第五章、黃土濕陷性

第五章黃土的濕陷性Chang’anUniversity編制人：鄧龍勝單位：長安大學第五章黃土的濕陷性第五章1黃土濕陷的基本概念Chang’anUniversity鄧龍勝2濕陷性黃土的測定試驗3濕陷性黃土的評價4中國濕陷性黃土的工程地質分區(qū)5濕陷性黃土場地勘察一、基本概念濕陷性黃土（collapsibleloess):在一定壓力下受水浸濕，土結構迅速破壞，并產生顯著附加下沉的黃土；非濕陷性黃土（noncollapsibleloess):在一定壓力下受水浸濕，無顯著附加下沉的黃土自重濕陷性黃土（loesscollapsibleunderoverburdenpress):在上覆土的自重壓力下受水浸濕，發(fā)生顯著附加下沉的濕陷性黃土非自重濕陷性黃土（loessnoncolapsibleunderoverburdenpressure):在上覆土的自重壓力下受水浸濕，不發(fā)生顯著附加下沉的濕陷性黃土壓縮變形（compressiondeformation):天然濕度和結構的黃土或其他土，在一定壓力下所產生的下沉；濕陷變形（collapsedeformation):濕陷性黃土或具有濕陷性的其他土（如欠壓實的素填土、雜填土等），在一定壓力下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕所產生的附加下沉；濕陷起始壓力(lnitialcollapsepressure):濕陷性黃土浸水飽和，開始出現(xiàn)濕陷時的壓力；濕陷系數(shù)(coefficientofcollapsibility):單位厚度的環(huán)刀試樣，在一定壓力下，下沉穩(wěn)定后，試樣浸水飽和所產生的附加下沉；自重濕陷系數(shù)（coefficientofcollapsibilityunderoverburdenpressure):單位厚度的環(huán)刀試樣，在上覆土的飽和自重壓力下，下沉穩(wěn)定后，試樣浸水飽和所產生的附加下沉。自重濕陷量的實測值（measuredcollapseunderoverburdenpressure):在濕陷性黃土場地，采用試坑浸水試驗，全部濕陷性黃土層浸水飽和所產生的自重濕陷量；自重濕陷量的計算值（computedcollapseunderoverburdenpressure):采用室內壓縮試驗，根據不同深度的濕陷性黃土試樣的濕陷系數(shù)，考慮場地條件計算而得的濕陷量的累計值；剩余濕陷量（remnantcollapse):將濕陷性黃土低級濕陷量的計算值，減去基底下擬處理土層的濕陷量1室內壓縮試驗二、濕陷性黃土的測定試驗采用室內壓縮試驗測定黃土的濕陷系數(shù)δs、自重濕陷系數(shù)δzs和濕陷起始壓力Psh，均應滿足下列要求：土樣的質量等級應為Ⅰ級不擾動樣；環(huán)刀面積不應小于5000mm2，使用前應將環(huán)刀洗凈風干，透水石應烘干冷卻；加荷前，應將環(huán)刀試樣保持天然濕度；試驗浸水易用蒸餾水；試樣浸水前和浸水后的穩(wěn)定標準，應為每小時的下沉量不大于0.01mm主要儀器室內試驗：杠桿式固結儀、天平、環(huán)刀、透水石等?，F(xiàn)場試驗：承壓板、載荷設備、觀測設備等。

采用室內壓縮試驗測定黃土的濕陷系數(shù)δs其它要求：分級加荷至試樣的規(guī)定壓力，下沉穩(wěn)定后，試樣浸水飽和，附加下沉穩(wěn)定，試驗終止；在0-200kPa壓力以內，每級增量易為50kPa；大于200kPa壓力，每級增量易為100kPa；濕陷系數(shù)測定濕陷系數(shù)δs的試驗壓力，應自基礎底面（如基底標高不確定時，自底面下1.5m）算起基底下10m以內的土層應用200kPa，10m以下至非濕陷性黃土層頂面，應用其上覆土的飽和自重壓力（當大于300kpa壓力時，仍應用300kPa）；當基底壓力大于300kPa時，宜用實際壓力；對壓縮性較高的新近堆積黃土，基底下5m以內的土層宜用100-150kPa壓力，5-10m和10m以下至非濕陷性黃土層頂面，應分別用200kPa和上覆土的飽和自重壓力采用室內壓縮試驗測定黃土的自重濕陷系數(shù)δzs其它要求：分級加荷至試樣的上覆土的飽和自重壓力，下沉穩(wěn)定后，試樣浸水飽和，附加下沉穩(wěn)定，試驗終止；試樣上覆土的飽和密度自重濕陷系數(shù)采用室內壓縮試驗測定濕陷起始壓力其它要求：可選用單線法壓縮試驗和雙線法壓縮試驗在同一土樣中所取環(huán)刀試樣，其密度差值不得大于0.03g/cm3在0-150kPa壓力以內，每級增量易為25-50kPa；大于150kPa壓力，每級增量易為50-100kPa；單線法壓縮試驗不應少于5個環(huán)刀，均在天然濕度下分級加荷，分別加至不同的規(guī)定壓力，下沉穩(wěn)定后，各試樣浸水飽和，分家下沉穩(wěn)定，試驗終止。2現(xiàn)場載荷試驗測定濕陷性黃土的濕陷起始壓力Psh，可采用單線法靜載荷試驗或雙線法靜載荷試驗，并滿足以下要求：承壓板的底面積宜為0.5m2，試坑邊長或直徑應為承壓板邊長或直徑的3倍，安裝載荷試驗設備時，應注意保持試驗土層的天然濕度和原狀結構，壓板地面下宜用10-15mm厚粗砂、中砂找平；每級加壓增量不宜大于25kPa，試驗終止壓力不應小于200kPa；每級加壓后，按每隔15、15、15、15min各測讀1次下沉量，以后沒30min觀測1次，當連續(xù)2h內，每1h的下沉量小于0.1mm時，認為穩(wěn)定，可加下級荷載。繪制P-S曲線3現(xiàn)場試坑浸水試驗現(xiàn)場試坑浸水試驗確定自重濕陷量的實測值，并滿足以下要求：試坑宜挖成圓（或方）形，其直徑（或邊長）不應小于濕陷性黃土層的厚度，并不應小于10m；試坑深度宜為0.5m，最深不應大于0.8m，坑底宜鋪100mm厚的砂、礫石；在坑底中部及其它部位，應對稱設置觀測自重濕陷的深標點，設置深度及數(shù)量宜按各濕陷性黃土層頂面深度及分層數(shù)確定。試坑內的水頭高度不宜小于300mm，在浸水過程中，應觀測濕陷量、耗水量、浸濕范圍和地面裂縫。試坑內停止浸水后，應繼續(xù)觀測不少于10d，且連續(xù)5d的平均下沉量不大于1mm/d，試驗終止。1濕陷程度及類型三、濕陷性黃土評價黃土的濕陷性判定，應根據室內浸水壓縮試驗判定：當濕陷系數(shù)δs值小于0.015時，應定位非濕陷性黃土；當濕陷系數(shù)δs值等于或大于0.015時，應定位濕陷性黃土；濕陷性黃土的濕陷程度判定：當0.015≤δs≤0.03時，濕陷性輕微；當0.03≤δs≤0.07時，濕陷性中等；當0.07≤δs時，濕陷性強烈；濕陷性黃土場地的濕陷類型，應按自重濕陷量的實測值或計算值判定當自重濕陷量的實測值或計算值小于等于70mm時，應定為非自重濕陷性黃土場地；當自重濕陷量的實測值或計算值大于70mm時，應定為自重濕陷性黃土場地；當自重濕陷量的實測值和計算值出現(xiàn)矛盾時，應按自重濕陷量的實測值判定；濕陷性黃土場地自重濕陷量的計算值，應表示為濕陷性黃土地基受水浸濕飽和，其濕陷量的計算值：濕陷量的計算值濕陷量的計算值的計算深度，應自基礎底面（如基底標高不確定時，自地面下1.5m）算起；在非自重濕陷性黃土場地，累計至基底下10m（或地基壓縮層）深度為止；在自重濕陷性黃土場地，累計至非濕陷性黃土層的頂面止。其中濕陷系數(shù)小于0.015(10m以下）的土層不累計濕陷性黃土的濕陷起始壓力值確定方法：2濕陷等級的判定四、中國濕陷性黃土的工程地質分區(qū)黃土高原黃土濕陷等級分區(qū)略圖五、濕陷性黃土場地勘察建筑物分類各類建筑物的劃分甲類①高度大于60m和14層及其14層以上體型復雜的建筑；②高度大于50m的構筑物；③高度大于100m的高聳結構；④特別重要的建筑；⑤地基受水浸濕可能性大的重要建筑；⑥對不均勻沉降有嚴格限制的建筑。乙類①高度24～60m的建筑；②高度30～50m的構筑物；③高度50～100m的高聳結構；④地基受水浸濕可能性較大的重要建筑；⑤地基受水浸濕可能性大的一般建筑。丙類除乙類以外的一般建筑和構筑物。丁類次要建筑。1濕陷性黃土地區(qū)建筑物等級劃分2一般勘察內容和勘察階段在濕陷性黃土場地進行巖體工程勘察應查明下列內容：黃土地層的時代、成因濕陷性黃土層的厚度濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)和濕陷起始壓力隨深度的變化場地濕陷類型和地基濕陷等級的平面分布變形參數(shù)和承載力地下水等環(huán)境水的變化趨勢其他工程地質條件。應結合建筑物的特點和設計要求，對場地、地基作出評價，就防治、降低、消除黃土濕陷性提出可行的措施建議勘察階段可分為廠址選擇或可行性研究、初步勘察、詳細勘察三個階段。各階段的成果應符合各相應設計階段的要求；對于場地面積不大，地質條件簡單或有建筑經驗的地區(qū)，可簡化勘察階段，但應符合初步勘察和詳細勘察兩個階段的要求。對工程地質條件復雜或有特殊要求的建筑物，必要時應進行施工勘察或專門勘察。編制勘察工作綱要，應按下列條件和要求進行：不同的勘察階段場地及附近已有的工程地質資料和地區(qū)建筑經驗場地工程地質條件的復雜程度，特別是黃土地層的分布和濕陷性變化特點；工程規(guī)模，建筑物的類別、特點，設計和施工要求。對黃土工程性質的評價，宜采用室內試驗和原位測試成果相結合的方法。對地下水位變化幅度較大或變化趨勢不利的地段，應從初步勘察階段開始進行地下水位動態(tài)的長期觀測。取樣：采取不擾動土樣，必須保持其天然的濕度、密度和結構，并應符合Ⅰ級土樣質量的要求。在探井中取樣，豎向間距宜為1m，土樣直徑不宜小于120mm；在鉆孔中取樣，應嚴格按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025－2004)附錄D的要求執(zhí)行。取土勘探點中，應有足夠數(shù)量的探井，其數(shù)量應為取土勘探點總數(shù)的1/3～1/2，并不宜少于3個。探井的深度宜穿透濕陷性黃土層?？碧近c使用完畢后，應立即用原土分層回填夯實，并不應小于該場地天然黃土的密度。3場地工程條件的復雜程度場地工程地質條件的復雜程度，可分為以下三類：簡單場地：地形平緩，地貌、地層簡單，場地濕陷類型單一，地基濕陷等級變化不大；中等復雜場地：地形起伏較大，地貌、地層較復雜，局部有不良地質現(xiàn)象發(fā)育，場地濕陷類型、地基濕陷等級變化較復雜；復雜場地：地形起伏很大，地貌、地層復雜，不良地質現(xiàn)象廣泛發(fā)育，場地濕陷類型、地基濕陷等級分布復雜，地下水位變化幅度大或變化趨勢不利。4工程地質測繪場地工程地質測繪除應符合一般要求外，還應包括：研究地形的起伏和地面水的積聚、排泄條件，調查洪水淹沒范圍及其規(guī)律性劃分不同的地貌單元，確定其與黃土分布的關系，查明濕陷凹地、黃土溶洞、滑坡、崩坍、沖溝、泥石流及地裂縫等不良地質現(xiàn)象的分布、規(guī)模、發(fā)展趨勢及其對建設的影響。劃分黃土地層或判定新近堆積黃土調查地下水位的深度、季節(jié)性變化幅度、升降趨勢及其與地表水體、灌溉情況和開采地下水強度的關系；調查既有建筑物的現(xiàn)狀了解場內有無地下坑穴，如古墓、井、坑、地道、砂井等。5各勘察階段的具體工作場址選擇或可行性研究勘察階段搜集擬建場地有關的工程地質、水文地質資料及地區(qū)的建筑經驗；在搜集資料和研究的基礎上進行現(xiàn)場調查，了解擬建場地的地形地貌和黃土層的地質時代、成因、厚度、濕陷性，有無影響場地穩(wěn)定的不良地質現(xiàn)象和地質環(huán)境等問題對工程地質條件復雜，已有資料不能滿足要求時，應進行必要的工程地質測繪、勘察和試驗等工作本階段的勘察成果，應對擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性做出初步評價。初步勘察階段初步查明場地內各土層的物理力學性質、場地濕陷類型、地基濕陷等級及其分布，預估地下水位的季節(jié)性變化幅度和升降的可能性；初步查明不良地質作用和地質環(huán)境等問題的成因、分布范圍，對場地穩(wěn)定性的影響程度及其發(fā)展趨勢；當工程地質條件復雜，已有資料不符合要求時，應進行工程地質測繪，其比例尺可采用1:1000～1:5000。初步勘察階段點、線、網的布置勘探線應按地貌單元的縱、橫線方向布置，在微地貌變化較大的地段予以加密，在平緩地段可按網格布置。取土和原位測試的勘探點，應按地貌單元和控制性地段布置，其數(shù)量不得少于全部勘探點的1/2；勘探點的深度應根據濕陷性黃土層的厚度和地基壓縮層深度的預估值確定，控制性勘探點應有一定數(shù)量的取土勘探點穿透濕陷性黃土層；對新建地區(qū)的甲類建筑和乙類中的重要建筑，應按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025－2004)進行現(xiàn)場試坑浸水試驗，并應按自重濕陷量的實測值判定場地濕陷類型本階段的勘察成果，應查明場地濕陷類型，為確定建筑物總平面的合理布置提供依據，對地基基礎方案、不良地質作用和地質環(huán)境的防治提供參數(shù)與建議。詳細勘察階段詳細查明地基土層及其物理力學性質指標，確定場地濕陷類型、地基濕陷等級的平面分布和承載力勘探點的布置，應根據總平面和建筑物類別以及工程地質條件的復雜程度等因素確定，勘探點間距按表確定在單獨的甲、乙類建筑場地內，勘探點不應少于4個采取不擾動土樣和原位測試的勘探點不得少于全部勘探點的2/3，其中采取不擾動土樣的勘探點不宜少于1/2勘探點的深度應大于地基壓縮層的深度，并應下表的規(guī)定或穿透濕陷性黃土層。詳細勘察階段勘探點的深度要求（m）濕陷類型非自重濕陷性黃土場地自重濕陷性黃土場地陜西、隴東－陜北－晉西地區(qū)其他地區(qū)勘探點深度（自基礎底面算起）/m＞10＞15＞10詳細勘察階段成果要求按建筑物或建筑群