湿陷性黄土的特征和地基处理措施分析徐鑫鑫

湿陷性黄土的特征和地基处理措施分析徐鑫鑫

徐鑫鑫

河北冶金建设集团勘察设计有限公司河北省邯郸市056000

摘要：湿陷性黄土有它的特殊性，当被水浸湿时，原来的土壤结构会被破坏，然后重新组成新的土体，并且产生明显的附加下沉，所以湿陷性黄土它是一种具有特殊工程性质的土体。文章重点就湿陷性黄土的特征和地基处理措施进行研究分析，以供参考和借鉴。

关键词：湿陷性黄土；工程特征；地基处理；分析

引言

在我国的华北、西北地区广泛分布着湿陷性黄土，它们属于非饱和的欠压密土，具有高压缩性、湿陷性、较小的干密度和较大的孔隙率等特性，而且在自重压力和附加压力作用下湿陷性黄土受水浸湿后结构会迅速的被破坏，从而发生显著的下沉现象。因为含水量的增加会影响土体的力学性质，使地基的承载力降低，所以对于湿陷性黄土的地基中选择经济合理的、可行的地基处理方法显得十分重要。

1湿陷性黄土的工程特征分析

湿陷性黄土拥有与其它土类不同的性质，是因为它自身的结构特征以及特殊物质成分，其工程特性主要表现在以下三个方面，即压缩性、湿陷性、强度指标。

1.1湿陷性

黄土的本质属性是具有湿陷性，湿陷通常是由较大的天然降水量使地下水位升高，或是地下管道渗水、地面积水以及工业及生活污水排入地下所导致的，再加上天然黄土在外界一定的压力作用下，最终拥有湿陷性的特征。水浸湿导致是黄土发生湿陷变形的外在因素，而产生湿陷变形的内在因素则是黄土的自身结构特征及物质组成成分。黄土的主要组成部分是粉粒，同时含有少量的粘料与砂料，共同排列成支撑性骨架，黄土形成的必要条件是干旱或者是兰干旱的气候环境。持久的干旱再经过水分的长期蒸发，土中的少量水分同盐类一同溶成胶装物质，这便让颗粒间有了粘聚力。当黄土被水浸湿，之前形成的富有粘聚力的胶结物慢慢溶解分散，粘性逐渐降低，骨架颗粒被分散重新排列。再加上土体在上部图层的自重应力与附加应力，使得支撑性骨架被迅速破坏，土体颗粒移向大孔，颗粒间的孔隙逐渐减小，最终导致湿陷沉降变形。黄土的湿陷性强弱同黄土中胶结物的含量和成分以及颗粒的组成和分布紧密相关，胶结物含量大，粘粒含量多，则湿陷性较低；反之，粒径大0.05mm的颗粒较多，胶结物含量少，则湿陷性较强。黄土的湿陷性除了与黄土中的胶结物有着紧密关系外，还与孔隙比、含水量以及所受压力的大小有关。孔隙比越大，含水量越低，黄土湿陷性就会越强。在其它条件相同的情况下，压力的越大，湿陷量就会增加，当压力一旦超过一定时，继续增加压力，湿陷量反而会减少。湿陷性系数通常被作为是对黄土的湿陷性判定，湿陷性系数所表示的是，单位厚度的土层在浸水以及一定的压力作用下所产生的湿陷量，以此作为湿陷程度的衡量。

1.2压缩性

土体的压缩性是对基土在外界一定的压力作用下所产生的压缩变形量大小的反映，而对于具有湿陷性特质的黄土地基，压缩变形指的是黄土地基土在天然含水量的条件下，受到外界一定压力作用产生的变形，但它并不包括由于黄土地基土被浸水所产生的湿陷变形。压缩系数通常作为评价湿陷性黄土的压缩性指标，它被定义为试验所得e-p曲线上，某一压力段的割线的斜率。

1.3强度指标

颗粒组成和粘粒含量和湿陷性黄土的强度指标有着紧密关系，同时强度指标还取决于土体自身的密实程度与含水量。湿陷性黄土强度的大水从根本上讲是由土体自身的内聚力所决定的，而内聚力一般分为加固内聚力与原始内聚力。加固内聚力主要是由化学胶结作用所产生的，例如黄土中的石膏、氯化钠、碳酸钙、硫酸镁等溶液，在水分蒸发时所产生的凝胶作用，溶液则会形成类似薄膜状将土粒包裹，对土粒起到胶结的作用。而由土体颗粒间的电分子引力所产生的作用力称之为原始内聚力，土体的颗粒组成、粘粒含量、密实程度决定着原始内聚力的大小。当粘粒含量越多，土体就会越密实，原始内聚力也越大，反之则越小。对于天然含水量较低的黄土，因为土体内部存在一定的架空结构，密度低导致原始内聚力低，相反加固内聚力较大。土体在受到水浸湿后发生胶溶作用，导致加固内聚力减小，强度变低，最终造成湿陷。

2湿陷性黄土地基处理措施分析

2.1垫层法

将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖至预计的深度，然后以灰土或素土分层回填夯实。垫层厚度一般为1.0m～3.0m，它消除了垫层范围内的湿陷性，减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷，可以使地基的自重湿陷表现不出来，这种方法施工简易，效果显著，是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法，经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到300kPa，且有良好的均匀性。

2.2强夯法

强夯法亦称动力固结法，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，原理直观，适用广泛，特别是对非饱和土加固效果显著，这种方法加固地基速度快，效果好，投资少，是当前最经济简便的地基加固方法之一。但是由于其过大的噪声及振动，所以在很多城市是禁止使用强夯法的。

2.3灰土桩挤密法

灰土桩挤密法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基，施工时先按设计方案在基础平面位置布置桩孔并成孔，然后将备好的灰土在最优含水量下分层填入桩孔内，并分层夯实至设计标高为止。通过成孔或桩体夯实过程中的横向挤压作用，使桩间土得以挤密，从而形成复合地基。值得注意的是，不得用粗颗粒的砂、石或其他透水性材料填入桩孔内。灰土挤密桩和土桩地基一般适用于地下水位以上，含水量14％～22％的湿陷性黄土与人工黄土和人工填土，处理深度可达5～10m。灰土挤密桩是利用锤击打入或振动沉管的方法在土中形成桩孔，然后在桩孔中分层填入素土或灰土等填充料，在成孔和夯实填料的过程中，原来处于桩孔部位的土全部被挤入周围土体，通过这一挤密过程，从而彻底改变土层的湿陷性并提高其承载力。

2.4化学加固法

化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下，即硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中，另一方面溶液与土的相互凝结，土起着凝结剂的作用。

2.5预浸水法

预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体在饱和自重应力作用下，发生湿陷产生压密，以消除全部黄土层的自重湿陷性和深部土层的外荷湿陷性。预浸水法一般适用于湿陷性黄土厚度大、湿陷性强烈的自重湿陷性黄土场地。由于浸水时场地周围地表下沉开裂，并容易造成“跑水”穿洞，影响建筑物的安全，所以空旷的新建地区较为适用。

2.6深层搅拌桩法

深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等，一般都采用后者作固化材料。其加固机理是将水泥掺入黏土后，与黏土中的水分发生水解和水化反应，进而与具有一定活性的黏土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物，这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应，使水泥有一定的强度，从而使地基土达到承载力的要求。

结束语

综上所述，在具体建设施工中，对湿陷性黄土的处理时，应提前对场地的湿陷性类别、湿陷等级、地区特点、建筑物特点等信息进行收集与分析，综合考虑选用处理方法，并根据施工技术可能达到的条件，经过技术经济等合理对比予以选用，必要时候可同时选用多种措施。

参考文献：

[1]刘志强.Ⅳ级湿陷性黄土地基的加固处理[J].住宅与房地产，2017(36):198.

[2]柳墩利.高速铁路湿陷性黄土地基处理试验研究[D].中国铁道科学研究院，2012.

[3]王长丹.湿陷性黄土地基高速铁路桩承式路堤离心模型试验及沉降控制研究[D].兰州交通大学，2008.