濕陷性黃土地區(qū)渠道工程地質(zhì)勘察體會(huì)

汪海濤, 司富安, 段世委, 張愛(ài)軍

(1.新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局,新疆 烏魯木齊　830000; 2.水利部 水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,北京　100120; 3.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌　712100)

0　引言

黃土主要分布于中國(guó)黃河中上游干旱、半干旱地區(qū),主要分布于甘肅、陜西、山西的大部分地區(qū),河南、寧夏、青海、河北的部分地區(qū),新疆維吾爾自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)和山東、遼寧、黑龍江等省,局部地區(qū)亦有分布。

當(dāng)粉塵落到干旱、半干旱地區(qū)的地表時(shí),難免受到雨水、霜雪和生物活動(dòng)等作用,同時(shí)這些作用是在弱堿性介質(zhì)的氧化環(huán)境中進(jìn)行的,其結(jié)果便是使粉塵堆積發(fā)生碳酸鹽化。次生碳酸鹽與粉塵中的粘粒結(jié)合構(gòu)成許多微團(tuán)聚集體或微集合體。次生碳酸鹽與粉塵顆粒之間產(chǎn)生的點(diǎn)、線和面連接,導(dǎo)致了黃土中孔隙的形成。同時(shí),次生碳酸鹽與少量的鐵、錳質(zhì)氧化物一起包裹在粉塵顆粒表面,使之呈淡黃色。正是這種碳酸鹽化作用使粉塵堆積變成了淡黃色、疏松多孔、質(zhì)地均一并具粒狀或斑狀結(jié)構(gòu)的黃土。

以劉東升為首的中國(guó)第四系地質(zhì)學(xué)家通過(guò)對(duì)中國(guó)黃土的研究,認(rèn)為“黃土是風(fēng)力搬運(yùn)堆積未經(jīng)次生擾動(dòng)的、無(wú)層理的黃色粉質(zhì)，富含碳酸鹽并具大孔隙的土狀沉積物,而其它成因的與黃土在某些方面具有類似特征的稱為次生黃土”。

黃土的濕陷性是指黃土浸水后發(fā)生沉陷變形的性質(zhì)。通常在天然濕度下,其壓縮性較低,強(qiáng)度較高,但遇水浸濕后,土的強(qiáng)度顯著降低,在附加壓力或自重壓力下,引起的濕陷變形是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形。濕陷變形的結(jié)果使原土體更加密實(shí),孔隙比減小,干密度增大。

1　影響黃土濕陷性的主要因素[1]

1.1　黃土的顆粒組成

黃土的顆粒組成影響其濕陷性的強(qiáng)弱。黃土中粘粒及膠粒含量越高,濕陷性越弱,濕陷敏感性越差;粉粒含量越高,濕陷性越強(qiáng),濕陷敏感性越強(qiáng)。

表1　部分地區(qū)濕陷性黃土的顆粒組成

1.2　干密度與孔隙比

黃土干密度的變化范圍一般在1.14～1.69 g/cm3之間。在黃土形成過(guò)程中,黃土化作用使得黃土有一定程度的壓密固結(jié),干密度超過(guò)某一數(shù)值后,黃土就由濕陷性的轉(zhuǎn)變?yōu)榉菨裣菪缘摹?duì)于黃土狀粉質(zhì)黏土,當(dāng)干密度達(dá)到1.5 g/cm3以上,一般都屬于非濕陷性。

濕陷性黃土的密實(shí)程度也常用孔隙比或孔隙率來(lái)表達(dá)。濕陷性黃土孔隙比的變化范圍為0.85～1.24,大多數(shù)在1.0～1.1之間,孔隙比<0.80時(shí),一般無(wú)濕陷性。黃土的一大特點(diǎn)是富含大孔隙,孔隙性是引起黃土濕陷的重要原因。初始孔隙比越大,濕陷性越強(qiáng)。研究表明黃土濕陷性不僅與孔隙的總體積有關(guān),而且與孔隙的大小與形態(tài)有關(guān),黃土中存在的大、中孔隙是黃土產(chǎn)生濕陷的主要原因。

1.3　含水量和飽和度

黃土的天然含水量在3.3%～25%之間變化,其大小與場(chǎng)地的地下水位深度和年平均降雨量有關(guān)。在多數(shù)情況下,含水量通常只有6%～10%;土的天然含水量>25%時(shí),一般無(wú)濕陷性。對(duì)于濕陷性黃土而言,含水率越小,黃土的濕陷性越強(qiáng),反之濕陷性越弱。當(dāng)含水量接近塑限含水量時(shí),濕陷性基本消失。

濕陷性黃土的飽和度在15%～77%之間變化,多數(shù)為40%～50%,亦即處于稍濕狀態(tài)。稍濕狀態(tài)的黃土,其濕陷性一般較很濕的為強(qiáng)。隨著飽和度的增加,濕陷性減弱。當(dāng)飽和度接近于80%時(shí),濕陷性已基本消失。

1.4　稠度指標(biāo)

稠度指標(biāo)包括液限、塑限、塑性指數(shù)和液性指數(shù),它們反映了水對(duì)土的性狀的影響。

濕陷性黃土的液限和塑限分別在20%～35%和14%～21%之間變化,塑性指數(shù)大多數(shù)在9～12左右;液限是決定黃土力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo),當(dāng)液限在30%以上時(shí),黃土的濕陷性較弱,且多為非自重濕陷性的。而液限<30%時(shí),濕陷性一般較強(qiáng)烈。

1.5　可溶鹽

黃土中含有可溶鹽類(如硫酸鹽、碳酸鹽、巖鹽等),鹽類物質(zhì)多附著于土粒表面,與粘土顆粒及水分共同形成混合膠狀結(jié)構(gòu),所以黃土在干燥狀態(tài)下具有較高的強(qiáng)度和凝聚力。但浸水后由于顆粒表面的薄膜水增厚,水溶鹽類被溶解或軟化,強(qiáng)度降低,土體結(jié)構(gòu)遭到破壞,產(chǎn)生濕陷。

1.6　黃土的沉積時(shí)代

沉積時(shí)代不同,其濕陷性也有差別。沉積時(shí)代越早,其濕陷性越弱,如早更新世的午城黃土和中更新世的離石黃土一般無(wú)濕陷性,而上更新世的馬蘭黃土以及全新世的風(fēng)積黃土則具有較強(qiáng)的濕陷性。究其原因,仍可歸結(jié)為土層本身的顆粒組成、孔隙率以及可溶鹽的含量和形態(tài)等內(nèi)在因素。

1.7　黃土的成因

黃土的成因不同,其濕陷性也有差別。如風(fēng)積黃土濕陷性較強(qiáng),而沖積或洪積等成因的次生黃土的濕陷性則相對(duì)較弱或沒(méi)有濕陷性。

1.8　附加荷載

黃土濕陷的外因包括水和荷載,其作用是顯而易見的。附加荷載越大,黃土濕陷性越強(qiáng)。

綜上所述,黃土的濕陷性實(shí)際上是黃土孔隙結(jié)構(gòu)的遇水破壞以及起膠結(jié)作用的可溶鹽遇水溶解過(guò)程的綜合反映,即黃土的干密度由小到大的變化過(guò)程。而黃土顆粒間的空架結(jié)構(gòu)(大孔隙)為濕陷變形提供了空間。

2　渠道工程勘察應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

(1)通過(guò)地質(zhì)測(cè)繪合理劃分黃土的沉積時(shí)代和成因。由于時(shí)代不同,成因不同,其工程地質(zhì)特性與濕陷特性有較大差異,一般來(lái)講,新黃土濕陷性比老黃土強(qiáng),風(fēng)積黃土較次生黃土強(qiáng),次生黃土濕陷性一般較弱或沒(méi)有濕陷性,在試驗(yàn)資料分析整理時(shí)應(yīng)分類統(tǒng)計(jì)。

(2)在勘察時(shí)一定要分層取樣試驗(yàn)。大多數(shù)地區(qū)的黃土濕陷性都是隨著深度變化的,查清不同深度黃土濕陷性變化情況,才能確定黃土的最大濕陷厚度,計(jì)算出黃土的最大濕陷量。

(3)在取樣試驗(yàn)時(shí),還要區(qū)分判別其屬于自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土,這兩者在濕陷特性上有著一定區(qū)別,對(duì)于渠道工程勘察很重要。

(4)對(duì)于自重濕陷性黃土來(lái)說(shuō),在土體自重荷載下,黃土含水量增高飽和即可發(fā)生濕陷變形,其濕陷性取決于兩個(gè)方面:一是土體自重;二是土體含水量增高飽和。

(5)對(duì)于非自重濕陷性黃土來(lái)說(shuō)還要測(cè)試其濕陷起始?jí)毫?確定其產(chǎn)生濕陷的附加荷載條件。

(6)濕陷性黃土經(jīng)過(guò)碾壓擊實(shí)后,其濕陷性可以消除,濕陷性黃土可以用作填筑土料。

3　濕陷性黃土渠道分析評(píng)價(jià)應(yīng)注意的問(wèn)題

目前普遍使用《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》進(jìn)行勘察評(píng)價(jià),濕陷性黃土的濕陷程度根據(jù)濕陷系數(shù)δs值的可分為:

(1)當(dāng)0.015≤δs≤0.03時(shí),濕陷性輕微。

(2)當(dāng)0.03<δs≤0.07時(shí),濕陷性中等。

(3)當(dāng)δs>0.07時(shí),濕陷性強(qiáng)烈。

測(cè)試濕陷系數(shù)δs的試驗(yàn)壓力規(guī)定:基底下10 m內(nèi)的土層用200 kPa,10 m以下至非濕陷性土層頂面,應(yīng)用其上覆土的飽和自重壓力(當(dāng)>300 kPa壓力時(shí),仍使用300 kPa)。圖1是新疆某引水工程黃土濕陷系數(shù)、濕陷壓力與深度關(guān)系曲線圖。

由上圖可以看出,壓力越大濕陷性越強(qiáng),濕陷深度越大。相反,壓力越小濕陷性越弱,濕陷深度越小。由于渠道工程由挖方渠道、填方渠道、半挖半填渠道及渠系建筑物組成,其附加荷載變化很大,既有加載也有減載。所以,渠道工程勘察應(yīng)分析渠道建設(shè)中各種典型斷面的附加荷載情況和黃土濕陷特性變化情況,不同斷面選取不同的濕陷壓力,并根據(jù)所對(duì)應(yīng)濕陷系數(shù)、濕陷厚度、濕陷量進(jìn)行濕陷性分析評(píng)價(jià)。

圖1　黃土濕陷系數(shù)與深度關(guān)系曲線圖

4　濕陷性黃土渠道主要破壞形式

4.1　濕陷產(chǎn)生的破壞

①濕陷使得渠基下沉,渠坡產(chǎn)生裂縫,渠道防滲系統(tǒng)遭到破壞;②渠堤局部濕陷沉降過(guò)大,超過(guò)渠堤設(shè)計(jì)超高,渠道漫堤而決口;③渠基兩側(cè)邊坡由于黃土濕陷而坐滑坍陷,造成渠坡破壞,有的堵塞渠槽而使渠水漫堤決口。

4.2　沖刷、潛蝕產(chǎn)生的破壞[2]

黃土抗沖蝕能力差,很多黃土地區(qū)可以見到由于降雨而形成陷穴和黃土巖溶。作為黃土地區(qū)一種獨(dú)特而重要的土壤侵蝕方式,土壤洞穴侵蝕早就引起人們的關(guān)注,經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者將近一個(gè)世紀(jì)的不懈努力,初步形成了機(jī)械侵蝕說(shuō)、溶蝕說(shuō)、多因素綜合成因說(shuō)等三種學(xué)說(shuō)。土壤洞穴侵蝕模式可以概化為:沖蝕—貫通型、潛蝕—沖蝕—貫通型、濕陷—潛蝕—貫通型、沖蝕—潛蝕—濕陷—潛蝕—貫通型以及復(fù)合型五種模式。這在渠道破壞形式上主要表現(xiàn)為:①渠水沿大的濕陷裂縫產(chǎn)生集中滲流,機(jī)械侵蝕和沖淘作用使渠堤潰決;②渠道運(yùn)行過(guò)程中,由于土壤洞穴侵蝕而形成聯(lián)通渠外的滲漏通道或滲漏管道,造成渠道的滲漏,在半挖半填渠道或斜坡地段易進(jìn)一步發(fā)展為渠道決口。

4.3　由洞穴、構(gòu)造裂隙、滑坡裂隙各種隱患產(chǎn)生的破壞

黃土地區(qū)常常發(fā)育有較多的黃土洞穴,黃土洞穴按其誘發(fā)因素可分為地質(zhì)作用洞穴、動(dòng)植物誘發(fā)洞穴以及人工洞穴。所謂地質(zhì)作用洞穴,是指水流沿地層節(jié)理、層理或界面(如構(gòu)造節(jié)理、垂直節(jié)理、濕陷節(jié)理、沉積層理、巖性差異界面等)侵蝕而產(chǎn)生的黃土洞穴,以及水流在有利的地形條件下沖蝕而產(chǎn)生的黃土洞穴;動(dòng)植物誘發(fā)洞穴指水流沿動(dòng)物巢穴(如鼠穴、蛇穴等)及植物根系侵蝕而產(chǎn)生的黃土洞穴;人工洞穴則是由于人類工程活動(dòng)直接形成或間接誘發(fā)的黃土洞穴。渠水沿著渠槽和渠堤下的黃土洞穴、古墳?zāi)?、古窯洞或黃土構(gòu)造裂隙、滑坡裂隙等隱患的集中滲流造成渠堤侵蝕潰決。

5　處理方案選擇應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

從影響黃土濕陷性的各種因素出發(fā),目前通過(guò)以下三個(gè)途徑對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理:一是通過(guò)地基處理,破壞黃土的原有結(jié)構(gòu),達(dá)到消除地基黃土的全部或部分濕陷性,此類處理方法包括預(yù)浸水法、強(qiáng)夯法、墊層法、擠密樁法等;二是通過(guò)采取防滲措施,避免地基黃土浸水產(chǎn)生濕陷,通常采用的防滲措施包括混凝土襯砌、土工膜防滲、地面防水、排水溝等;三是通過(guò)結(jié)構(gòu)措施減小黃土地基不均勻沉降,或使結(jié)構(gòu)適應(yīng)地基的變形。在處理方案的選擇上應(yīng)從以下幾個(gè)方面分析:

5.1　自重濕陷性與非自重濕陷性

要注意區(qū)別黃土是自重濕陷性還是非自重濕陷性,自重濕陷性黃土在地基處理上可以采用預(yù)浸水法處理,而非自重濕陷性黃土不能采用預(yù)浸水法處理。

預(yù)浸水法處理,就是對(duì)于自重濕陷性黃土地基,在建筑物修筑前,先將地基充分浸水,使其在自重作用下發(fā)生濕陷,改善土層結(jié)構(gòu)和基本特性,以達(dá)到消除其自重濕陷性的目的。一般來(lái)講,該方法優(yōu)點(diǎn)是處理范圍廣，同時(shí)可以消除地下裂隙、洞穴等不良隱患,不需要大型施工機(jī)具,施工方法簡(jiǎn)單,費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是耗時(shí)太長(zhǎng),往往影響工期。此外,該方法需要大量用水,對(duì)于水源缺乏的干旱地區(qū),該方法不適用。

根據(jù)這些年對(duì)預(yù)浸水法處理方法的跟蹤研究發(fā)現(xiàn),預(yù)浸水法還有以下幾個(gè)特點(diǎn):①浸水面積過(guò)小時(shí)不能產(chǎn)生充分濕陷,當(dāng)浸水場(chǎng)地尺寸大于濕陷性黃土層厚度時(shí),濕陷才能充分發(fā)生。浸水面積應(yīng)根據(jù)建筑物的平面尺寸和濕陷性黃土層的厚度確定,浸水坑最小邊長(zhǎng)應(yīng)為濕陷性土層厚度的1.0～1.5倍。②預(yù)浸水法需要較長(zhǎng)的時(shí)間,一般厚度10 m的土層浸水就需要90-150 d。浸水坑表層2 m在停水40-60 d可達(dá)到固結(jié)干燥,2 m以下固結(jié)干燥時(shí)間達(dá)6-8個(gè)月,這要求被處理的土層及下伏地層要具有良好的排水條件,否則處理時(shí)間還會(huì)更長(zhǎng)。③預(yù)浸水法能夠消除大部分土層的自重濕陷性,使地基性能變好,但淺部2～4 m的土層濕陷性不能完全消除,具有再次浸水發(fā)生濕陷變形的特征,因此需要在首次浸水停止后2-3個(gè)月,再次進(jìn)行浸水。④僅適用地基沒(méi)有附加荷載的工況,處理后的地基強(qiáng)度低,壓縮性大,如果基礎(chǔ)上部工程具有附加荷載,則預(yù)浸水處理后的黃土在附加荷載作用下,仍具有濕陷性。

有些工程為提高浸水處理速度和效果,采用加速浸水的辦法,在浸水試坑中布置注水孔,孔距3～5 m,孔深8～15 m,孔內(nèi)填充砂礫石。這一方法有成功的,也有失敗的。新疆某引水電站工程,渠道沿線為濕陷性黃土,液限28.9%,塑限16.4%,塑性指數(shù)12.5,粘粒含量25.6%,天然含水量5.3%～16.6%,干密度1.21～1.37 g/cm3;屬于自重濕陷性黃土,采用200 kPa試驗(yàn)壓力,距地表0～20 m以內(nèi)濕陷性系數(shù)為0.095～0.15,屬?gòu)?qiáng)濕陷;距地表20～30 m,濕陷性系數(shù)為0.031 5～0.057 6,屬中等濕陷;30 m以下為非濕陷性黃土。在地質(zhì)測(cè)繪中,可以發(fā)現(xiàn)多處地表低洼地帶,由于降雨積水而形成的碟形濕陷陷穴,可見該土層抗沖蝕能力極弱,在加速浸水后,由于孔內(nèi)有十幾米的水頭,僅3 d下部土層很快被沖蝕破壞,形成試坑塌陷,見照片1。

照片1　新疆某引水電站加速預(yù)浸水試驗(yàn)試坑塌陷情況

5.2　渠道建成運(yùn)行后的地基荷載情況

要根據(jù)荷載情況合理選擇處理方法。從高填方到深挖方,對(duì)黃土地基來(lái)講,荷載變化很大。深挖方渠段減載較多,但浸水后,仍可以由于浸水壓密作用使得黃土出現(xiàn)一定量的沉降,其抗沖蝕能力較弱,仍然具備產(chǎn)生潛蝕破壞的可能性,需要做防滲處理;半挖半填渠道由于有一定量的附加荷載,根據(jù)濕陷起始?jí)毫ε袛嗪芏帱S土渠基存在濕陷性問(wèn)題,需要做濕陷性防治處理;填方渠道渠基具有較大的附加荷載,濕陷性較強(qiáng),不管渠堤采用什么材料填筑,渠基仍然可能由于渠基滲漏或外水作用而浸濕產(chǎn)生濕陷,處理深度要根據(jù)附加荷載大小分段確定。如若處理不徹底,由于濕陷導(dǎo)致不均勻沉降而產(chǎn)生渠堤裂縫,可造成渠道防滲系統(tǒng)的破壞,加大渠道滲漏,渠水順渠堤裂縫沖蝕、潛蝕產(chǎn)生潰堤決口。

5.3　濕陷性黃土的厚度

濕陷性黃土地基處理方法的選擇要考慮濕陷性黃土的厚度。預(yù)浸水法、強(qiáng)夯法、墊層法、擠密樁法其適用條件各不相同,預(yù)浸水法的優(yōu)劣前面已經(jīng)講了。強(qiáng)夯法的處理有效深度一般為6～8 m,強(qiáng)夯法亦稱動(dòng)力固結(jié)法,通過(guò)重錘的自由下落,對(duì)土體進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí),以提高其強(qiáng)度,降低壓縮性。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單,適用廣泛,特別是對(duì)非飽和土加固效果顯著;加固地基速度快,效果好,投資省,是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的地基加固方法之一。

影響強(qiáng)夯處理深度與效果的主要有兩個(gè)方面:①?gòu)?qiáng)夯的單位夯擊能,應(yīng)根據(jù)施工設(shè)備、黃土地層的時(shí)代、厚度以及要求的處理有效深度確定。②黃土地基土的含水率太低,夯擊時(shí)表層土容易松動(dòng),夯擊能量消耗在表層土上,深部土層不易夯實(shí),消除濕陷性黃土層的有效深度小;含水率過(guò)高,夯擊時(shí)容易出現(xiàn)“橡皮土”。

由于強(qiáng)夯法夯擊能量大,施工震動(dòng)大,且噪聲大,一般對(duì)于在村莊附近或高邊坡渠道、傍山渠道的地基處理時(shí),不宜采用強(qiáng)夯法。

擠密法是采用擠土成孔或非擠土成孔方式在地基中成孔,并分層填料,夯實(shí)或夯擴(kuò)成樁。擠密作用可發(fā)生在成孔、成樁過(guò)程中,從而使得樁間土性能得到改良。其次,樁體由于材料置換與擠密作用,強(qiáng)度也得到提高。

《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中規(guī)定,擠密法處理深度<12 m時(shí)宜采用擠密成孔法,>12 m時(shí)可采用預(yù)鉆孔擠密法?？變?nèi)填料一般采用素土或灰土,必要時(shí)可采用強(qiáng)度高的水泥土等。擠密地基,在基底下一般還要設(shè)置50 cm厚的灰土或素土墊層。

當(dāng)濕陷性黃土厚度大,上述地基處理措施不能滿足建筑物要求時(shí),可以采用樁基礎(chǔ)。樁型的選擇應(yīng)根據(jù)工程要求、場(chǎng)地濕陷類型、濕陷性黃土層厚度、樁端持力層的土質(zhì)、施工條件和場(chǎng)地周圍的環(huán)境等因素確定。自重濕陷性黃土場(chǎng)地樁基設(shè)計(jì)中,應(yīng)考慮樁側(cè)的負(fù)摩阻力。

擠密法和樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是處理厚度大,處理效果好,缺點(diǎn)是造價(jià)高。

墊層法是將建筑物基底以下濕陷性土層全部或部分挖除,然后以水泥土、灰土或素土分層回填夯實(shí)。在濕陷性黃土地區(qū)使用較廣泛,具有因地制宜、就地取材和施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn),通過(guò)處理基底下部分濕陷性黃土層,可以減小地基的濕陷量。

該方法原本是一種淺層處理濕陷性黃土地基的傳統(tǒng)方法,處理深度一般為1～3 m,處理厚度超過(guò)3 m時(shí),挖、填土方量大,工期長(zhǎng)、投資大。但是通過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),墊層法對(duì)于挖方渠道來(lái)講,既適用淺層處理,將濕陷性黃土全部翻夯處理,也適用深厚濕陷性黃土地區(qū),因?yàn)橥ㄟ^(guò)墊層處理后,墊層的防滲效果得以發(fā)揮,使得墊層下部原狀黃土處于不飽和狀態(tài)。

以新疆某引水電站黃土渠道模型計(jì)算為例,原狀黃土滲透系數(shù)k=1×10-4cm/s,下部冰積礫石層k=1×10-2cm/s ,墊層厚2 m,墊層滲透系數(shù)分別為k=3.6×10-5cm/s和k=1×10-6cm/s,不考慮渠道板膜防滲的作用。計(jì)算結(jié)果見圖2-圖4。

圖2　渠道不防滲運(yùn)行渠基滲流結(jié)果

圖3　渠道采用墊層防滲k=3.6×10-5 cm/s時(shí)滲流結(jié)果

圖4　渠道采用墊層防滲k=1×10-6 cm/s時(shí)滲流結(jié)果

當(dāng)原狀黃土滲透系數(shù)k=1×10-4cm/s,渠道不防滲運(yùn)行,渠基黃土增濕飽和,具備發(fā)生濕陷性的條件(見圖2);采用墊層防滲處理,墊層厚2 m,k=3.6×10-5cm/s時(shí),渠基黃土增濕并接近飽和,仍然具備發(fā)生濕陷性的條件(見圖3);當(dāng)墊層滲透系數(shù)k=1×10-6cm/s時(shí),由于墊層滲透系數(shù)較小,墊層滲透系數(shù)與原狀黃土滲透系數(shù)相差100倍,此時(shí),渠基黃土含水量不會(huì)達(dá)到黃土濕陷起始含水量,渠基不會(huì)產(chǎn)生濕陷,也不會(huì)產(chǎn)生潛蝕破壞(見圖4)。目前,中國(guó)各地的黃土翻夯滲透系數(shù)一般均可以達(dá)到k=1×10-6cm/s左右,灰土墊層和水泥土墊層的滲透系數(shù)可以達(dá)到k=1×10-7cm/s,所以說(shuō)這一研究成果對(duì)于黃土濕陷性處理研究具有普遍意義。

6　結(jié)語(yǔ)

(1)決定黃土濕陷性的內(nèi)在因素主要包括黃土的顆粒組成、孔隙比、天然含水率、可溶鹽含量等,影響黃土濕陷性的外在因素則是水和附加荷載。所以在分析評(píng)價(jià)時(shí)要充分考慮工程建成運(yùn)行后黃土地基增濕情況和附加荷載情況。

(2)濕陷性黃土渠道工程出現(xiàn)的破壞形式有多種,黃土特性也包括濕陷性、潛蝕特性、直立特性等等,在研究處理方案時(shí)不能僅僅考慮濕陷性這一個(gè)方面。

(3)在處理方案研究時(shí),應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、合理、可行三個(gè)方面充分論證,填方渠道黃土地基處理方案與挖方渠道黃土地基處理方案完全不同,墊層法處理挖方渠道黃土渠基具有很好的效果。

參考文獻(xiàn):

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