关于湿陷性黄土地基试验的研究分析

关于湿陷性黄土地基试验的研究分析

谢文霞

青海省建筑建材科学研究院青海西宁810000

【摘要】随着中西部地区大中型工程逐渐增多，大中型工程的建设需要具有较高的承载力和较小变形的地基，然而中西部地区大多土地为湿陷性黄土，黄土在浸水的情况下，极易发生大幅度的下沉或不均匀沉降的现象，从而造成建筑物地基变形，给工程带来巨大的损失。另外，地基处理费用所占比例比较大，地基处理的工期较长，对地基处理方案进行优化改进，能够有效的促进工程质量的提高，减少工程资金的投资。因此，对湿陷性黄土地基试验研究具有重要意义。本文首先概述了湿陷性黄土，简述了湿陷性黄土地基的处理方法，对湿陷性黄土地基试验进行了研究分析。

【关键词】湿陷性黄土；地基；处理方法；试验

一、湿陷性黄土的概述

1、湿陷性黄土的涵义。（1）湿陷性变形。湿陷性黄土在上覆土层自重力的作用下或者在自重应力和附加应力的作用下，由于浸水后黄土的结构破坏进而发生的显著性附加变形的黄土，即称之为湿陷性黄土。湿陷性黄土通过其特定生成的环境、发生原因、地理地貌、气候条件、特殊结构状况等影响，使得在压力和水的作用下发生湿陷性的现象，从而产生湿陷性变形。由于受力条件不同，湿陷性变形可以分为自重湿陷性变形和外力影响湿陷性行变性。（2）湿陷性类型。湿陷性黄土类型分为自重湿陷性和非自重湿陷性。自重湿陷性主要是由于湿陷性黄土地基被水浸湿后，没有受到外部的附加应力影响，仅在地基土的自重压力作用下发生湿陷。非自重性湿陷是指湿陷性黄土地基或场地没有外部附加荷载的作用下不发生湿陷，湿陷性的发生需要有一定的附加荷载作用，并在浸水的作用下发生湿陷。

2、湿陷性黄土的特性。（1）结构性。湿陷性黄土是一种结构性黄土，其在形成初期，通过季节性少量的雨水和干旱性天气使得黄土形成以粗粉粒为主的多孔隙结构。（2）欠压实性。湿陷性黄土由于其特殊的地质条件，使得在沉积的过程中，进程比较缓慢，上覆压力增长速率快于颗粒间固化速率，从而使得黄土的颗粒保持着比较疏松的高孔隙结构，处于欠压密状态，欠压密状态是黄土产生湿陷性的重要条件。

二、湿陷性黄土地基的处理方法

在我国西北地区时常会遇到湿陷性黄土地基处理问题。目前国内外常见的湿陷性黄土处理方案主要有垫层法、夯实法、挤密法、预浸水法、化学加固法等。

1、垫层法。垫层法是将地基下的湿陷性黄土进行挖除，用素土或灰土分层做成垫层，达到消除地基部分或全部的湿陷量，以便减少地基变形，从而提高地基的承载力。垫层法分为局部垫层和整片性垫层。当需要挖除地基下1到3米的湿陷性黄土的湿陷量时，需要采用局部垫层法处理。当需要增加垫层土的承载力时，需要采用整片性垫层法处理。

2、夯实法。夯实法适用于湿陷性黄土的饱和度Sr<60%的地基处理中，此方法主要用吊升设备将重锤从高空自由下落，作用于地基，增强地基的强度，增加地基的受力性能。

3、挤密法。挤密法主要运用在地下水位以上的湿陷性黄土地基的处理中，施工时要预先设计好在基础平面位置布置桩孔和成孔，将备好的素土或灰土在含水量的情况下分层填入桩孔内，将土夯实达到标准要求。并通过成孔和桩孔横向挤压作用，使得桩基土更加紧密。

4、预浸水法和化学加固法。预浸水法由于耗量比较大，在使用的过程中具有一定的局限性；化学加固法适用于建筑物的地基加固，两种方式的使用范围比较小。

三、湿陷性黄土地基试验研究分析

下面以强夯法在湿陷性黄土三轴试验中的应用进行分析。

1、试样制备。本次试验是在同一工程不同能级强夯处理过的黄土场地中选取土样，严格按规范标准从有效处理深度内的不同深度处取样。强夯的能级分别为：8000kN?m、15000kN?m。土样编号为X-a-A，X表示地基处理的强夯能级，单位为1000kN?m；a表示三轴试验中的围压，单位100kPa；A表示试验所取土样的埋深，单位m。试样应切成圆柱形形状，试样直径61.8mm，高度125mm左右。由于土样较硬，先用切土刀切一稍大于规定尺寸的土柱；放在切土架上，用直径61.8mm切土器切削土样，边削边压切土器，直至切削到超出试样高度约2cm为止。取出土样并用对开膜套上，然后将两端削平，称量，并取余土测定试样含水率。

2、试样安装。（1）开孔隙水压力阀和量管阀，对孔隙水压力系统及压力室底座充水排气后，关孔隙水压力阀和量管阀。（2）把已检查过的橡皮膜套在承膜筒上，两端翻起，用吸水球从气嘴中不断吸气，使橡皮膜紧贴于筒壁，小心将它套在试样外面，然后让气嘴放气，并用橡皮圈将橡皮膜下端与底座扎紧。（3）打开孔隙水压力阀和量管阀，使水缓慢地从试样底部流入试样与橡皮膜之间，用刷在试样周围自下而上轻刷，以排除试样与橡皮膜之间的气泡。（4）打开与试样帽连通的阀门，使试样帽中充水，并连同透水板、滤纸放在试样的上端，降低排水管，使管内水面位于试样中心以下20~40cm，吸除试样上端、试样与橡皮膜之间的余水和气泡，关排水阀。将橡皮膜上端翻贴在试样帽上用橡皮圈扎紧，需要测定土的应力应变关系时，应在试样与透水板之间放置中间夹有硅脂的两层圆形橡皮膜，膜中间应留有直径为1cm的圆孔排水。（5）安装压力室罩，此时活塞应放在最高位置，以免和试样碰撞，拧紧压力罩密封螺栓，并使传压活塞与土样帽接触。

3、试样排水固结。（1）调节排水管使管内水面与试样高度的中心齐平，测记排水管水面读数。（2）开孔隙水压力阀，使孔隙水压力等于大气压力，关孔隙水压力阀，记下初始读数。（3）将孔隙水压力调至接近周围压力值，施加周围压力后，再打开孔隙水压力阀，待孔隙水压力稳定测定孔隙水压力。本次试验中用到的围压分别为100kPa、200kPa、300kPa。（4）打开排水阀。固结完成后，关排水阀，测记孔隙水压力和排水管水面读数。固结完成的判断标准为孔隙水压力消散95%以上。（5）微调压力机升降台，使活塞与试样接触，此时轴向变形指示计的变化值为试样固结时的高度变化。

4、试样的不排水剪切。（1）剪切应变速率粘土宜为每分钟应变0.05%-0.1%；粉土为每分钟应变0.1%~0.5%。本次试验选择剪切速率为0.4mm/min。（2）将测力计、轴向变形指示计及孔隙水压力读数均调整至零。（3）启动电动机，合上离合器，开始剪切。试样每产生0.5mm轴向变形值测记一次。（4）当测力计读书出现峰值时，剪切应继续进行至轴向应变达15%-20%。

5、试验分析。夯后饱和黄土在固结不排水条件下的应力应变关系曲线跟围压有关。随着围压的增大，峰值强度和残余强度相应提高，破坏时的轴向线应变基本上也在增大。15000kN?m场地在5.5m处的土样存在反常现象，破坏强度随围压增大而降低。原因是强夯能量传递在水平方向上是从中心向四周递减的，土样不是取自同一个探井，说明夯后土层在平面内依然存在不均匀性。

结束语

地基是承载建筑物重要的载体，地基的强度和稳定性直接关系到建筑物的正常使用情况。为了适应湿陷性黄土地区工程建设的发展需要，必须对其进行试验研究。然后选取一种最佳处理方案，合理运用先进技术和材料等，对湿陷性黄土地基问题进行处理。

参考文献：

[1]罗宇生.湿陷性黄土地基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]陈正汉.黄土的湿陷变形机理[J].岩土工程学报，2011（2）

[3]邵世平.强夯法在湿陷性黄土三轴试验中的应用研究[J].城市建设理论研究，2011（03）