黄土湿陷性的研究和应用论文

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。故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。 我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70%，而粉土颗粒中又以0．05～0．01ram的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60%，小于0．005ram的粘土颗粒较少，占总重约14.28%，大于0．1rnm的细砂颗粒占总重在5%以内，基本上无大于0．25mm的中砂颗粒。从以下表1可见，湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。表l 湿陷性黄土的颗粒组成单位：mm 地名 >0．05 0.05一0．01 0.0l—0．005<0．005平均值 常见值 平均值 常见值 平均值 常见值 平均值 常见值 兰州 19 10～25 57 50一65 10 5～10 14 5—25 西安 9 5～15 50 40～60 16 10一20 25 20一30 洛阳 1l 5～15 48 40～60 13 10～15 28 20一35 太原 27 15—35 50 40—60 7 5～15 16 10一20 延安 24 20—30 48 40—55 11 9^一15 17 10～25 上述颗粒的矿物成分，粗颗粒中主要是石英和长石，粘粒中主要是中等亲水性的伊利石(见表2)。此外，在湿陷性黄土中又含有较多的水溶盐，呈固态或半固态分布在各种颗粒的表面。表2 湿陷性黄土的矿物成分和水溶盐含量 地区 粗颗粒的主要矿物 细颗粒的主要矿物 水溶盐含量(%) 易溶盐 中溶盐 难溶盐 山西 石英、长石 伊利石 0．02～0.66 极少 11—13 陕西 石英、长石 伊利石 0．03—0.95 极少 9～14 甘肃 石英、长石 伊利石 0．10～0.90 0．5～1.4 10 黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物，在生成初期，土中水分不断蒸发，土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。同时，细粉粒、粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。试验研究表明，粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。细粉粒通常依附在较大颗粒表面，特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。粘粒以及土体中所含的各种化学物质如铝、铁物质和一些无定型的盐类等，多集聚在较大颗粒的接触点起胶结和半胶结作用，作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然状态下，由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固的粘结着，故使湿陷性黄土具有较高的强度，而遇水时，水对各种胶结物的软化作用，土的强度突然下降便产生湿陷。 湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件下，无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致土层的压密欠佳。接近地表2--3米的土层，受大气降水的影响，一般具有适宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土。湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。我国湿陷性黄土分布地区大部分年平均降雨量约在250～500ram，而蒸发量却远远超过降雨量，因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右，或更低一些。表3 我国湿陷性黄土的天然含．it~mm,液限值 地名 天然含水量(%) 塑限(%) 液限(%）平均值 常见值 平均值 常见值 平均值 常见值 兰州 11 7～16 17 14～20 27 20～30 西安 19 12～25 18 15—22 32 25～37 太原 14 5～20 17 15～20 26 20～30 子长 14 7～20 19 18～20 28 25～30 延安 14 7—20 18 16～22 29 25～33 平凉 16 12～22 19 16—22 30 25～35 表4 我国湿陷性黄土的孔隙 孔隙比(e) 地名 平均值 常见值 兰州 1.08 0.85一1.27 西安 1.04 0.85～1.22 太原 0．96 0.82～1.13 洛阳 0．93 0.82～1.03 延安 1.17 1.00一1.32 子长 1.04 0．89～1.22 在竖向剖面上，我国湿润陷性黄土的孔隙比一般随深度增加而减小，其含水量则随深度增加而增加，有的地区这种现象比较明显，为此较薄的湿陷性土层往往不具自重湿陷或自重湿陷不明显。 湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。常用的地基处理方法有：土或灰土垫层、土桩或灰土桩、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸水法等。各类地基的处理方法都应因地制宜，通过技术比较后合理选用。对于Ⅱ级以上湿陷性黄土地基处理如采用土或灰土垫层、土桩或灰土桩、桩基础预浸水法，不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。近几年来，强夯法以其处理地基施工简便、速度快、效果好、造价低等优点，在全国湿陷性黄土地区得到广泛应用和推广。