李朝龙
建材天水地质工程勘察院有限公司 甘肃天水 741000
摘要:湿陷统计针对特殊性岩土——黄土及黄土状土而言,其湿陷性统计的参数选择对于湿陷等级的划分有着至关重要的作用,而影响湿陷性统计的因素众多,如何得到合理统计结果,对于工程评价准确到位、施工处理简单有效、经济实用是不可缺少的技术手段。
关键词:黄土湿陷;浸水饱和;修正系数;含水率;孔隙度
1 黄土成因及特性
黄土是指在干燥气候条件下形成的多孔性、具有柱状节理的黄色粉性土。第四系新近形成的黄土在我国分布广泛,西起甘肃祁连山脉的东端,东至山西、河南、河北交接处的太行山脉,南抵陕西秦岭,北到长城,面积达54万平方公里。一般质地均一,手搓成粉末,偶见钙质或黄土结核,多孔隙,有显著的垂直节理,层理不明显,在干燥时较坚硬,一被流水浸湿,其盐类成分溶解、蒸发,骨架坍塌而发生湿陷。
2 湿陷计算及等级判断
2.1 湿陷系数的测定
一般测定湿陷系数的方法有室内压缩试验、现场静载荷试验、现场试坑浸水试验,此次湿陷统计数据皆来此于室内压缩试验,其取样、试验均应符合《湿陷性黄土地区建筑标准》(GB50025 2018)要求。
湿陷系数的计算式如①

①
式中保持天然湿度和结构的试样,加至一定压力时,下沉稳定后的高度
(mm);上述加压稳定后的试样,在浸水(饱和)作用下,附加下沉稳定后的高度(mm);试样的原始高度。测定湿陷系数的试验压力,应自基础底面(如基底标高不确定时,自地面下1.5米)算起。(1)基地下10米内的土层应用200Kpa,10米以下至非湿陷黄土顶面,应用其上覆土层的饱和自重压力(当大于300Kpa时,仍然用300Kpa);(2)当基地压力大于300Kpa时,宜用实际压力;(3)对压缩性高的新近堆积黄土,基地下5米以内的土层宜用100~150Kpa压力,5~10米和10米以下至非湿陷性黄土顶面,应分别用200Kpa和上覆土的饱和自重压力。
自重湿陷系数的计算式如②

②
式中保持天然湿度和结构的试样,加压至该试样上覆土的饱和自重压力时,下沉稳定后的高度(mm);上述加压稳定后的试样,在浸水(饱和)作用下,附加下沉稳定后的高度(mm);试样的原始高度。
2.2 湿陷量计算及等级划分
(1)湿陷量计算
黄土湿陷性评价,首先得按室内浸水(饱和)压缩试验,在一定压力下测定湿陷系数,进而进行定量计算判定。
① 当湿陷系数<0.015时,非湿陷性黄土。
② 当湿陷系数≥0.015时,湿陷性黄土。
自重湿陷量的计算式如③

③
式中

为土质修正系数;

为第i层土的自重湿陷系数;

第i层土的厚度(mm);
总湿陷量的计算式如④

β考虑基地下地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数,在缺乏实际资料时,可按下列规定取值:
① 基地下0~5米内,β=1.50
② 基地下5~10米内,β=1.00
③ 基地下10米以下至非湿陷性黄土顶面,在自重湿陷性场地,可取工程所在地区的。
(2)湿陷等级划分
湿陷性黄土地基的湿陷等级,根据湿陷量和自重湿陷量的计算值等因素,依据规范GB 50025-2018判定:
3 湿陷统计参数分析
参考GB50025-2018规范,结合现场实际条件,湿陷统计参数选择分析:
3.1 的取值
为地区修正系数,因地区而异,一般在缺乏实际资料时,可按下列规定取值:① 陇西地区取1.50,②陇东-陕北-晋西取1.20,③关中地区取0.90,④ 其他地区取0.50。按地区取值,误差较大,因为同一地区的黄土因局部地质条件的差异,会有较大不同,或者一个工程跨越两个区域,因此就会存在的选择问题。当现场条件容许时,一般通过现场试坑浸水试验对比选取更为准确的修正系数,统计应按该地区的最优进行。
3.2 湿陷的起算高度
对于基础设计底面标高未知的情况。自重湿陷量的计算值应自天然地面算起,至其下非湿陷性黄土顶面止,其中湿陷系数小于0.015的土层不累计。湿陷量的计算值应自基础底面(如基地标高不确定时,应自基础底面1.5米)算起,累计至其下非湿陷性黄土顶面止,其中湿陷系数小于0.015的土层不累计。
4 湿陷评价
4.1 湿陷量计算意义
自重湿陷量是该土样在上覆土层饱和自重压力作用下浸水饱和试验、计算得到的,不仅与该层土自重湿陷系数有关,还与该区域土质修正系数有关;湿陷量是在规定压力下浸水饱和试验、计算得到的,不仅与该土层湿陷系数有关,还与基地下地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数有关。因此两者的试验上覆压力、修正系数、计算公式不同,之间并不存在直接的大小关系。
4.2 湿陷评价
通过对湿陷深度、土样厚度、系数变化计算得到的自重湿陷量及湿陷等级的对比分析,增加土样代表厚度,也就是同样的深度条件下,减少取样的个数,对湿陷量的影响不是很大,也不影响判定结果,在无特殊要求情况下,可满足湿陷评价;厚度不变,增大湿陷系数,减小湿陷深度,对湿陷统计等级评价影响不大;系数减小,深度增加对统计结果、评价等级有较大影响。土层代表厚度、湿陷系数、湿陷深度因素中深度对湿陷的评价影响最大,是湿陷等级的主导因素;在某一深度范围内,自重湿陷系数、湿陷系数几乎不受含水率的影响,在含水率基本保持不变的条件下,自重湿陷系数、湿陷系数不断减小,当深度大于某一值时,含水率突然增大,自重湿陷系数、湿陷系数有随之突然减小的趋势;在上部,含水率不断减小的情况下,自重湿陷系数、湿陷系数不断减小,两者呈近似正比关系,当深度大于某一值时,孔隙度突然增大,自重湿陷系数、湿陷系数有随之突然减小的趋势,两者呈反比关系,且比列系数增大。
5 结论
(1)修正系数的选择尤为重要,在大的区域背景下,还应注意局部地质差异,在条件许可时,应通过现场试验对比选择。
(2)要计算湿陷量首先得分清自重湿陷场地、非自重湿陷场地,自重湿陷量、湿陷量的起算高度并不相同,不能按同一起算高度统计。
(3)自重湿陷量与湿陷量并不存在直接的大小关系。
参考文献:
[1] 湿陷性黄土地区建筑规范GB 50025-2018
[2] 贾海亮.土质修正系数对湿陷性黄土场地的湿陷类型判定的影响.山西水利科技.第二期(总第184期).
[3] 卓莉 党进谦 袁克阔.影响重塑黄土湿陷性因素的试验研究.人民长江.第40卷,第21期,2009年11月.
[4] 杨运来.黄土湿陷机理的研究.《中国科学(B辑 化学 生物学 农学 医学 地学)》1988年07期
[5] 陈阳 李喜安 黄润秋 黄磊 李林翠 洪勃 刘振山 蔡玮彬.影响黄土湿陷性因素的微观试验研究.工程地质学报.1004-9695/2015/23(4)-0646-08