濕陷性黃土的主要特征

岳雅

摘 要： 介紹了濕陷性黃土的特征，影響黃土的濕陷成因。依據大量濕陷性黃土的研究，提出了有效大孔隙率的概念，從測定濕陷性系數的壓力值、地基穩定設計、地基處理、預防渠道濕陷變形災害及有效大孔隙率的直觀性等幾方面，闡述了濕陷性黃土的研究意義。

關鍵詞： 濕陷性黃土；有效大孔隙率；濕陷性系數；研究意義

0 引言

濕陷性黃土是干旱半干旱氣候條件下形成的一種特殊沉積物，顏色多呈黃色、淡灰黃色或褐黃色，顆粒組成以粉土粒（其中尤以粗粉土粒，粒徑為0.05～0.01mm）為主，約占60%-70%，粒度大小均勻，黏粒含量較少，一般僅占10%-20%。黃土含水量小，一般僅8%-20%；孔隙比大，一般在1.0左右。大孔隙性是濕陷性黃土最重要特征之一，有粒間孔隙、集粒間孔隙、集粒內孔隙、顆粒-集粒間孔隙等，孔隙大小一般為1～0.002mm.

1主要工程特性

在天然狀態下，濕陷性黃土表現出如下的工程特性：1.塑性較弱，液限一般23%-33%，塑限為15%-20%，塑性指數多為8-13；2.含水較少，天然含水率一般10%-25%，常處于半固態或硬塑狀態，飽和度一般為30%-70%；3.壓實度程度很差，孔隙較大，孔隙率大，常為45%-55%，孔隙比0.8-1.1，干密度常為1.3-1.5克立方厘米；4.抗水性弱，遇水強烈崩解，膨脹量較小，但失水收縮較明顯，遇水失陷明顯；5.透水性強，由于大孔和垂直節理發育，故透水性比一般粘性土要強得多且具有明顯的各向異性；6強度較高，盡管空隙率高，但壓縮性仍然屬于中等，抗剪強度較高

2 影響黃土的濕陷性外因

（1）壓力

在濕陷系數與壓力δ-P曲線上有一峰值，在峰值壓力以前，濕陷性隨壓力的增大而增強，當壓力大于峰值壓力，濕陷性隨壓力的增大而減小，即濕陷性黃土的濕陷變形是壓力的函數。

（2）含水率

對于濕陷性黃土而言，初始含水率越小，黃土的濕陷性越強，反之濕陷性越弱。黃土的壓縮性、深度對濕陷性的影響。黃土的濕陷性與壓縮性有關。黃土的壓縮性高，產生濕陷的空間就大。如果發生濕陷，那么濕陷性就強，反之則弱。濕陷系數與深度（即丄覆土層厚度）有關，濕陷系數隨深度的增肌而減少。

3 影響黃土的濕陷性內因

（1）孔隙性

研究結果表明，黃土的多孔性是引起黃土濕陷性的重要原因，但不同類型不同大小的孔隙在濕陷變形中所起的作用不同。其中孔隙是導致黃土產生濕陷性的主要因素?？紫侗扰c濕陷性關系的普遍規律是孔隙比越大，濕陷性越強。

（2）密度

密度和干密度與濕陷性研究的文獻較多，干密度越大，濕陷性越弱，反之濕陷性越強。

（3）成因、時代及土的類型

同一地質時期，風積-沖洪積-殘積，濕陷性由強變弱；地層越老，濕陷性越弱，反之濕陷性越強。從土壤類型分析，最強濕陷和極強濕陷的黃土主要是在荒漠草原和草原生物氣候條件下發育的棕鈣土，灰鈣土、栗鈣土和黑鈣土；具中等濕陷性和弱濕陷性的黃土主要是在森林草原條件下發育的黑爐土和碳酸鹽褐土；不具濕陷性的黃土或古土壤通常是在森林條件下發育的。

（4）粘粒含量

粘粒含量少，黃土的濕陷性強，反之濕陷性弱。粘粒含量少，黃土骨架膠結強度低，容易破壞，因而濕陷性強。而粘粒含量高時黃土骨架多以鑲嵌狀為主，這種膠結強度不易破壞，因而濕陷性弱。

4 大孔隙率概念的提出

（1）通過大量濕陷性黃土試驗研究認為，大孔隙在結構上是由大孔洞與孔壁構成?？锥粗睆蕉啻笥?.5mm，肉眼可見，延伸空間在數倍及數十倍骨架顆粒以上；孔壁由黃土骨架顆粒圍構而成，骨架顆粒之間發育粒間孔隙，與一般土壤類同。大孔隙是產生黃土濕陷的物質條件，黃土沒有大孔隙就沒有濕陷性（可溶鹽型濕陷性黃土除外，下同）。

現行規范中，用黃土濕陷系數（δs）評價黃土濕陷性，那么濕陷系數（δs）必然與大孔隙率有密切的聯系。所以在這里首先考察一下濕陷系數δs：

δs =hp-hp′/h0=（hp-hp′）A0 /h0 A0= △V/V0= △n

式中：hp為黃土試件在一定壓力下穩定后的高度；hp′為黃土試件在一定壓力下穩定后，再浸水的穩定高度；A0為黃土試件的橫截面積；△n為黃圖在一定壓力下穩定后，受水浸濕引起的總孔隙率的變化量。δs在不同壓力下有不同的值，在δs-P曲線中是連續的，隨壓力由小變大，達到最大值時，黃土的大孔隙完全破壞而消失，之后隨壓力增大而減小。

在濕陷系數達到最大值（圖1中δsmax）時破壞并消滅的全部大孔隙，稱為有效大孔隙。這個濕陷系數的最大值用百分數表示就是有效大孔隙率。

5 研究意義

（1）測定濕陷性系數的壓力值

大孔隙是濕陷性的物質條件，測得有效大孔隙率，克服了濕陷系數δs的局限。因為在規范中要求，測定濕陷系數的壓力值對10m內的土層用200kpa，10m以下的土層用300 kpa。而在實際試驗中，只要測得有效大孔隙率就可以結束試驗，當規范規定的壓力范圍不足以測得有效大孔隙率，就應增大試驗壓力。

（2） 地基穩定設計

能夠根據有效大孔隙率對黃土的濕陷性進行更全面的預測與設計。建筑物在使用過程中，偶爾的地震會使使局部應力劇增；超過歷史的降雨大幅度浸濕等等，均會對建筑物的穩定性造成不可預期的破壞。但測得有效大孔隙率，就可以對地基經行全面的設計，避免偶發因素的嚴重影響。

（3）地基處理[1]

根據有效大孔隙率，有利于選擇有效、經濟的地基處理方法。濕陷性黃土因其濕陷性變形大、速率快、變形不均勻等特征，往往使工程設施的地基產生大幅度的沉降，從而造成建筑開裂、傾斜，甚至破壞。建筑物地基若為濕陷性黃土，因地表積水或管道、水池漏水而發生濕陷變形，加之建筑物的荷載變形更加重了黃土的濕陷程度，表現為濕陷速度快和非均勻性，使建筑物地基產生不均勻沉降。破壞了建筑物基礎的穩定性及上部結構的完整性。

地基處理措施：主要有重錘表層夯實（強夯）、墊層、擠密樁、灰土墊層、頂浸水、土樁壓實爆破、化學加固及非濕陷性土替換等法。

（4） 預防渠道濕陷性變形災害

例如甘肅省修建的一座堤灌工程，在引水灌溉10年之后，部分地段下沉0.8～1.0 m，不少分水閘、泄水閘和泵站等因濕陷而遭到破壞。

預防措施：夯實表土，鋪填黏土等不透水層或在坡面種植草皮，增強地表的防滲性能?！?/p>

參考文獻

[1]羅宇生 濕陷性黃土地基處理[M] 北京：中國建筑工業出版社，2008.endprint