黄土湿陷现象的成因

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1、黄土湿陷现象的成因黄土类土是一种特殊的第四纪大陆松散堆积物，性质特殊。晋城矿区 主要分布有：老黄土，一般没有湿陷性，土的承载力较高，以Q2离石黄 土为代表；新黄土，广泛覆盖在老黄土之上，在矿区分布广泛，与工程建 筑关系密切，一般都具有湿陷性，尤以Q3马兰黄土构成湿陷性土的主体。 黄土在干燥时具有较高的强度，而遇水后表现出明显的湿陷性，这是由黄 土本身的成分结构决定的。黄土中含60多种矿物，以碎屑矿物为主，并含部分黏土矿物。碎屑 矿物中主要为石英、长石、碳酸岩；黏土矿物绝大多数为水云母，并有少 量蒙脱石和高岭石等。易溶盐、中溶盐和有机物的含量较少。构成黄土的结构体系是骨架颗粒，它的形态和连接形式

2、影响到结构体 系的胶结程度，它的排列方式决定着结构体系的稳定性。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。黄土在形成时是极 松散的，靠颗粒的摩擦和少量水分的作用下略有连接，但水分逐渐蒸发后， 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 结连接。经过多次的反复湿润干燥过程，盐分积累增多，部分胶体陈化， 因此逐渐加强胶结而形成较松散的结构形式。季节性的短期降雨把松散的 粉粒黏结起来，而长期的干旱气候又使土中水分不断蒸发，于是少量的水 分连同溶于其中的盐分便集中在粗粉粒的接触点处，可溶盐类逐

3、渐浓缩沉 淀而形成为胶结物。随着含水量的减少土粒彼此靠近，颗粒间的分子引力 以及结合水和毛细水的连接力也逐渐增大，这些因素都增强了土粒之间抵 抗滑移的能力，阻止了土体的自重压密，形成了以粗粉粒为主体骨架的多 空隙结构。当黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒之间，于是结合水 连接消失，盐类溶于水中，骨架强度随着降低，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，土粒向大孔滑 移，粒间孔隙减小，从而导致大量的附加沉陷。这就是黄土湿陷现象的内 在过程。1.2黄土湿陷性的本质和湿陷系数黄土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉 陷性能，称为湿陷性。湿陷产

4、生的根本原因是黄土具有明显的遇水连接减 弱，结构趋于紧密的有利于湿陷的特殊成分和结构。衡量黄土湿陷程度的 指标为“湿陷系数”即6 s。6 s=(1)式中：hp为保持天然的湿度和结构的土样，加压至一定压力时，下 沉稳定后的高度，cm；hp为上述加压稳定后的土样，在受水作用下， 下沉稳定后的高度，cm；h0为土样的原始高度，cm。当6 s值小于0. 0 15时，应定为非湿陷性黄土，当 6 s值大于或 等于0. 0 15时，应定为湿陷性黄土。1.3黄土的自重湿陷和非自重湿陷黄土受水浸湿后，在上部土层的饱和自重压力作用下而发生的湿陷， 称为自重湿陷，否则称非自重湿陷。划分自重湿陷和非自重湿陷黄土时，可

5、取土样在室内作浸水压缩试验， 在土的饱和自重压力下测土的自重湿陷系数 6 zs。艮口 6 zs=(2)式中：hz为保持天然含水率和结构的土样，加压全土的饱和自重压力 时，下沉稳定后的高度，cm；hz为稳定后的土样，在受水作用下，下 沉稳定后的高度，cm；h0为土样的原始高度，cm。当6 zsV0. 0 15时，应定为非自重湿陷性黄土；当6 zsN0. 0 15时，应定为自重湿陷性黄土。1.4湿陷性黄土地基湿陷等级的确定湿陷性黄土地基湿陷等级，应根据基底下各土层累计的总湿陷量s和计算自重湿陷量 zs的大小等因素确定。 s=E p 6 si hi (3)式中：6 si为第i层中的湿陷系数；hi为第

6、i层土的厚度 ，cm； P为考虑地基土的侧向挤出和浸水几率等因素的修正系数。基底下5m(或压缩层)深度内取1 .5；5 m (或压缩层)深度以下，在非重湿陷 性黄土场地，可不计算；在自重湿陷性场地，可按(4)式的 p 0值取用。自重湿陷量 zs= p 0E 6 zsi hi (4)式中：6 zsi为第i层土在上覆土的饱和自重压力下的自重湿陷系 数；hi为第i层土的厚度，cm； p 0为因土质地差异的修正系数。晋城 地区取0.5。利用6 si和6 zsi确定湿陷等级可参考表1。2湿陷性黄土地基的处理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

7、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，在我集团公司寺河矿，处理湿陷性黄土地基的效果也十分明显。寺河矿联合建筑设计在11级自重湿陷性黄土地基之上，自重湿陷量19.6 cm，总湿陷量达37.25cm，承载力也较低。经强夯处理后，终夯面以下5.5 m

8、深度范围内湿陷性完全消除，承载力显著提高。 强夯后的标贯试验检测对比见表2。2.1强夯的目的通过强夯可以完全消除地基土的湿陷性，地基承载力标准值显著提高， 解决场地范围地基的不均匀沉降。强夯对于浅基础工程就不需要挖方，对基础设在2m深以内建筑物而言铲去基础范围内的表层土，进行强夯后就可直接施工基础工程。强夯施 工投入劳动力少，效率高、工期也短，受天气影响不明显，不占用场地， 并可做到文明施工。2.2强夯的加固影响深度H = a B/10(5)式中：H为加固深度；w为锤重，kN； h为落距，m ； a为系数， 其值为0.51. 0，一般为0.6左右。当单击能为1000 kNm 2 000 kNm

9、时，一般可消除夯面以下4 m6 m深度内黄土的湿陷性。2.3强夯对临近建筑的影响通过试验表明：在相距5 m范围内夯击时，相当8度地震烈度破坏； 在2 0 m以外相当7度地震烈度破坏；在3 0 m以外，当夯击能力为2 0 0 kNm时，对建(构)筑物基本上没有震害问题，只有相应的噪音 影响。2.4强夯时必须注意的问题首先应进行设计试夯；其次，强夯施工时，应考虑含水量大小，如含 水量适中，可直接强夯，否则应采取相应的措施后再夯实；第三，注意夯 实时间间隔。3结语(1) 黄土结构特征及其物质组成是产生湿陷的内在因素，而水的浸 润和压力是产生湿陷的外部条件。(2) 消除黄土地基湿陷性的方法有多种，11级湿陷地基处理时应选 强夯法为宜。