿陷系数较大或湿陷性性土层分布很不均,而且下伏基岩埋深不大,起伏较大时,如经济合理,对二级建筑物和三、四级湿陷性黄土地基上的三类建筑,可采取措施消除地基的全部湿陷量或穿透全部湿陷性土层.5、对承受较大荷载的重要设备基础,应与建筑物采取相同的的地基处理措施和防水措施.6、在非自重湿陷性黄土场地上,当地基内各土层的湿陷起始压力(不考虑基础埋深和宽度修正)均大于其附加压力与上覆土的饱和自重压力之和时,各类建筑物可按非湿陷性黄土进行地基设计.7、在非自重湿陷性黄土场地上,建筑物使用期间,当地下水有可能上升到地基压缩层以内时,宜采取下列措施:1)建筑体型力求简单,平面避免转折,或分成若干简单的单元;2)多层砌体结构应有较大刚度,其长高比不大于3.0;3)同一单元内,各基础的荷载、形式、尺寸和埋深应尽量接近;门厅与主体之间应有效措施,减少差异沉降;第四章黄土地基计算同土力学与地基基础,不在讲述第五章地基处理第一节:概述一、地基处理(地基加固):对天然地基中的不良地基进行人工处理的过程.二、建筑物的不良地基问题:1、强度及稳定性问题:在荷载作用下,地基土抗剪强度不足,使地基土产生局部或整体破坏;2、不均匀沉降、沉降、水平位移问题:在荷载作用下,地基产生变形,使建筑物产生过大的沉降、水平位移、不均匀沉降等,从而影响建筑物的正常使用.如建筑荷载过大及土体的强度不足,湿陷性黄土地基的遇水湿陷,膨胀土遇水膨胀、失水收缩等.。
自重湿陷性黄土
化学加固法
化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法。硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、 粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中，另一方面溶液与土的相互凝结，土起着凝结剂的作用。
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黄土简介
地基施工中黄土属于最常见的土质之一。而黄土在自重或外力的作用下，被水浸润后结构改变而引发的显著 下沉现象，称之为湿陷。湿陷性黄土其特点为空隙比较大，湿陷性强；天然含水量高，湿陷性低。湿陷性黄土受 水浸湿后会产生显著的附加下沉，对于建筑在其上的工程具有特殊的危害作用，因此客观评价黄土的湿陷性是湿 陷性黄土区工程勘察的主要任务之一。其中自重湿陷性黄土下限深度是确定黄土区桩基正负摩阻力中性点的依据， 对桩基设计非常重要。因此，在对黄土地基进行评价时，不但要评价其湿陷类型和湿陷等级，还必须对自重湿陷 性黄土层的下限深度给予足够的重视 。自重湿陷性黄土是指受水浸湿后在饱和自重压力下发生湿陷的湿陷性黄 土。划分自重湿陷性和非自重湿陷性黄土，可按室内或现场浸水压缩试验，在土的饱和自重压力下测定的自重湿 陷系数判定。当自重湿陷系数小于0.015时，定为非自重湿陷性黄土；自重湿陷系数大于等于0.015时，应定为自 重湿陷性黄土。
常用处理措施
1
垫层法
2
夯实法
3
挤密桩法
4
桩基础
5
化学加固法
垫层法
垫层法是先将基础下的湿陷性黄土一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，以便消除地基 的部分或全部湿陷量，并可减小地基的压缩变形，提高地基承载力，可将其分为局部垫层和整片垫层。当仅要求 消除基底下1~3m湿陷性黄土的湿陷量时，宜采用局部或整片土垫层进行处理；当同时要求提高垫层土的承载力或 增强水稳性时，宜采用局部或整片灰土垫层进行处理。
大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和湿陷性评价试验研究
大厚度自重湿陷性黄土地基处理深度和湿陷性评价试验研究一、概述在土木工程建设领域，大厚度自重湿陷性黄土地基的处理深度和湿陷性评价是一个至关重要的研究课题。
这类地基因其特殊的物理性质和工程特性，给工程建设带来了诸多挑战。
湿陷性黄土在遇水浸湿后，其结构会发生显著变化，导致地基承载力降低，甚至引发地基沉降等问题，严重影响工程的安全性和稳定性。
对大厚度自重湿陷性黄土地基的处理深度和湿陷性评价进行深入研究，具有重要的理论价值和实践意义。
本研究旨在通过系统的试验和分析，探究地基处理深度的合理范围，以及湿陷性评价的有效方法，为实际工程建设提供科学依据和技术支持。
研究过程中，我们采用了多种试验方法和技术手段，包括浸水试验、载荷试验、原位测试等，以全面评估地基的湿陷性能和处理效果。
通过对试验数据的分析和处理，我们得到了关于地基处理深度和湿陷性评价的一系列重要结论和建议，为类似工程的建设提供了有益的参考。
本研究对于推动大厚度自重湿陷性黄土地基处理技术的发展和湿陷性评价方法的完善具有重要意义，有助于提升工程建设的整体质量和安全水平。
1. 研究背景：介绍大厚度自重湿陷性黄土地基的工程特点和问题，阐述其在我国分布广泛、工程危害严重的现状。
大厚度自重湿陷性黄土地基是我国工程建设中常见的一种特殊地基类型，其工程特点和问题具有显著的地域性和复杂性。
这种地基主要分布在我国的黄土高原地区，如陕西、甘肃、宁夏、山西等地，这些地区广泛分布着厚层黄土，且黄土的湿陷性特征明显，对工程建设构成了严重的威胁。
大厚度自重湿陷性黄土地基的工程特点主要表现在其特殊的物理力学性质上。
一方面，这种地基的湿陷性是其最为显著的特点，即在浸水或受雨水作用时，其结构会发生变化，导致地基承载力降低，沉降变形增大，甚至引发地基失稳等严重问题。
另一方面，由于其厚度较大，地基处理难度也相应增大，需要采取更为有效的地基处理方法，以确保工程的稳定性和安全性。
在我国，大厚度自重湿陷性黄土地基的危害性已引起了广泛的关注。
(整理)黄土湿陷程度划分
黄土湿陷程度划分(补充件)A1 黄土湿陷类型与湿陷程度的划分A1．1 黄土的湿陷类型，按室内压缩试验，在土的饱和自重压力下测定的自重湿陷系数δzs判定。
自重湿陷数按式(A1)计算：……………………(A1) 式中：h z——原状土样在饱和自重压力s下稳定后的高度，cm；h’z——上述试样在侵水湿陷稳定后的高度，cm；h0——土样的原始高度，cm。
当δzs＜0．015时，为非自重湿陷性黄土；δzs≥0．015时，为自重湿陷性黄土。
A1．2 黄土的湿陷程度，应按室内压缩试验，在一定压力下测定湿陷系数δs 判定。
湿陷系数控式(A2)计算：……………………(A2)式中：h p—原状土样在压力s下稳定后的高度，cm；h’p——上述试样在侵水湿陷稳定后的高度，cm；h 0——土样的原始高度，cm。
当δs＜0．015时，一般定为非湿陷黄土；0．015≤δs＜0．08时，一般定为弱湿陷性黄土；0．08＜δs＜0．07时，一般定为中等湿陷性黄土；δs＞0．07时，一般定为强湿陷性黄土。
测定湿陷系数δs的压力s，自地面以下1．5m算起，10m以内土层应用200kPa 压力，10m以下至非湿陷性土层顶面，应用其上覆土的饱和自重压力(当不足300kPa时，仍应用300kPa)。
A2 黄土地基湿陷类型与等级的划分A2．1 黄土地基湿陷类型，应按汁算自重湿陷量Δzs和当地建筑经验综合判定，也可按实测自重湿陷量Δ′zs判定。
计算自重湿陷量Δzs(cm)。
按式(A3)计算：……………………(A3) 式中：δzsi——第i层土的白重湿陷系数；h i——第i层土的厚度；β0——修正系数。
陇西地区取1．5，陇东、陕北地区取1．2，陕西省关中地区取0．7，其他地区取0．5。
计算自重湿陷量Δzs，白天然地面算起。
至其下全部湿陷性黄土层的底面为止，其中自重湿陷系数δzs小于0．015的土层不累计。
A2．2 湿陷性黄土地基的温陷等级，按总湿陷量Δs划分。
浅谈湿陷性黄土地基的处理及下沉的检查方法
３ 在地 下 水 位 不 可 能 上 升 的 自重 湿 陷 性 黄 土 ）
场地 ， 当未 消除地 基 的全 部湿 陷量时 ， 对地基 受水 浸 湿可 能性 大 或有严 格 防水 要 求 的 建筑 物 ， 用 整 片 采
土垫层 处 理地 基较 为适 宜 。但 地下水 位有 可能 上升
处理 问题 ， 以及 高湿 度 软 弱 黄 土 （ 其 是饱 和黄 土 ， 尤 多 由湿 陷 性黄 土 饱水 转 化 而 成 ， 和度 Ｓ 饱 ｒ＞８ ％ ） ０
几方 面 的问题 ：
的重锤以一定落距 给予地基 以冲击和振动 ， 从而达 到增大压实度 ， 改善土的振动液化条件 ， 消除湿陷性 黄土 的湿 陷性 等 目的。强 夯加 固过程是 瞬 时对地 基
土体施加一个巨大的冲击能量 ， 使土体发生一系列 的物理变化 ， 土体结构 的破坏或排水 固结、 如， 压密 以及触变恢复等过程。其作用结果是使一定范围内 的地基强度提高、 孔隙挤密。
卢君尊
（ 甘肃华彤铁路房建有 限责任公司 ， 甘肃 兰州 ７０ ０ ） ３ ００ 摘 要： 黄土地 区经 常发 生地基湿 陷 ， 造成房 屋下沉 ， 响人 民正常 生活 ， 以 ， 用适 合的处理 方法处理 黄土 的失 影 所 采
陷性 ， 对建筑物具有重要 的意义 。 关键词 ： 湿陷性黄土 ； 处理方法 ； 地基下沉 ； 检查
质获得显著改善 ， 平均 干密度 明显增 大 ， 压缩 性降 低 ， 陷性 消除 ， 水 性 减弱 ， 载 力提 高 。非 自重 湿 透 承
湿 陷性 黄 土地 基 ， 湿 陷起 始压力 较大 ， 其 当用 重锤 处 理 部分 湿 陷性 黄土 层 后 ， 减 少甚 至 消 除 黄 土地 基 可 的湿 陷变形 。因此 在非 自重 湿陷性 黄土 场地采 用重 锤夯 实 的优 越性 较 明显 。 强 夯 法加 固地 基 机理 一 般 认 为 ， 将 一定 重 量 是
湿陷性黄土试验及评价
伊宁—墩麻扎公路建设工程地基湿陷性黄土检验及评价标准一、开工前检验一）现场取样1、确定检验路段、探坑间距，探坑位置和探坑深度；2、开挖探坑采取不扰动土样，保持天然湿度、密度和结构取样及检验，判别地段地层及变化；二）湿陷性黄土检验参数（依据JTG E40-2007）1、易溶盐2、液塑限和土的比重3、天然密度和天然含水量4、贯入值（必要时做）5、湿陷性试验1) 相对下沉系数2) 自重湿陷系数试验（若为非自重湿陷性黄土，则只检验湿陷系数即可，若为自重湿陷性黄土，则检验湿陷系数及自重湿陷系数）3) 溶滤变形系数试验4) 湿陷起始压力三）、黄土湿陷性类型及强度的划分[依据《公路土工试验规程》释义手册]表21-C 湿陷性黄土湿陷作用强烈程度的划分表21-D 自重湿陷性黄土与非自重湿陷性黄土划分二、湿陷性黄土地基采取冲击碾压、强夯法处治后检验与评价一）冲击碾压法1、根据设计及《公路冲击碾压应用技术指南》制定施工工艺，进行试验段作业；2、现场检测：冲击碾压遍数、沉降量、密度（压实度）、湿陷系数和贯入值。
3、合格判定标准：处治1m深度内压实度不低于90%，湿陷系数应小于0.015。
二）强夯法1、根据设计和《工程地质手册》制定施工工艺，进行试验段作业（试夯），通过试夯确定单点最佳夯击能、最佳夯击次数、间歇时间等参数，以试夯的技术参数指导施工。
2、详细记录每一夯点夯击次数、夯沉量，每一夯点的累积夯沉量不宜小于试夯时平均夯沉量的95%；一般对于每个夯点的质量控制可采用最后两击的平均夯沉量不大于5cm。
3、在夯点范围内（特指夯锤底部范围）取原状土样（0.5-1.0m）测干密度、空隙比（孔隙比）、压缩系数和湿陷系数，必要时进行贯入试验。
4、合格判定标准：应符合设计和试夯拟定的技术质量标准。
黄土湿陷性评价应注意的几个问题
黄土湿陷性评价应注意的几个问题摘要：湿陷性黄土因遇水软化强度骤降的特点对工程建设影响巨大，如何准确查明湿陷范围、湿陷深度、湿陷程度及湿陷等级是工程地质勘察的关键工作之一。
本文结合工作实践，从野外勘探、取样、室内试验及计算分析等方面，有针对性的提出应该注意的一些问题。
关键词：黄土；湿陷性；评价在黄土湿陷性评价方面，湿陷性黄土地区建筑规范对湿陷系数δs、自重湿陷系数δzs及湿陷起始压力Psh的测定，以及实测或计算自重湿陷量△ZS，总湿陷量△S的计算、建筑场地和地基的评价等方面均作了详细而严密的规定，但相应参数的取值及进行相关评价时，必须针对具体工况条件综合分析选用，必要时，宜通过实测资料对参数的取值给予修正，避免误判现象发生。
笔者认为应注意如下几个问题。
一、测定湿陷系数所用原状土样测定黄土湿陷性的试验，可分为室内压缩试验、现场静载荷试验和现场试坑浸水试验三种。
当采用室内压缩试验测定黄土湿陷系数时，土样的质量等级应为Ⅰ级不扰动土样，在湿陷性黄土地区进行地质勘探，一般采用探井，在井壁刻取原状土样，如果在钻孔内采取土样，必须遵守黄土取样操作方法。
一般而言，探井与钻孔所取土样的试验结果有较大差距，在设计时采用探井的试验结果进行评价较为准确。
工程实例数据表明，探井取样指标中 s一般较钻孔取样试验指标值大。
即使在同一场地，探井与钻孔取样试验指标中 s值差别也较大。
二、测定湿陷系数采用的试验压力Ⅰ室内压缩试验在室内测定黄土的湿陷系数，选取的试验压力不同，所测定的湿陷系数结果是不同的，为满足试验过程的的统一性及试验结果的可比性，试验压力的选定是一个重要课题。
规范规定测定湿陷系数δs的压力应根据深度不同采取不同的试验压力，对于多数建筑物基本能满足要求，但对一些基底压力大于300kPa的建筑物多不适宜，应采用实际压力计算湿陷系数。
工程实例：某供销大楼建筑场地黄土厚度超过80m，勘察期间，除按300kPa测定湿陷性指标外，对重要建筑地段则按详细计算的基底实际压力分布情况测定大压力下的湿陷系数δs，具体压力按0～10m为300kPa，10～15m为400kPa，15～20m为500kPa，20～30m为600kPa，30～40m为800kPa取用。
一种黄土自重湿陷下限深度的测定方法[发明专利]
![一种黄土自重湿陷下限深度的测定方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8cb86fbe3c1ec5da51e2709f.png)
专利名称：一种黄土自重湿陷下限深度的测定方法
专利类型：发明专利
发明人：井彦林,张旭彬,丁景园,明心凯,张志权,黄月,赵庄申请号：CN201910711493.2
申请日：20190802
公开号：CN110499751A
公开日：
20191126
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种黄土自重湿陷下限深度的测定方法，该方法根据室内固结试验结果绘制出各深度层土样的e‑lgP压缩曲线，根据该压缩曲线确定黄土的先期固结压力；根据饱和状态下黄土的先期固结压力即为湿陷起始压力，推出欠固结黄土即为自重湿陷性黄土，因此，通过计算各深度层土样的超固结比(OCR)来判定土样的固结状态，由欠固结土样深度确定黄土的自重湿陷下限深度。
与传统的室内压缩实验相比，大大缩小与室外实测值的测量误差，提高室内黄土自重湿陷下限深度的测量精度，为确定黄土的自重湿陷下限深度提供一条新的途径。
申请人：长安大学
地址：710061 陕西省西安市南二环中段33号
国籍：CN
代理机构：西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：惠文轩
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黄土自重湿陷下限深度确定方法研究
第45卷第1期2021年2月北 京 交 通 大 学 学 报J O U R N A L O FB E I J I N GJ I A O T O N G U N I V E R S I T YV o l .45N o .1F e b .2021收稿日期:2020-09-07基金项目:国家自然科学基金(41472267)F o u n d a t i o n i t e m :N a t i o n a lN a t u r a l S c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a (41472267)第一作者:井彦林(1963 ),男,陕西蒲城人,教授,博士.研究方向为黄土力学与工程.e m a i l :j i n g ya n l i n @c h d .e d u .c n .引用格式:井彦林,张旭彬,黄月,等.黄土自重湿陷下限深度确定方法研究[J ].北京交通大学学报,2021,45(1):136-142.J I N G Y a n l i n ,Z HA N GX u b i n ,HU A N GY u e ,e t a l .S t u d y o n d e t e r m i n a t i o nm e t h o d o f t h em a x i m u md e p t h o f l o e s s c o l l a ps i b l e u n -d e r s a t u r a t e d s e l f -w e i g h t s t r e s s [J ].J o u r n a l o fB e i j i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,2021,45(1):136-142.(i nC h i n e s e )文章编号:1673-0291(2021)01-0136-07D O I :10.11860/j.i s s n .1673-0291.20200105黄土自重湿陷下限深度确定方法研究井彦林1,张旭彬1,黄 月1,林杜军2,丁景园1,明心凯1(1.长安大学建筑工程学院,西安710061;2.中煤西安设计工程有限责任公司,西安710054)摘 要:鉴于室内试验确定的黄土自重湿陷下限深度与野外实测值存在明显差异,基于饱和状态下黄土的似先期固结压力就是湿陷起始压力的观点,以陕西渭北黄土为研究对象,提出了一种新的判定自重湿陷下限深度的方法.首先利用浸水状态下黄土的固结试验测定了黄土的似先期固结压力,其次用似先期固结压力方法确定了湿陷起始压力,最后通过湿陷起始压力与饱和自重压力的对比分析进行自重湿陷性判定,确定了自重湿陷下限深度.现场试坑浸水试验结果表明利用本文所提出的方法确定的黄土自重湿陷下限深度值与实测结果基本一致,验证了方法的有效性.研究成果可以为黄土湿陷起始压力㊁湿陷敏感性等问题的深入研究提供借鉴.关键词:黄土;自重湿陷下限深度;似先期固结压力;湿陷起始压力;固结试验中图分类号:T U 444 文献标志码:AS t u d y o nd e t e r m i n a t i o nm e t h o d o f t h em a x i m u md e pt ho f l o e s s c o l l a p s i b l e u n d e r s a t u r a t e d s e l f -w e i gh t s t r e s s J I N GY a n l i n 1,Z HA N G X u b i n 1,HU A N GY u e 1,L I N D u j u n 2,D I N GJ i n g yu a n 1,M I N G X i n k a i 1(1.S c h o o l o fC i v i l E n g i n e e r i n g ,C h a n g a nU n i v e r s i t y ,X i a n710061,C h i n a ;2.C h i n aC o a lX i a nD e s i g n &E n g i n e e r i n g Co .,L t d .,X i a n710054,C h i n a )A b s t r a c t :T h em a x i m u m d e p t ho f l o e s s c o l l a p s i b l eu n d e r s a t u r a t e ds e l f -w e i gh t s t r e s sd e t e r m i n e d b y l a b o r a t o r y t e s t s h o w s o b v i o u s d i f f e r e n c ew h e n c o m p a r e dw i t h t h a tm e a s u r e d i n t h e f i e l d e x pe r -i m e n t .B a s e d o n t h e v i e w po i n t t h a t t h e p r e -c o n s o l i d a t i o n p r e s s u r e o f l o e s s i n s a t u r a t e d s t a t e i s t h e i n i t i a l p r e s s u r e o f c o l l a p s i b i l i t y ,t h i s p a p e r t a k e s t h e l o e s s f r o m W e i b e i i nS h a a n x i P r o v i n c e a s t h e r e s e a r c ho b j e c t ,a n d p r o p o s e s a n e w m e t h o d t o d e t e r m i n e t h em a x i m u md e p t ho f l o e s s c o l l a ps i b l e u n d e r s a t u r a t e d s e l f -w e i g h t p r e s s u r e .F i r s t ,t h e p r e -c o n s o l i d a t i o n p r e s s u r e o f l o e s s i sm e a s u r e d b yt h e c o n s o l i d a t i o n t e s t o f l o e s s u n d e rw a t e r i mm e r s i o n .T h e n ,t h e i n i t i a l c o l l a ps e p r e s s u r e i s d e t e r -m i n e db y t h e p r e -c o n s o l i d a t i o n p r e s s u r em e t h o d .F i n a l l y ,t h e s e l f -w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y o f l o e s s i s d e t e r m i n e db y t h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i so f t h e i n i t i a lc o l l a ps e p r e s s u r ea n dt h es a t u r a t e ds e l f -w e i g h t s t r e s s ,d e t e r m i n i n g t h e m a x i m u m d e p t ho f l o e s sc o l l a p s i b l eu n d e rs a t u r a t e ds e l f -w e i gh t s t r e s s .T h e r e s u l t s o f f i e l d i mm e r s i o n t e s t i n t e s t p i t s s h o wt h a t t h em a x i m u md e pt ho f l o e s s c o l -l a p s i b l eu n d e r s a t u r a t e d s e l f -w e i g h t s t r e s s d e t e r m i n e db y t h e p r o po s e dm e t h o d i s c o n s i s t e n tw i t ht h em e a s u r e dr e s u l t s,w h i c hv e r i f i e st h ee f f e c t i v e n e s so f t h e m e t h o d.T h er e s e a r c hr e s u l t sa l s o p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r t h e i n t e n s i v es t u d y o f i s s u e s l i k e t h e i n i t i a l c o l l a p s e p r e s s u r ea n dc o l l a p s-i b i l i t y s e n s i t i v i t y o f l o e s s.K e y w o r d s:l o e s s;m a x i m u md e p t ho f l o e s s c o l l a p s i b l e u n d e r s a t u r a t e d s e l f-w e i g h t s t r e s s;p r e-c o n-s o l i d a t i o n p r e s s u r e;i n i t i a l c o l l a p s e p r e s s u r e;c o n s o l i d a t i o n t e s t黄土在世界范围内分布较广,在中国㊁俄罗斯㊁哈萨克斯坦㊁罗马尼亚等国均有分布.在我国,黄土主要分布在西北㊁华北等地.黄土的典型特征是其湿陷性,很多地区的黄土还具有自重湿陷性,且厚度较大.近年来,在黄土地区的地铁㊁高铁㊁能源及化工等建设项目较多,其湿陷性给工程建设带来了很大影响,地基处理的费用也比较高.具有湿陷性的黄土在浸水及饱和自重压力作用下发生湿陷时存在最大湿陷深度[1],即自重湿陷下限深度.黄土自重湿陷下限深度可通过试坑浸水试验确定,也可通过自重湿陷系数确定.自重湿陷系数的测定依据‘湿陷性黄土地区建筑标准“(G B 50025 2018)[2]进行.试坑浸水试验结果可靠,但试验的费用较高,周期较长,难以广泛应用到工程建设中.室内试验方法简便,但目前的室内试验与野外试坑浸水试验结果存在一定差异[3],解决这一差异一直是黄土力学研究领域的热点问题.国内外学者们从微观结构方法㊁土力学方法等多个方面探索确定黄土自重湿陷下限深度的室内试验方法,文献[4]通过对比现场实测平均自重湿陷系数和室内试验测得的平均自重湿陷系数,确定了室内试验测定大厚度自重湿陷性黄土自重湿陷系数的起始门槛值,用于对室内试验的自重湿陷量计算值进行调整.文献[5]通过黄土的含水率㊁干密度㊁孔隙比等多个物理指标,运用数据挖掘的方法建立了湿陷系数的预测模型.文献[6]利用复合幂指数模型对黄土在不同状态下的压缩曲线进行线性归一化处理,得出一种确定黄土湿陷系数的新方法.这些研究成果均为通过室内试验方法确定黄土自重湿陷下限深度提供了借鉴,但实际工程仍需要学者们不断调整方法以达到更加经济便捷的解决方法.黄土的湿陷起始压力是黄土重要的特征指标,可用于地基处理深度㊁地基承载力的确定以及湿陷敏感性㊁湿陷类型的判别等[7].如果能通过室内试验较为准确地测得湿陷起始压力,那么就可以通过湿陷起始压力与饱和自重压力的对比关系确定黄土自重湿陷下限深度.天然黄土多处于欠固结状态,受荷载作用遇水产生湿陷,土体结构发生破坏,土颗粒重新排列,强度降低并出现显著变形[8].这些研究成果说明,黄土的固结状态与湿陷性之间也许存在某种联系.单从定义上看,先期固结压力[9]与湿陷起始压力[2]两者似乎是完全不同的概念.但分析发现黄土在浸水饱和状态下,湿陷起始压力与先期固结压力有以下共同之处:1)均是变形过程中变形开始突变时的压力;2)均是指饱和状态下的黄土结构开始剧烈破坏的压力.由此可以看出,浸水饱和条件下黄土的先期固结压力与湿陷起始压力均对应黄土应力 变形曲线的拐点.对于湿陷性黄土,在浸水饱和状态下,先期固结压力与湿陷起始压力数值上相等,文献[10]于1984年提出了这种观点,但未对这一问题进行深入研究.文献[11-12]也提出,黄土的先期固结压力与湿陷起始压力数值上是一致的.黄土的堆积 成岩过程较复杂,为了区分完全由于上覆土有效自重应力所产生的先期固结压力,文献[10]将浸水饱和黄土的先期固结压力称为广义的先期固结压力,文献[12]将浸水饱和黄土的先期固结压力称为似先期固结压力.似先期固结压力与湿陷起始压力数值上相等,那么就可以按似先期固结压力的测试方法测定湿陷起始压力,我们将这种测定湿陷起始压力的方法称为似先期固结压力法.介于以上分析,本文作者将通过固结试验测定似先期固结压力,取似先期固结压力为湿陷起始压力进行黄土的自重湿陷下限深度的判定.然后通过现场试坑浸水试验对室内试验的判定结果进行验证,以探索大厚度自重湿陷性黄土的自重湿陷下限深度计算的新方法,为黄土工程性质的进一步研究提供借鉴. 1取土场地及试样准备试验中的取土场地位于陕西省渭北黄土塬,位置如图1所示.场地地层构成如下:土深0~0.5m 主要成分为表土Q m l4;土深0.5~10.0m为新黄土Q e o l3;土深10.0~13.4m为古土壤Q e l3,呈可塑~坚硬状态;土深13.4~21.0m为老黄土Q e o l2,呈可塑状态;土深21.0~22.7m为古土壤Q e l2,呈可塑状态;土深22.7~28.0m为老黄土Q e o l2.地下水位深度约731第1期井彦林等:黄土自重湿陷下限深度确定方法研究30m.图1试验场地位置图F i g.1 L o c a t i o no f t e s t s i t e研究中的试样均取自探井.为了方便计算结果的验证,取样探井选定在一黄土试坑浸水试验的试坑旁.土样物理指标及自重湿陷系数㊁湿陷起始压力见表1.按表1数据,场地黄土为自重湿陷性黄土.根据自重湿陷系数判断,该场地黄土自重湿陷土层厚度为18.5m.表中显示,Q e o l3与部分Q e o l2黄土的自重湿陷系数虽然均大于0.015,但性质相差较大,如Q e o l3黄土的干密度在1.26g/c m3以下,孔隙比大于1.150,而Q e o l2黄土的干密度多超过1.50g/c m3,孔隙比小于0.82.而干密度㊁孔隙比均与湿陷性关系密切.表1土样基本物理参数及湿陷性指标T a b.1 B a s i c p h y s i c a l p a r a m e t e r s a n d c o l l a p s i b i l i t y i n d e xo f s o i l s a m p l e s取土深度/m土性含水率/%密度/(g/c m3)干密度/(g/c m3)孔隙比饱和度/%饱和自重压力/k P a自重湿陷系数湿陷起始压力/k P a3.0黄土Q e o l311.301.401.261.15327540.05162 6.0黄土Q e o l315.811.441.241.184361090.02681 8.0黄土Q e o l318.751.461.231.204421440.0803711.0古土壤Q e l318.481.691.420.904552020.03812312.0古土壤Q e l316.801.881.560.782572230.02310015.0黄土Q e o l216.041.741.500.809542810.01710016.5黄土Q e o l216.301.771.520.782573100.02812018.0黄土Q e o l218.701.821.530.819463300.01714019.0黄土Q e o l218.901.681.410.81646 0.006孔隙体积是影响黄土湿陷性的重要因素,压汞试验是测定土的孔隙体积的重要方法[1],研究中采用压汞法分别对土深3.0m的Q e o l3黄土及15.0m的Q e o l2黄土进行了孔隙体积测试,测试结果见图2及图3.图2土深3.0m及15.0m试样累计孔隙体积F i g.2 C u m u l a t i v e p o r e v o l u m eo f3.0ma n d15.0ms a m p l e s图2为累计孔隙体积与孔径的关系曲线,表示大于某孔径的所有孔隙体积总和的分布规律;图3为孔隙体积增量与孔径的关系曲线,表示当前孔径的孔隙体积与前一级孔径对应的孔隙体积增量的分布规律.由图中看出,0.5~10.1μm的孔隙体积增量较大,累计孔隙体积分布曲线也较陡,说明孔隙主要分布在该孔径范围内.不同孔隙类型即大孔(>32μm);中孔(8~32μm);小孔(2~8μm)及微孔(<2图3土深3.0m及15.0m试样孔隙体积增量F i g.3 P o r e v o l u m e i n c r e m e n t o f3.0ma n d15.0ms a m p l e s μm),孔隙分布见图4.图43.0m及15.0m试样各类孔隙分布F i g.4 P o r e d i s t r i b u t i o no f3.0ma n d15.0ms a m p l e s831北京交通大学学报第45卷由图4看出,土深3.0m㊁15.0m的微孔体积接近,但大㊁中㊁小孔的孔隙体积,土深15.0m明显少于3.0m,尤其是大㊁中孔,15.0m土层孔隙体积很小.试验场地3.0~18.0m范围的其他深度,Q e o l3黄土的大㊁中㊁小孔隙体积也明显多于Q e o l2黄土[13]. 2固结试验及自重湿陷下限深度确定2.1固结试验研究中对土深3.0~16.5m的黄土进行了固结试验,固结试验均采用不扰动土样,设备为WG型三联式单杠杆固结仪.试验过程依据‘土工试验方法标准“(G B/T50123-2019)[14]进行,在满足固结试验的其他相关要求下,根据土层深度及土性确定施加的第一级压力,及最后一级压力值均大于上覆土饱和自重压力(饱和自重压力值见表1).试验土样在第一级压力下变形稳定后浸水[7],在饱和状态下待下沉稳定后施加下一级荷载,分级加压至终止压力.试验步骤详见文献[2,14],用所测得的数据绘制饱水压缩曲线.先期固结压力有多种计算方法,如C a s a g r a n d e 法[15]㊁S c h m e r t m a n n法㊁J a n b u法等;文献[16]对比分析了各种计算方法,认为C a s a g r a n d e法的精度较高.因此本文似先期固结压力的确定采用了C a s a-g r a n d e法,这种方法也是我国‘土工试验方法标准“规定的方法.以土深3.0m试样为例,固结试验的e-l g P曲线如图5所示,图中点C为压缩曲线起点,点A为压缩曲线终点,点B为先期固结压力点,O点为曲率半径最小点,P c w为似先期固结压力,取似先期固结压力为湿陷起始压力.图53.0m试样固结试验曲线F i g.5 C o n s o l i d a t i o n t e s t c u r v e o f3.0ms a m p l e不同深度土的固结试验结果见表2.根据第1节的分析及似先期固结压力法的原理,湿陷起始压力与似先期固结压力数值相等,因此所求的湿陷起始压力按似先期固结压力取值.表2各深度土样固结试验结果及自重湿陷性判定结果T a b.2 C o n s o l i d a t i o n t e s t r e s u l t s o f s o i l s a m p l e su n d e r d i f f e r e n t d e p t h s a n dd e t e r m i n a t i o nr e s u l t s o f s e l f-w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y取土深度/m饱和自重压力/k P a似先期固结压力/k P a是否具有自重湿陷性3.05450是6.010966是8.014468是11.0202136是12.0223240否15.0281330否16.5310352否饱和自重压力与湿陷起始压力(似先期固结压力)的对比关系曲线见表2.从表2看出,深度小于11.0m时,饱和自重压力大于湿陷起始压力,而深度超过11.0m时,饱和自重压力小于湿陷起始压力,即湿陷起始压力在11.0m深度附近发生突变.2.2自重湿陷下限深度的确定表1显示,场地3.0~16.5m深度范围内黄土均存在湿陷变形.由表2可知,12.0~16.5m深度范围内,饱和自重压力小于似先期固结压力,即小于湿陷起始压力.根据定义,黄土的湿陷起始压力是湿陷性黄土浸水饱和开始出现湿陷时的压力,也就是说当黄土所受到的压力小于湿陷起始压力时湿陷不会发生,那么当饱和自重压力小于湿陷起始压力时,自重湿陷也就不会发生,因此12.0~16.5m深度范围内黄土不具自重湿陷性.而3.0~11.0m深度范围内,饱和自重压力大于湿陷起始压力,该范围内饱和自重压力超过了黄土开始出现湿陷时的压力,黄土具有自重湿陷性.不同深度土样黄土自重湿陷性判定结果见表2.表2显示,该场地自重湿陷下限深度在11.0~12.0m之间,判定场地自重湿陷下限深度为11.5m.本文试坑浸水试验由中煤西安设计工程有限责任公司进行,试验场地如图6所示.图6试坑浸水试验场地F i g.6 T e s t s i t e o fw a t e r i mm e r s i o n t e s t p i t931第1期井彦林等:黄土自重湿陷下限深度确定方法研究试坑浸水试验结果显示,试坑下部黄土饱和带深度25.0m,自重湿陷下限深度为10.5m[17].湿陷起始压力按似先期固结压力取值,然后与饱和自重压力对比进行判定,黄土自重湿陷下限深度为11.5 m,与试坑浸水试验结果接近.3讨论1)通过室内试验测求湿陷起始压力的传统方法是根据压力 湿陷系数曲线㊁取湿陷系数为0.015对应的压力为湿陷起始压力,本文称为 0.015 判定方法.该试验使用2个或2个以上的环刀试样,所以试验结果会受土的不均匀性影响,同时含水率的变化对试验结果影响也较大.另外,土的弹性变形范围随土的埋藏深度等因素的变化而变化,随着深度的增加,土的弹性变形范围整体上会增大,这些也会影响湿陷起始压力的测试结果.在陕西渭北黄土塬某煤矿场地,对深度11m 的Q3黄土进行了湿陷性试验,试样的压力-湿陷系数关系曲线如图7(a)所示,试样的压力-孔隙比关系曲线如图7(b)所示.(a)压力-湿陷系数关系曲线(b)压力-孔隙比关系曲线图7某煤矿场地湿陷性试验曲线F i g.7 C o l l a p s i b i l i t y t e s t c u r v e s o f a c o a lm i n e s i t e基于 0.015 判定方法,如图7(a)中所示,可以得到湿陷起始压力为60k P a,同时从图中可以看出,湿陷系数为0.015时,对应曲线上的点或该点附近的曲线均未发生突变.在图7(b)中,在试样天然和浸水状态下,曲线在60k P a对应的点及附近曲线也未发生突变.通过两个图片的分析认为对该试样的湿陷起始压力判定比实际偏小.类似地,实际工程中,还有场地会出现湿陷系数为0.015时,对应曲线上的点已经超过曲线发生突变拐点的情况,所判定的湿陷起始压力就偏大.2)湿陷起始压力是判定黄土湿陷类型㊁湿陷性的重要指标,但由于测试方法等多种原因,该指标未能真正应用.前苏联学者曾提出一种简易测试法[18]确定湿陷起始压力,如图8所示,图中P为压力,δ为变形量,P s h为湿陷起始压力.图8前苏联简易法示意图F i g.8 D i a g r a mo f s i m p l em e t h o d p r o p o s e di n f o r m e r S o v i e tU n i o n西安多家研究单位联合研制了饱水压缩曲线测定湿陷起始压力的方法(以下称饱水压缩曲线法).该方法与前苏联简易法类似,主要不同点是加压至10k P a然后浸水,测试方法详见文献[19].经浸水载荷试验对前苏联简易法及饱水压缩曲线法的验证结果表明,当湿陷起始压力较小时,两种方法测试精度均较高.依据定义,湿陷起始压力及先期固结压力均对应压缩曲线的拐点.但先期固结压力未取压缩曲线拐点对应的压力,而是比拐点对应的压力值略大(见图5中的B点),原因是C a s a g r a n d e[15]认为,土从地下深处取出后,会经历卸荷㊁回弹及运输过程中或多或少的扰动,室内压缩曲线实际上是一条回弹再压缩曲线[20],对应的变形为回弹再压缩变形,曲线拐点对应的压力值会因此而降低[15,20],所以在先期固结压力取值时,比拐点对应的压力略大.湿陷起始压力按似先期固结压力取值,湿陷起始压力也会比拐点对应的压力值略大,与自重湿陷系数判定相比,这会减小自重湿陷下限深度.但经试坑浸水试验验证,并未真正减小自重湿陷下限深度,说明并未真正增大湿陷起始压力.用C a s a g r a n d e法求取似先期固结压力时,与前苏联简易法[18]㊁饱水压缩曲线法[19]有一共同之处,即所求压力对应的点在压缩曲线(后半041北京交通大学学报第45卷段)直线段的反向延长线上,即图5中的直线A B.大量试验结果表明,不论土怎么扰动,其曲线后半部分的直线段会重合,故该直线段是原位压缩曲线的一部分[19],所以这几种方法均利用了这一原理.就似先期固结压力法的发展历程并结合本文的试验结果可知,该方法有一定的理论基础,也有试验结果的支撑,据此所确定的自重湿陷下限深度及湿陷起始压力可信度高.4结论1)提出了一种判定黄土自重湿陷下限深度的方法,若饱和自重压力大于似先期固结压力(湿陷起始压力),则黄土具有自重湿陷性,具有自重湿陷性黄土的最大深度即自重湿陷下限深度.2)试坑浸水试验的结果表明,用似先期固结压力确定湿陷起始压力的方法可行,基于此观点,本文提出的确定黄土自重湿陷下限深度的方法有效.3)本文所提方法适用于具有湿陷变形的非饱和黄土.在下一步的工作中,应通过更多的试坑浸水试验对方法进行验证.参考文献(R e f e r e n c e s):[1]J I N G YL,J I AZL,Z HA N GZQ,e t a 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第３卷 ３ ２１年 ０１
增 刊 ８月
西 北 地
震 学
报
Ｖｏ１３ Ｓ ｐ． ．３ ｕｐ
ＮＯＲＴ ＨＷ ＥＳ Ｅ Ｔ ＲＮ ＥＩ Ｍ ０Ｌ０ＧＩ Ｓ Ｓ ＣＡＬ Ｊ ０ＵＲ ＮＡＬ
Ａｕ ｕ ｔ ２ １ ｇ ｓ， ０ １
自重湿 陷性黄土下 限深度 判定方法探讨
武小鹏 ，楚华栋 ，屈耀辉 ，米维军 ，魏永梁
但 由于受应力条件 、变形条件、饱和状态、试样尺寸、边界效应等 因素的影响 ， 运用现场取样进行 室 内压缩试验判定 自重湿陷性黄土下限深度的方法还存在一定的局限性 ， 其判定结果往往与现场实测结
果存在较明显的差异 ， 多大于现场实测结果。 建议对 自重湿陷性黄土层下限深度的判定应以现场实测
（． １ 兰州大学土木工程与力学学院，甘肃 兰州 ７ ００ ； ３０ ０ ２ 中铁西北科学研究院有限公 司，甘肃 兰州 ７ ００） ． ００ ３
摘 要： 以郑西高速铁路 沿线６ 个现场试坑浸水试验资料和大量室内土工试验 资料 为基础 ， 自 对 重湿陷 性黄土下限深度的判定 问题进行探讨。研究表明： 自重湿陷性黄土下限深度是一个明确且唯一的值 ，
结果 为准 ，室 内试验 判定 方法还 需要 进一 步 改进 。
关键 词： 自重 湿陷性黄土 ； 现场浸 水试验 ； 室 内土工试验 ； 下限深度，判定方法
中 图 分 类 号 ：Ｔ ４４ Ｕ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１０ ０ ４ （０ １增 刊 一２ ８— ５ ０ ０— ８４２ １） １ ０
Hale Waihona Puke Ａｂｔａ ｔ ａｅ ｎｔｅｄｔ ｆ６ｐｅｅ ｆｆ ｌ ｓ ｃ：Ｂ ｓｄ ｏ ｈ ａａｏ ｉｃｓｏ ｅｄｉ ｒｉ ｓ ｓｅ ｎ ｅｌｂ ｒｔ ｙ ｔ ｔ ａａ ｊｄ ｉｇｍｅ ｏ ｓｆｒ ｒ ｉ ｍｍｅｓ ｎｔ ｔ ｉ ｓａ ｄｔ ａｏａ ｒ ｓ ｄｔ，ｕ ｇｎ ｔ ｄ ｏ ｏ ｅ ｔ ｈ ｏ ｅ ｈ