自重濕陷性黃土

濕陷性黃土是指在一定壓力作用下或受水浸濕，其結構會迅速破壞而發生顯著附加沉陷，導致建築物破壞。濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷黃土。自重濕陷性黃土是指在上覆土的自重壓力下受水浸濕發生濕陷的濕陷性黃土。

基本介紹

• 中文名：自重濕陷性黃土
• 外文名：self weight collapsing loess
• 學科：土力學
• 定義：土的自重壓力下受水浸濕發生濕陷
• 有關術語：自重濕陷性黃土
• 套用：地基處理

黃土簡介

地基施工中黃土屬於最常見的土質之一。而黃土在自重或外力的作用下，被水浸潤後結構改變而引發的顯著下沉現象，稱之為濕陷。濕陷性黃土其特點為空隙比較大，濕陷性強；天然含水量高，濕陷性低。濕陷性黃土受水浸濕後會產生顯著的附加下沉，對於建築在其上的工程具有特殊的危害作用，因此客觀評價黃土的濕陷性是濕陷性黃土區工程勘察的主要任務之一。其中自重濕陷性黃土下限深度是確定黃土區樁基正負摩阻力中性點的依據，對樁基設計非常重要。 因此， 在對黃土地基進行評價時，不但要評價其濕陷類型和濕陷等級，還必須對自重濕陷性黃土層的下限深度給予足夠的重視。自重濕陷性黃土是指受水浸濕後在飽和自重壓力下發生濕陷的濕陷性黃土。劃分自重濕陷性和非自重濕陷性黃土，可按室內或現場浸水壓縮試驗，在土的飽和自重壓力下測定的自重濕陷係數判定。當自重濕陷係數小於0.015時，定為非自重濕陷性黃土；自重濕陷係數大於等於0.015時，應定為自重濕陷性黃土。

濕陷機理

濕陷性黃土成因

黃土是在乾旱條件下風塵堆積物經黃土化過程形成的，是在一定地質時期受乾冷氣候作用形成的土壤。研究表明，土壤的濕陷性與氣候有關，乾旱造就濕陷性強的土壤，半乾旱與半濕潤造就濕陷性弱的土壤，溫和氣候造就的土壤不顯示濕陷性。

造成黃土濕陷原因

造成黃土濕陷的原因主要有三種：①黃土的力學性質從內部改變了黃土在浸水及外部荷載因素下，使剪應力超過抗剪強度，從而發生濕陷。②土質裡面受水浸潤，土壤自身摩擦力降低，外力作用導致濕陷。③黃土內部結構發生崩解，使黃土顆粒間膠結強度弱化，顆粒間相對遷移，並伴隨小顆粒進入大間隙。同時由於顆粒間膠結被水溶解，在外部擾動作用下強度已不堪平衡，造成土質結構損壞。

濕陷性黃土的變化規律

黃土濕陷係數是隨著壓力的增加而增大。當壓力增加到一定數值時，濕陷達到最大值，其後隨壓力的增加開始逐漸減小，只有壓力剛好等於峰值濕陷係數的壓力時，土樣的濕陷作用才發揮得最充分，濕陷係數才最大。只有當壓力超過濕陷初始壓力且不大於濕陷最高壓力時，飽和浸水才可能會產生相當的濕陷變性。在工程建設中，應計算出合適的地基壓力，儘量使壓力小於濕陷初始壓應力且或者大於濕陷最高壓力才可能減少濕陷對工程的影響。研究表明黃土濕陷性是隨著土壤深度的增加而濕陷性逐漸降低，深度越大，濕陷性反應越小，其建設工程的性質也就越好 ； 黃土間孔隙比例越大，其濕陷性越嚴重，且初始孔隙比與濕陷等級有隨著深度增加而濕陷減少的趨勢。一般情況下，在黃土濕陷數值初始階段，黃土結構間的壓縮量隨壓力增加而增大，但達到某一程度時，隨壓力的增大而土質結構壓縮量逐漸減小，同時在相同荷載作用下，濕陷性黃土的壓縮量隨深度增加而減小。多數實驗還表明黃土的濕陷性與浸水有直接關聯。濕陷程度隨含水量增加而減弱，緻密飽水黃土的濕陷性很弱或基本不具有濕陷性。黃土只有在含水率達到一定值時才會發生濕陷，使黃土發生濕陷時的最低含水率為濕陷起始含水率。當含水量相等時，濕陷程度隨浸濕程度增加而加強。且當壓力達到某一數值，濕陷性黃土的含水量在濕陷起始含水量與飽和含水量之間變化時，濕陷係數與含水量之間成線性關係。緻密飽水黃土的濕陷性很弱或基本不具有濕陷性。

常用處理措施

墊層法

墊層法是先將基礎下的濕陷性黃土一部分或全部挖除，然後用素土或灰土分層夯實做成墊層，以便消除地基的部分或全部濕陷量，並可減小地基的壓縮變形，提高地基承載力，可將其分為局部墊層和整片墊層。當僅要求消除基底下1~3m濕陷性黃土的濕陷量時，宜採用局部或整片土墊層進行處理；當同時要求提高墊層土的承載力或增強水穩性時，宜採用局部或整片灰土墊層進行處理。

夯實法

表層夯實適用於處理飽和度不大的濕陷性黃土地基。一般採用重錘，適當的落距，可達到消除基底以下1.2 ～ 1.8m 黃土層的濕陷性。在夯實層的範圍內，土的物理、力學性質獲得顯著改善，平均乾密度明顯增大，壓縮性降低，濕陷性消除，透水性減弱，承載力提高。非自重濕陷性黃土地基，其濕陷起始壓力較大，當用重錘處理部分濕陷性黃土層後，可減少甚至消除黃土地基的濕陷變形，採用重錘夯實的優點得以體現。強夯法加固地基機理一般認為，是將一定重量的重錘以一定落距給予地基以衝擊和振動，從而達到增大壓實度，改善土的振動液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。強夯加固過程是瞬時對地基土體施加一個巨大的衝擊能量，使土體發生一系列的物理變化，如土體結構的破壞或排水固結、壓密以及觸變恢復等過程。其目的是使地基緊密度、強度提高，整體承載力得到加強。

擠密樁法

擠密樁法適用於處理地下水位以上的濕陷性黃土地基，處理深度可達5 ～ 10米。施工時先按設計方案在基礎平面位置布置樁孔，利用錘擊打入或振動沉管的方法在土中形成樁孔，然後將備好的素土（粉質粘土或粉土）或灰土在最優含水量下分層填入樁孔內，並分層夯（搗）實至設計標高止。通過成孔或樁體夯實過程中的橫向擠壓作用，使樁間土得以擠密，從而徹底改變土層的濕陷性質並提高其承載力。值得注意的是，不得用粗顆粒的砂、石或其它透水性材料填入樁孔內。

樁基礎

樁基礎是將上部荷載傳遞給樁側和樁底端以下的土（或岩）層，採用挖、鑽孔等非擠土方法而成的樁。在成孔過程中將土排出孔外，樁孔周圍土的性質並無改善。但設定在濕陷性黃土場地上的樁基礎，樁周土受水浸濕後，樁側阻力大幅度減小甚至消失，當樁周土產生自重濕陷時，樁側的正摩阻力迅速轉化為負摩阻力。因此在濕陷性黃土場地上，不允許採用摩擦型樁，設計樁基礎除樁身強度必須滿足要求外，還應根據場地工程地質條件，採用穿透濕陷性黃土層的端承型樁，其樁底端以下的受力層：在非自重濕陷性黃土場地，必須是壓縮性較低的非濕陷性土（岩）層；在自重濕陷性黃土場地，必須是可靠的持力層。這樣當樁周土受水浸濕，樁側的正摩阻力一旦轉化為負摩阻力時，便可由端承型樁的下部非濕陷性土（岩）層所承受，並可滿足設計要求，以保證建築物的安全與正常使用。

化學加固法

化學加固法包括矽化加固法和鹼液加固法。矽化加固濕陷性黃土的物理化學過程，一方面基於濃度不大的、粘滯度很小的矽酸鈉溶液順利地滲入黃土孔隙中，另一方面溶液與土的相互凝結，土起著凝結劑的作用。