黃土濕陷現(xiàn)象的成因

1、黃土濕陷現(xiàn)象的成因黃土類土是一種特殊的第四紀(jì)大陸松散堆積物，性質(zhì)特殊。晉城礦區(qū)主要分布有：老黃土，一般沒有濕陷性，土的承載力較高，以Q2離石黃土為代表；新黃土，廣泛覆蓋在老黃土之上，在礦區(qū)分布廣泛，與工程建筑關(guān)系密切，一般都具有濕陷性，尤以Q3馬蘭黃土構(gòu)成濕陷性土的主體。黃土在干燥時具有較高的強度，而遇水后表現(xiàn)出明顯的濕陷性，這是由黃土本身的成分結(jié)構(gòu)決定的。黃土中含60多種礦物，以碎屑礦物為主，并含部分黏土礦物。碎屑礦物中主要為石英、長石、碳酸巖；黏土礦物絕大多數(shù)為水云母，并有少量蒙脫石和高嶺石等。易溶鹽、中溶鹽和有機物的含量較少。構(gòu)成黃土的結(jié)構(gòu)體系是骨架顆粒，它的形態(tài)和連接形式影響到結(jié)構(gòu)體系

2、的膠結(jié)程度，它的排列方式?jīng)Q定著結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。濕陷性黃土一般都形成粒狀架空點接觸或半膠結(jié)形式，濕陷程度與骨架顆粒的強度、排列緊密情況、接觸面積和膠結(jié)物的性質(zhì)和分布情況有關(guān)。黃土在形成時是極松散的，靠顆粒的摩擦和少量水分的作用下略有連接，但水分逐漸蒸發(fā)后,體積有所收縮，膠體、鹽分、結(jié)合水集中在較細(xì)顆粒周圍，形成一定的膠結(jié)連接。經(jīng)過多次的反復(fù)濕潤干燥過程，鹽分積累增多，部分膠體陳化，因此逐漸加強膠結(jié)而形成較松散的結(jié)構(gòu)形式。季節(jié)性的短期降雨把松散的粉粒黏結(jié)起來，而長期的干旱氣候又使土中水分不斷蒸發(fā)，于是少量的水分連同溶于其中的鹽分便集中在粗粉粒的接觸點處，可溶鹽類逐漸濃縮沉淀而形成為膠結(jié)物。隨著含

3、水量的減少土粒彼此靠近，顆粒間的分子引力以及結(jié)合水和毛細(xì)水的連接力也逐漸增大，這些因素都增強了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體的自重壓密，形成了以粗粉粒為主體骨架的多空隙結(jié)構(gòu)。當(dāng)黃土受水浸濕時，結(jié)合水膜增厚楔入顆粒之間，于是結(jié)合水連接消失，鹽類溶于水中，骨架強度隨著降低，土體在上覆土層的自重壓力或在自重壓力與附加壓力共同作用下，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，土粒向大孔滑移，粒間孔隙減小，從而導(dǎo)致大量的附加沉陷。這就是黃土濕陷現(xiàn)象的內(nèi)在過程。黃土濕陷性的本質(zhì)和濕陷系數(shù)黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞而產(chǎn)生顯著附加沉陷性能，稱為濕陷性。濕陷產(chǎn)生的根本原因是黃土具有明顯的遇水連接減弱，結(jié)構(gòu)趨于緊密的

4、有利于濕陷的特殊成分和結(jié)構(gòu)。衡量黃土濕陷程度的指標(biāo)為“濕陷系數(shù)”即Ss。(1)式中：hp為保持天然的濕度和結(jié)構(gòu)的土樣，加壓至一定壓力時，下沉穩(wěn)定后的高度，cm;hp為上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在受水作用下,下沉穩(wěn)定后的高度，cm;h0為土樣的原始高度，cm。當(dāng)SS值小于0.015時，應(yīng)定為非濕陷性黃土，當(dāng)SS值大于或等于0.015時，應(yīng)定為濕陷性黃土。黃土的自重濕陷和非自重濕陷黃土受水浸濕后，在上部土層的飽和自重壓力作用下而發(fā)生的濕陷，稱為自重濕陷，否則稱非自重濕陷。劃分自重濕陷和非自重濕陷黃土?xí)r，可取土樣在室內(nèi)作浸水壓縮試驗，在土的飽和自重壓力下測土的自重濕陷系數(shù)Szs。即Szs=（2）式中：h

5、z為保持天然含水率和結(jié)構(gòu)的土樣，加壓至土的飽和自重壓力時，下沉穩(wěn)定后的高度，cm;hz為穩(wěn)定后的土樣，在受水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度，cm;h0為土樣的原始高度，cm。當(dāng)SzsVO.015時，應(yīng)定為非自重濕陷性黃土；當(dāng)Szs0.015時，應(yīng)定為自重濕陷性黃土。濕陷性黃土地基濕陷等級的確定TOC o 1-5 h z濕陷性黃土地基濕陷等級，應(yīng)根據(jù)基底下各土層累計的總濕陷量s和計算自重濕陷量zs的大小等因素確定。s=BSsihi（3）式中：Ssi為第i層中的濕陷系數(shù)；hi為第i層土的厚度，cm;B為考慮地基土的側(cè)向擠出和浸水幾率等因素的修正系數(shù)?；紫?m（或壓縮層）深度內(nèi)取1.5;5m（或壓縮層）

6、深度以下，在非重濕陷性黃土場地，可不計算；在自重濕陷性場地，可按（4）式的B0值取用。自重濕陷量Azs=B0”Szsihi（4）式中：Szsi為第i層土在上覆土的飽和自重壓力下的自重濕陷系數(shù);hi為第i層土的厚度,cm;B0為因土質(zhì)地差異的修正系數(shù)。晉城地區(qū)取0.5。利用Ssi和Szsi確定濕陷等級可參考表1。2濕陷性黃土地基的處理濕陷性黃土地基處理的目的主要是通過消除黃土的濕陷性，提高地基的承載力。常用的地基處理方法有：土或灰土墊層、土樁或灰土樁、強夯法、重錘夯實法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法等。各類地基的處理方法都應(yīng)因地制宜，通過技術(shù)比較后合理選用。對于U級以上濕陷性黃土地基處理如采用土或灰土墊層、

7、土樁或灰土樁、樁基礎(chǔ)預(yù)浸水法，不同程度存在工作量大、花費勞力多、施工現(xiàn)場占地大、工期長、造價高等缺點。近幾年來，強夯法以其處理地基施工簡便、速度快、效果好、造價低等優(yōu)點，在全國濕陷性黃土地區(qū)得到廣泛應(yīng)用和推廣，在我集團公司寺河礦，處理濕陷性黃土地基的效果也十分明顯。寺河礦聯(lián)合建筑設(shè)計在U級自重濕陷性黃土地基之上，自重濕陷量19.6cm，總濕陷量達37.25cm，承載力也較低。經(jīng)強夯處理后，終夯面以下5.5m深度范圍內(nèi)濕陷性完全消除，承載力顯著提高。強夯后的標(biāo)貫試驗檢測對比見表2。強夯的目的通過強夯可以完全消除地基土的濕陷性，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值顯著提高，解決場地范圍地基的不均勻沉降。強夯對于淺基礎(chǔ)

8、工程就不需要挖方，對基礎(chǔ)設(shè)在2m深以內(nèi)建筑物而言鏟去基礎(chǔ)范圍內(nèi)的表層土，進行強夯后就可直接施工基礎(chǔ)工程。強夯施工投入勞動力少，效率高、工期也短，受天氣影響不明顯，不占用場地，并可做到文明施工。強夯的加固影響深度H=a/10(5)式中：H為加固深度；w為錘重，kN;h為落距，m;a為系數(shù),其值為0.51.0,般為0.6左右。當(dāng)單擊能為1000kNm2000kNm時，一般可消除夯面以下4m6m深度內(nèi)黃土的濕陷性。強夯對臨近建筑的影響通過試驗表明：在相距5m范圍內(nèi)夯擊時，相當(dāng)8度地震烈度破壞；在20m以外相當(dāng)7度地震烈度破壞；在30m以外，當(dāng)夯擊能力為200kNm時，對建(構(gòu))筑物基本上沒有震害問題，只有相應(yīng)的噪音影響。強夯時必須注意的問題首先應(yīng)進行設(shè)計試夯；其次，強夯施工時