湿陷性黄土地基湿陷机理及地基处理方法_石培成

总第85期2003年第6期

西部探矿工程

WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERING

seriesNo.85Jun.2003

文章编号:1004)5716(2003)06)42)03

中图分类号:TU475+13 文献标识码:B

湿陷性黄土地基湿陷机理及地基处理方法

石培成

(临夏公路总段,甘肃临夏731100)

摘 要:通过湿陷性黄土地基的湿陷性以及湿陷机理分析,对湿陷类别和等级的判别、对湿陷性黄土地基处理的方法及质量检测与控制提出一些建议。

关键词:湿陷性黄土;湿陷机理;地基处理;质量控制

湿陷性黄土泛指饱和的结构不稳定的黄色土,在自重压力或自重压力与附加压力作用下,受水浸湿后,土的结构迅速破坏,发生显著下沉的现象。湿陷性黄土地基的这种特性,会给结构物带来不同程度的危害,使路基及结构物大幅度沉降、折裂、倾斜甚至严重影响其安全和使用。随着我国西部开发战略的逐步实施,西北地区将成为大规模经济建设战略要地,黄土地区的工程建设将越来越多,对黄土特别是湿陷性黄土地基处理技术的研究就显得尤为重要。1 黄土的湿陷机理

湿陷性黄土占我国黄土地区总面积的60%以上,而且又多出现在地表上层,多属晚新世(Q3)和后更新世(Q4)。湿陷性黄土按其湿陷机理可分为高可溶盐的湿陷性黄土和高空隙率的湿陷性黄土,由于这两类湿陷性黄土的湿陷性机理不同,因此应对湿陷性黄土地基有可靠的鉴定和正确的认识,并采取必要的工程措施,防止或消除它的湿陷性。

湿陷性黄土除了具备黄土的一般特征外,粒度成份以粘土颗粒为主,约占50%以上,具有肉眼可见的孔隙,它呈松散、多孔结构状态,孔隙比e\1.0,天然剖面上具有垂直节理,含水溶盐(碳酸盐、硫酸盐类等)较多。垂直大孔性、松散多孔结构和遇水即降低或消失的土颗粒间的加固凝聚力是它发生湿陷的两个内部因素,而压力及水是外部条件。关于黄土湿陷性的鉴别,地基湿陷性程序的差别,可以室内压缩实验为主,并以此提出工程上评价湿陷性的定量指标)))湿陷系数Ds(如图1)

。

hp-hcp

Ds=

h0

式中:h0)))土样的原始高度,m;

hp)))土样在无侧向膨胀条件下,在规定实验压力P的作用下压缩稳定后的高度,m;

hcp)))对在压力作用下的土样进行浸水到达湿陷稳定后的土样高度,m。

图1 计算简图

力,不同的黄土其湿陷起始压力不同。如土的湿陷起始压力小于上覆土的饱和自重时,则该土层在上覆土层自重压力的作用下受水即刻发生湿陷,称为自重湿陷性黄土。如果土的湿陷起始压力大于上覆土的饱和自重,则土层在上覆土自重压力作用下,并不发生湿陷,称为非自重湿陷性黄土。自重湿陷性黄土受水浸湿后,湿陷现象比较明显且严重,在自重湿陷地区发生的结构物事故较多。特别是我省陇东、陇西地区较为发育。

为了正确反映湿陷性黄土地层的湿陷程度,并联系结构物和地基实际,合理地采用有效的防护措施,可用地基内各土层的湿陷系数,求得地基的计算湿陷量$s(m)。

$s=

EDsi#hi

式中:Dsi)))地基内第Ñ层湿陷性黄土的湿陷系数;

hi)))第Ñ层湿陷性黄土的厚度,m。

湿陷性黄土地基的湿陷等级如表1所示。

表1 湿陷性黄土地基的湿陷等级地基的计算湿陷量(m)

0.05<$s[0.150.15<$s[0.35

$s>0.35

湿陷等级

ÑÒÓ

$s只是湿陷性黄土地基的定性指标,它并不代表地基的真实湿陷量,由于我国黄土的湿陷性,上部土层比下部土层大,而地基上部土层受水浸湿的可能性较大。因此在上面公式中地基的计算湿陷土层厚度一般定为从基底算起至其下5m为止。由于被地下水浸泡的那部分黄土层一般不具有湿陷性,当5m内已见地下水,则算至平均年地下水位为止。在5m深度内如有非湿陷性黄土层,则不将此层土的湿陷量累计在内。湿陷性黄土地基的湿陷等级越高,浸水后可能产生的湿陷量就越大,对结构物的危害也越大,因此设计措施要求也越高。

另外,我国建筑规范还规定当基底下面土层包含有自重湿陷性黄土,可按下式判别是否属自重湿陷性地基。

$zs=

湿陷系数Ds为单位厚度土层,由于浸

水在规定压力产生的湿陷量,它表示了土样所代表黄土层的湿陷程度。由于湿陷系数Ds是判定黄土湿陷性的定量指标,所以规范规定,在一定压力作用下,湿陷系数Ds\0.015时应定为湿陷性黄土,否则应定为非湿陷性黄土。另外,黄土的湿陷性与所受的压力大小有关,使黄土产生湿陷临界压力称为湿陷起始压

EDzsi#hi

式中:$zs)))地基的计算自重湿陷量,m;

$zsi)))第Ñ层土在上覆土的饱和自重压力下,测得自重湿;

2003年

石培成:湿陷性黄土地基湿陷机理及地基处理方法

第6期

hi)))第Ñ层土的厚度,m。

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上式计算深度可自基础底面算至其下10m为止。但其中Dzs

<0.015的土层不累计。

根据大量的室内外试验对比确定,当$zs[0.07m时可定为非自重湿陷性黄土地基;$zs>0.11m时为自重湿陷性黄土地基;$zs为0.07~0.11m时,可结合当地实践经验确定。

在黄土地区修建结构物,应首先考虑选用非湿陷性黄土地基,它较经济可靠,如确定基础位于湿陷性黄土上,则应尽量利用非自重湿陷性黄土地基,因为这种地基的处理与自重湿陷性黄土地基相比,要求较低。

2 湿陷性黄土地基的处理方法

湿陷性黄土地基处理的目的是改善土的性质,减少土的渗水性、压缩性,控制其湿陷性的发生,部分或全部消除它的湿陷性。当然,由于黄土的成因、区域的不同,再由于地区沉积的年代不同,其厚度、等级、类别各不同。在明确地基湿陷性黄土层的厚度,湿陷性的等级,采取必要的措施,对地基进行处理,满足黄土地基在使用、安全等方面的要求。湿陷性黄土地基处理的方法很多,但没有一个是万能的,在不同的地区,根据不同的地基土质,不同的结构物,地基处理应选用不同的处理方法。在勘察设计阶段,经过现场取样,以试验数据进行分析,判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土,以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别后,通过经济分析比较,综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。选择一个最合适的地基处理方法,经过优化设计后,确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。

为了确保湿陷性黄土地区路基与结构物安全与正常使用,根据现场工程地质、水文地质、气候条件等特点,常需对黄土地基进行处理。所采用的有垫层法、强夯法、灰土桩挤密法、深层搅拌桩法、振冲碎石桩法等。根据近几年的公路建设中所见所闻,浅述一些自己的看法和建议,与同行共同讨论。2.1 灰土和素土垫层法

(1)将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖至预计的深度。然后以灰土或素土分层回填夯实。垫层厚度一般为1.0~3.0m。它消除了垫层范围内的湿陷性,减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷,可以使地基的自重湿陷表现不出来,这种方法施工简易,效果显著,是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法,经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到300kPa(素土垫层可达200kPa)且有良好的均匀性。

(2)施工中应注意的问题:¹地基土的含水量,对于含水量较大,或曾局部基坑进水,要采取相应的措施(如凉晒等),严格控制灰土(或素土)的最佳含水量,对接近最佳含水量时,宁小勿大,偏大时土体的强度则显著下降,变形明显增大;º垫层处理的宽度要达到规范要求,使碾压设备能充分碾压到位,不使形成的垫层压实度产生差异;»严把质量关,施工中碾压分层的厚度应[30cm,并逐层检测压实度, …… 此处隐藏：5318字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……