黄土湿陷性和处理方法

黄土湿陷性和处理方法

摘要：通过对黄土成因、成分、结构和胶结情况等粗略分析黄土具有湿陷性的原因，并对处理黄土湿陷性的方法进行概括，比较，以服务于工程实践。

关键词：黄土，湿陷性，处理方法

黄土是特殊土中的一种，其具有特殊物质成分和结构，而其工程地质性质也较特殊。黄土在世界范围内分布广泛，研究、解决其与人类工程建筑活动有关的地质问题有重大的现实意义。

黄土主要形成于第四纪时期，是广泛分布的松散土状堆积物。广义的黄土包括典型风成黄土和黄土状岩石。黄土主要为风力搬运堆积于陆地环境形成的，黄土堆积从早更新世开始，经历了整个第四纪。按地层时代及其基本特征，可以分老黄土，包括午城黄土和离石黄土；新黄土，包括马兰黄土和现代黄土；新近堆积黄土。

黄土具有最主要的七大特征：黄土颜色主要为淡黄色、灰黄色；粒度成分：粉粒为主，粒径0.005mm——0.05mm；无层理；质地疏松，大孔隙性；垂直节理发育，常形成垂直的陡壁；化学组成上的特征，富含碳酸盐；具有湿陷性。这几大特征中，

湿陷性对工程地质性质有最直接的影响，影响也最大。

黄土在干燥时，具有较高的强度，但遇水后表现出明显的湿陷性，这是由黄土本身特殊的成分、结构所决定的。黄土中含有六十多种矿物，以碎屑矿物为主，并含部分粘土矿物。碎屑中主要以石英、长石、碳酸盐为主，还有少量云母类矿物。易溶盐、中溶盐和有机物的含量较少。黄土基本上是由小于

0.25mm的颗粒组成的，粉粒含量常达到一半以上，其中主要是粗粉粒，砂粒含量较少，粘粒含量变化较大。构成黄土结构体系的骨架颗粒，包括单个颗粒和颗粒集合体，它们的形态和连结形式影响到结构体系的胶结强度，排列方式决定结构体系的稳定性，湿陷性黄土一般都形成粒状架空点接触或半胶结形式，湿陷程度与骨架颗粒的强度、排列紧密情况、接触面积和胶结物的性质和分布情况有关。黄土的特殊结构形式是在干燥气候条件下形成和长期变化的产物。黄土在形成时是较松散的，靠颗粒的摩擦或少量水分的作用下略有连结，但水分蒸发后，体积有所收缩，胶体、盐分、结合水集中在较细颗粒周围，形成一定的胶结连结。经多次反复湿润、干燥过程，盐分累积增多，部分胶体陈化，因此逐渐加强胶体连结而形成较疏松的结构。所以，黄土的成分和结构特点是：粉粒为主，矿物亲水性较弱，粒度细而均一，连结虽强但不抗水，未经很好压实，结构疏松多孔，大孔型明显。因此，黄土具有明显的遇水连结减弱，连结趋于紧密的倾向，即具有湿陷性。

黄土湿陷性对工程地质性质影响大，进行工程施工时，要对黄土湿陷性进行处理，其处理方法有：

1 加消石灰或生石灰粉法

将消石灰加到黄土中或将生石灰粉加到黄土中并加水拌和后, 黄土的性质和结构开始变化。开始是絮凝和絮聚, 随后黄土颗粒就形成粗粉粒状的较大颗粒。这种变化将依次地改变黄土的液限、塑限、塑性指数和压实性能。

优点: 由石灰稳定后的黄土具有较高的抗压强度和一定的抗拉强度。强度形成得好的石灰稳定土是一种整体性材料, 具有板体作用, 且具有较好的水稳性和一定的冰冻稳定性。

缺点: 塑性指数小的黄土, 即使用12%以上的石灰进行稳定,也达不到较高的强度。石灰稳定土基层容易因水侵入而软化, 在裂缝处的唧浆现象严重, 没有从根本上解决黄土的湿陷性问题。

2 强夯法

经过合理选择强夯能级、夯点间距、夯击次数及施工工艺,同时还要考虑锤形、锤重等因素来处理黄土的湿陷性。该方法的主要原理为经过强夯来改变黄土的孔隙率, 从而增大黄土的干密度, 消除黄土的湿陷性。

优点: 增加黄土的抗压强度, 黄土的干密度提高, 孔隙率降低, 从而湿陷性有良好的改善。

缺点: 黄土的基本性质不同, 强夯能级、夯点间距、夯击次

数需有不同的选择且施工投入的人力物力较大。

3 注浆法

利用液压、气压或电化学原理, 通过浆液以充填、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间中的水分和空气后占据其位置, 经一定时间后, 浆液将原来松散的土料胶结成整体, 形成结构新、强度大、防水性能高和化学元素稳定性的“结石体”, 提高土体承载力和抗变形力, 减弱黄土的湿陷性。

优点: 该方法效果显著、技术先进、设备简单、施工方便、不影响正常交通。

缺点: 施工时首先需要试探性的钻孔寻找空洞穴, 由于受施工中检测手段限制, 对于路基下的洞穴只能提供一个大概位置,洞穴内其他情况无法具体知道。

此外，湿陷性处理推荐的新方法：无论何种处理方法, 其最终的衡量指标为土质的干密度, 干密度越大, 湿陷性越小。所以通过改变级配组成, 改变黄土的组成结构, 通过压实增大土的干密度也是一种处理方法。

通过改变黄土的颗粒级配来处理黄土的湿陷性, 得到以下结论: 通过掺加粘性土来调整黄土的颗粒级配可以改变黄土的湿陷性, 且具有一定的优越性。掺加的粘性土越多, 湿陷性处理越充分。掺加粘性土来改变黄土湿陷性同时可以帮助处理现场粘性弃土。

参考资料

1、唐大雄，刘佑荣，张文殊，王清.工程地质学.2005，10.

2、曹伯勋.地貌学及第四纪学.2006，10.

3、李智毅，杨裕云.工程地质学概论.2008，5.

4、龚晓南.地基处理.2007,7.