浅析湿陷性黄土成因及处理措施

浅析湿陷性黄土成因及处理措施

摘要：湿陷性黄土土质较均匀、结构疏松，在未受水浸湿时，一般强度较高，

压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。在湿陷性黄土地区的工程常会发生与其相关的危害。因此，对湿

陷性黄土的研究具有重要的意义。

关键词：湿陷性黄土、成因、地基处理、措施

1、湿陷性黄土介绍

黄土是在第四纪形成的一种特殊的陆相疏松堆积物颗粒成份以粉粒为主，颜色一般呈黄

色或褐黄色。世界范围内的分布面积大约有1300万平方公里，集中在干旱和半干旱地区。

黄土在我国分布广泛，分布面积大约有63万平方公里。

黄土又分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土，我国具有湿陷性黄土面积约为27万平方公里，

占黄土总面积的42.9％，湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃以及河南的西部。

在一定压力下受水浸湿，与结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土与非自重湿陷性黄土。自重湿陷性黄土指在上覆土的自重压

力下受水浸湿，发生显著下沉的湿陷性黄土；非自重湿陷性黄土指在上覆土的自重压力下受

水浸湿，不发生显著下沉的湿陷性黄土。

2、湿陷性黄土成因及危害

由于胶结物的凝聚和结晶作用、共用结合水的联结作用以及毛细作用、负孔隙水压力作

用等，使黄土地基表现出较高的强度和抵抗压缩变形的能力。当黄土受水浸湿时，结合水膜

增厚并楔入颗粒之间，于是结合水联系减弱，盐类溶于水中，各种胶结物软化，结构强度降

低或失效，黄土的骨架强度降低，土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同

作用下，其结构迅速破坏，大孔隙塌陷，导致黄土地基附加的湿陷变形。

黄土湿陷的危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田，干扰破坏交通线路，

造成人员伤亡。所造成的建筑物地基的湿陷变形往往是不均匀的，属于失稳型的地基变形，

一般在1~2 d内就可能产生20~30cm的变形量。这种数量大、速度快、而又不均匀的地基变

形正是建筑物所难以适应的，往往会造成构筑物严重倾斜，房屋墙身破坏，梁、柱等承重结

构开裂等恶果。

3、湿陷性黄土的判定及划分

3.1湿陷性黄土的判定

黄土湿陷性采用湿陷系数值来判定，可通过室内浸水压缩试验测定。用环刀取保持天然

含水量和结构的黄土土样，测得原始高度h0，装入侧限压缩仪内，逐级加压，加至一定压力

时下沉稳定后测得土样高度hp，然后进行浸水使土样含水量饱和，土样又迅速下沉，再次达

到稳定，得到浸水后土样高度h’p，由下式求得土的湿陷系数：

β0—土质修正系数，从各地区湿陷性黄土地基试坑浸水试验实测值与室内试验值比较得出。陇西地区取1.5，陇东陕北地区取1.2，关中地区取0.7，其他地区取0.5。

4、湿陷性黄土地基的处理措施

防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施，可分为地基处理、防水措施、结构措施三种。其

中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质，减小或消除地基的湿陷变形；防水措施主

要用于防止或减少地基受水浸湿；结构措施的作用是使建筑物有一定的适应变形的能力，在

建筑物因地基浸水出现附加的不均匀沉降时能减轻对结构的损害。

当地基的变形或承载力不能满足设计要求时，直接在天然土层上进行建筑或仅采取防水

措施和结构措施，往往不能保证建筑物的安全与正常使用。因此采用在湿陷性黄土层内进行

地基处理措施，改善土的物理力学性质消除湿陷性。

注：Sr为土的饱和度。

4.1垫层法

垫层法包括土垫层和灰土垫层，适用于消除基底下1~3m的湿陷黄土的湿陷量。它施工

简易，效果显著，是一种常用的地基浅层湿陷性处理的方法。

垫层法应先将基底下拟处理的湿陷性黄土挖出，并利用基坑内的黄土或就地挖出的其他黏性土作填料，灰土应过筛和拌合均匀，然后根据所选用的夯实设备，在最优或接近最优含水量下分层回填、分层夯实至设计标高。

4.2强夯法

强夯法是通过重锤的自由落下，对土体进行强力夯实，以提高其强度，降低其压缩性。该法设备简单，施工速度快，效果好，投资低，是当前最经济简便的地基处理方式。采用强夯法应先在场地内选择有代表性的地段进行试夯，确定出设计参数（如：夯锤质量、落距、夯击次数等）。

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。如有此种情况，应立即停止夯击，当晾晒一定时间后，在夯击坑内加入碎石类的粗骨料，继续夯击。

4.3挤密法

挤密桩法是利用打入钢套管（或震动沉管）在地基中成孔，通过“挤”压作用，使地基土得到加“密”，然后在孔中分层填入素土（或灰土）后夯实而成土桩（或灰土桩）。它们属于柔性桩，与桩间土共同组成复合地基。在挤密桩处理深度内应分层取样，测定孔间挤密土和孔内填料的湿陷性、压缩性、渗透性等。

挤密法无需开挖回填，比换填法缩短工期约一半；填入桩孔的材料均属就地取材，因而比其他处理湿陷性黄土和人工填土的方法造为低。

4.4预浸水法

自重湿陷性黄土地基利用其自重湿陷性的特性，可在建（构）筑物建造前，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。预浸水法一般可以消除地表下6m以内黄土的自重湿陷性。但预浸水后，地面下6m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垫层法、强夯法等措施进行处理。

预浸水法耗水量大，处理时间长（约3～6月），而且附近地表可能产生开裂、下沉等现象，所以一般不会采用此种方法。

结束语

湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，应根据不同的地基土质和不同的结构物，对地基处理选用不同的处理方法。在勘察阶段，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别等重要地质参数，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。而不能一味的追求经济利益，对工程质量视而不见，终将导致无可挽回的后果。

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