基础工程课题之湿陷性黄土

量控制的关键工序管理点。 (4)强夯结束后，检测的重点是判定它的有效加固 深度是否达到设计要求，因为有效加固深度的第 一标准应是消除湿陷性，也就是以δs＜0.015作 为判别指标。所以检验手段应采用探井取不扰动 土试样进行检测。当这一指标达到要求后，一般 情况下对承载力的要求等也均可满足。
2 垫层法
黄土在干旱或半干旱的气候下形成， 黄土在干旱或半干旱的气候下形成， 可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物， 可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物， 这些因素增强了土粒之间抵抗滑移的 能力，阻止了土体的自重压密。 能力，阻止了土体的自重压密。
黄土湿陷 的机理
胶结物质的 水理特性
结论
黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒 之间，可溶性盐类溶解和软化，骨架强度 降低，土体在上覆土层的自重压力或附加 压力共同作用下土的结构迅速破坏，土粒 滑向大孔，粒间空隙减少，这就是黄土湿 陷的机理。
马兰黄土 离石黄土 午城黄土 新 新近堆积 黄 一般湿陷 土 性黄土 老 黄 土
基本性质
有湿陷性，常具有高压缩性 有湿陷性
一般无湿陷性
黄土的湿陷性
黄土的结构 特性 黄土的颗粒组成以粉粒为主， 黄土的颗粒组成以粉粒为主， 黄土中的粘粒部分被胶结成集 粒或附在砂粒及粗粉粒的表面 上。 结构排列疏松， 结构排列疏松，接触连接点 较少， 较少，构成一定数量的架空 孔隙：大孔隙、细孔隙、 孔隙：大孔隙、细孔隙、毛 细孔隙。 细孔隙。
湿 陷 性 黄 土 非自重湿陷性黄土 自重湿陷性黄土
黄土湿陷性的成因？ 黄土湿陷性的成因？
原生黄土（具有风沉积的全部特征） 黄土的形成 （主要以风 力搬运堆积 为主）
次生黄土（在原生黄土沉积的基础上，经后期其他地质作 用改造再沉积的类似黄土的沉积百度文库）
年代
全新世 晚更新世 中更新世 早更新世
地层名称
黄土湿陷性评价
黄土的变形特性
压缩变形
浸水前黄土在压力作用下的竖向 变形 黄土在压力和浸水共同作用下， 黄土在压力和浸水共同作用下， 由于结构破坏而产生的竖向变形， 由于结构破坏而产生的竖向变形， 一般变形量大而且产生迅速 黄土在压力和渗透水长期作用下， 黄土在压力和渗透水长期作用下， 主要由于盐类溶滤和湿陷后剩余 孔隙继续压密而产生的湿陷变形
湿陷性黄土地基的湿陷程度等级
非自重湿陷 地基
计算自重湿陷量（cm） 总湿陷量（cm）
自重湿陷地基
∆zs≤7 Ⅰ Ⅱ —
7 <∆zs≤35 ∆zs>35 Ⅱ Ⅱ或Ⅲ Ⅲ — Ⅲ Ⅳ
5<∆s≤30 30<∆s≤60 ∆s>60
湿陷性黄土地基的改良 处理方法
湿陷性黄土地基处理的根本原则是：破 坏土的大孔结构，改善土的工程性质， 消除或减少地基的湿陷变形，防止水浸 入建筑物地基，提高建筑结构刚度。
总湿陷量按自重应力和附加应力计算
n
∆s=∑ δwpihi
i=1
δ WPi-----第i层土在规定压力200KPa或300KPa 层土在规定压力200KPa或 200KPa WPi----时的湿陷系数； 时的湿陷系数； ----第 层土的厚度。 hi----第i层土的厚度。 计算总湿陷量时，土层厚度从基础底面算起。 计算总湿陷量时，土层厚度从基础底面算起。 对于非自重湿陷地区，则累计到基底下5m 5m或 对于非自重湿陷地区，则累计到基底下5m或 压缩层为止；对于自重湿陷地区， 压缩层为止；对于自重湿陷地区，应算到非 湿陷性土层为止。 湿陷性土层为止。
湿陷性评价
黄土的湿陷性是根据湿陷性系数大小作出评价的。 黄土的湿陷性是根据湿陷性系数大小作出评价的。 湿陷性系数的压力p 湿陷性系数的压力p应与地基中黄土实际受到的压 力相当，或取可能发生最大湿陷量时的压力。 力相当，或取可能发生最大湿陷量时的压力。 根据我国《湿陷性黄土地区建筑规范》规定， 根据我国《湿陷性黄土地区建筑规范》规定，该 压力自基础底面算起，深度不超过10m 10m的土层应采 压力自基础底面算起，深度不超过10m的土层应采 200kPa,深度超过10m的土层应采用300kPa。 深度超过10m的土层应采用300kPa 用200kPa,深度超过10m的土层应采用300kPa。 在这个压力下， <0.015时 在这个压力下，当δWP<0.015时，一般定为非湿 陷性黄土； ≥0.015，一般定为湿陷性黄土。 陷性黄土；当δWP≥0.015，一般定为湿陷性黄土。 按湿陷系数可进一步把湿陷性黄土分为三类： 按湿陷系数可进一步把湿陷性黄土分为三类： <0.03时 弱湿陷性黄土； 当δWP<0.03时，弱湿陷性黄土； =0.03─0.07时 中等湿陷性黄土； 当δWP=0.03─0.07时，中等湿陷性黄土； >0.07时 强湿陷性黄土。 当δWP>0.07时，强湿陷性黄土。
压缩系数δ 压缩系数δР
湿陷变形 渗透溶 滤变形
湿陷系数 δWP
渗透溶 滤变形 系数 δWT
δP=Δh1/h*100%=(ho-hp)/h*100% /h*100%=（ δWP=Δh2/h*100%=（ho-hp’）/h*100% /h*100%=（ δWT=Δh3/h*100%=（hp’-ht）/h*100%
湿陷量的计算
n
自重湿陷量∆ZS=∑ δZSihi
i=1
----第 δZSi----第i层土样所对应于自重应力下的湿 陷系数； 陷系数； 层土的厚度； hi------第i层土的厚度； n ------计算厚度内湿陷性土层的数目。总计 计算厚度内湿陷性土层的数目。 算厚度应从天然地面算起， 算厚度应从天然地面算起，当挖填方厚度及 面积较大时，应从设计地面算起， 面积较大时，应从设计地面算起，至其下全 部湿陷性黄土的底面为止。 部湿陷性黄土的底面为止。 ∆ZS>7cm时，自重湿陷性地区； ∆ZS<7cm时，非自重湿陷性地区。
2.1 素土垫层法
素土垫层法是将基坑挖出的原土经洒水湿润后， 素土垫层法是将基坑挖出的原土经洒水湿润后，采用夯实 机械分层回填至设计高度的一种方法， 机械分层回填至设计高度的一种方法，它与压实机械做的 土的含水率、铺土厚度、及压实遍数存在密切关系。 功、土的含水率、铺土厚度、及压实遍数存在密切关系。 压实机械做的功与填土的密实度并不成正比， 压实机械做的功与填土的密实度并不成正比，当土质含水 量一定时， 量一定时，起初土的密实度随压实机械所做的功的增大而 增加，当土的密实度达到极限时， 增加，当土的密实度达到极限时，反而随着功的增加而破 坏土的整体稳定性，形成剪切破坏。 坏土的整体稳定性，形成剪切破坏。在大面积的素土夯填 施工中时常遇到， 施工中时常遇到，运输土料的重型机械容易对已夯筑完毕 的坝体表面形成过度碾压，造成剪切破坏， 的坝体表面形成过度碾压，造成剪切破坏，同时对含水率 过高的地区形成“橡皮泥”现象，从而出现渗漏。 过高的地区形成“橡皮泥”现象，从而出现渗漏。这些都 将是影响夯填质量的主要因素。 将是影响夯填质量的主要因素。
土（或灰土）垫层是一种浅层处理湿陷性黄土地基的 或灰土） 传统方法，我国已有2000多年的应用历史，在湿陷性 多年的应用历史， 传统方法，我国已有 多年的应用历史 黄土地区使用较广泛，具有因地制宜， 黄土地区使用较广泛，具有因地制宜，就地取材和施 工简便等特点。实践证明， 工简便等特点。实践证明，经过回填压实处理的黄土 地基湿陷性速率和湿陷量大大减少，一般表土垫层的 地基湿陷性速率和湿陷量大大减少， 湿陷量减少为1～ 湿陷量减少为 ～3cm，灰土垫层的湿陷量往往小于 ， 1cm，垫层法适用于地下水位以上，对湿陷性黄土地 ，垫层法适用于地下水位以上， 基进行局部或整片处理， 基进行局部或整片处理，可处理的湿陷性黄土层厚度 在1～3m，垫层法根据施工方法不同可分为土垫层和 ～ ， 灰土垫层，当同时要求提高垫层土的承载力及增强水 灰土垫层， 稳定时，宜采用整片灰土垫层处理。 稳定时，宜采用整片灰土垫层处理。
1 强夯法
又叫动力固结法。是利用起重设备将 ～ 又叫动力固结法。是利用起重设备将80～400 kg的重锤起 的重锤起 吊到10～ 高处， 吊到 ～40m高处，然后使重锤自由落下，对黄土地基进 高处 然后使重锤自由落下， 行强力夯击，以消除其湿陷性，降低压缩变形， 行强力夯击，以消除其湿陷性，降低压缩变形，提高地基 强度，但强夯法适用对地下水位以上饱和度Sr≤60%的湿陷 强度，但强夯法适用对地下水位以上饱和度 的湿陷 性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的深度在3～ 性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的深度在 ～12m。 。 土的天然含水率对强夯法处理至关重要， 土的天然含水率对强夯法处理至关重要，天然含水量低于 10%的土，颗粒间摩擦力大，细土颗粒很难被填充，且表 的土， 的土 颗粒间摩擦力大，细土颗粒很难被填充， 层坚硬，夯击时表层土容易松动， 层坚硬，夯击时表层土容易松动，夯击能量消耗在表层土 深部土层不易夯实，消除湿陷性黄土的有效深度小， 上，深部土层不易夯实，消除湿陷性黄土的有效深度小， 夯填质量达不到设计效果。 夯填质量达不到设计效果。当上部荷载通过表层土传递到 深部土层时，便会由于深部土层压缩而产生固结沉降， 深部土层时，便会由于深部土层压缩而产生固结沉降，对 上部建筑物造成破坏。 上部建筑物造成破坏。
施工中应注意的问题： 施工中应注意的问题：
(3)施工中在控制关键工序上严把质量关，因为一份设计 提供后，锤重、落距、夯点布置等是没有随意性的，而唯 一可能被 人为改变的是夯击次数，因在试夯时根据最后 夯击的沉降量来确定夯击次数的，当别的参数已确定后， 它就成为影响处理的唯一因素，所以施工中应以它为质
2.2 灰土垫层法
灰土垫层法是采用消石灰与土的2∶ 或 ∶ 的体积比配合 灰土垫层法是采用消石灰与土的 ∶8或3∶7的体积比配合 而成，经过筛分拌合，再分层回填，分层夯实的一种方法， 而成，经过筛分拌合，再分层回填，分层夯实的一种方法， 要保证夯实的质量必须要严格控制好灰土的拌制比例， 要保证夯实的质量必须要严格控制好灰土的拌制比例，土 料的含水率，这对夯填质量起主要的影响因素。 料的含水率，这对夯填质量起主要的影响因素。在实际施 工过程中，不可能用仪器对每一层土样进行含水率测定， 工过程中，不可能用仪器对每一层土样进行含水率测定， 只能通过“握手成团，落地开花”的直观测定法来测定， 只能通过“握手成团，落地开花”的直观测定法来测定， 但这种方法对于湿陷性黄土测定范围过于偏大，经过实验 但这种方法对于湿陷性黄土测定范围过于偏大， 测定大致在14%～19%，存在测定偏差，且土质湿润不够 测定大致在 ～ ，存在测定偏差， 均匀，往往有表层土吸水饱和，下层土干燥的现象， 均匀，往往有表层土吸水饱和，下层土干燥的现象，给施 工带来很大的难度。当处理厚度超过3m时 挖填土方量大， 工带来很大的难度。当处理厚度超过 时，挖填土方量大， 施工期长，施工质量也不易保证， 施工期长，施工质量也不易保证，严重影响工程质量和工 程进度。 程进度。所以垫层法同样存在着施工局限
黄土中胶结物的含量和成分及颗粒的组成和分布，对于 黄土的结构特点和湿陷性的强弱有重要影响： 胶结物含量大，粘粒含量多，黄土结构则致密，湿陷性 降低，并使力学性质得到改善； 反之，结构疏松，强度降低，湿陷性强。 此外，对于黄土中的盐类，如以难溶的碳酸钙为主，则 湿陷性弱；若以石膏及易溶盐为主，则湿陷性强。 黄土的湿陷性还与孔隙比、含水率及所受压力的大小有 关： 天然孔隙比越大或天然含水率越小则湿陷性越强； 在天然孔隙比和含水率不变的情况下，压力增大，黄土 湿陷量也增加，但当压力超过某一数值后，再增加压力，湿 陷量反而减少。
施工中应注意的问题： 施工中应注意的问题：
(1)首先在设计阶段，应考虑湿陷性黄土处于哪一种类 别、等级，以及场地等因素，因为强夯的夯击能量，夯点 布置，夯击深度，夯击次数和遍数等因场地而异，土的含 水量、孔隙比及夯击的单位面积夯击能对湿陷性黄土的强 夯有效加固深度起着重要的作用。在经过试夯后确定出设 计参数，确定施工设计方案，因此不经试夯确定施工参数 往往会给工程造成后患。 (2)由于强夯影响深度内土的含水量差异，会导致局 部处理效果不佳，对于此种情况必须采取土的增湿或减湿 措施，以免出现橡皮土情况。如有此种情况，应立即停止 夯击，当凉晒一定时间后，在夯击坑内加入碎石类的粗骨 料，继续夯击。
基础工程课题之湿陷性黄土
研究小组：第一组 研究小组： 小组成员：魏嘉、王一鸣、应賽 小组成员：魏嘉、王一鸣、
主要内容
湿陷性黄土工程特性及评价
湿陷性黄土地基处理
湿陷性黄土地基选型
湿陷性黄土工程特性及评价
何为湿陷性黄土？ 何为湿陷性黄土？
湿陷性是黄土最主要的工程特性。 湿陷性是黄土最主要的工程特性。 所谓湿陷性，是指黄土浸水后在外荷载 所谓湿陷性， 或自重的作用下发生下沉的现象。 或自重的作用下发生下沉的现象。