寧縣某工程場(chǎng)地黃土濕陷性研究

黃偉 代常友 王磊

摘 要：黃土濕陷性與黃土的物性指標(biāo)有著密切關(guān)系。通過(guò)對(duì)寧縣某工程場(chǎng)地黃土取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)黃土濕陷性與深度、天然含水量、孔隙比、干密度、飽和度的關(guān)系進(jìn)行了研究，并對(duì)場(chǎng)地黃土地基進(jìn)行了濕陷性評(píng)價(jià)，獲得了該地區(qū)的黃土濕陷性規(guī)律，為工程場(chǎng)地地基處理、設(shè)計(jì)及施工方案提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黃土;濕陷性;濕陷系數(shù)

中圖分類號(hào)：TU444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）31-0094-03

Study on Loess Collapsibility of an Engineering Site in Ning County

HUANG Wei DAI Changyou WANG Lei

（Yellow River Survey Planning and Design Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450003）

Abstract： The collapsibility of loess is closely related to its physical properties. Based on the laboratory test of loess sampling in a project site of Ningxian County， the relationship between the collapsibility of loess and the depth， natural moisture content， void ratio， dry density， saturation was studied， and the collapsibility of loess foundation was evaluated. The collapsibility law of loess in this area was obtained， which provided the basis for the foundation treatment， design and construction scheme of the project site.

Keywords： loess;collapsibility;coefficient of collapsibility

寧縣地處隴東黃土高原區(qū)，區(qū)內(nèi)地形起伏，溝谷林立，岸坡陡立，黃土塬、梁、峁等地貌交錯(cuò)分布，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)地貌。某工程場(chǎng)地位于寧縣上游約10km的馬蓮河右岸，地表黃土廣泛分布，黃土厚20～60m。工程場(chǎng)地區(qū)上部一般為馬蘭黃土（Q3），厚10～15m，下部為離石黃土（Q2）。由于黃土濕陷性對(duì)工程建設(shè)危害較大，因此，本文對(duì)工程場(chǎng)地區(qū)黃土取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，對(duì)黃土濕陷性在深度方向上及物理性質(zhì)上的變化規(guī)律進(jìn)行分析研究，并對(duì)黃土地基進(jìn)行濕陷性評(píng)價(jià)。

1 黃土基本性質(zhì)

在工程場(chǎng)地布置深20～44m豎井，沿深度每米取一個(gè)原狀方塊樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。黃土基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

由表1可知，黃土以粉粒為主，含量67.7%～92.1%，平均81.2%;黏粒含量7.2%～32.3%，平均18.6%，按土的三角坐標(biāo)分類[1]，巖性主要為重粉質(zhì)壤土（占比37.1%）、中粉質(zhì)壤土（占比34%）和輕粉質(zhì)壤土（占比26.4%）、中夾薄層粉質(zhì)黏土（占比1.3%）和砂壤土（占比1.3%）。由此可見(jiàn)，土質(zhì)不均。塑性指數(shù)10.3～18.3，平均12.5，按土的塑性圖分類[2]，均為低液限黏土。根據(jù)土化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，場(chǎng)地黃土pH值8.60～10.48，平均9.14，呈弱堿～強(qiáng)堿性;有機(jī)質(zhì)含量0.04%～0.57%，平均0.27%;易溶鹽含量0.03%～0.14%，平均0.06%;中溶鹽含量0.03%～0.17%，平均0.10%。

2 黃土濕陷性研究

2.1 濕陷性與深度關(guān)系

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，工程場(chǎng)地黃土濕陷系數(shù)為0.002～0.112，平均0.030。黃土濕陷性與深度關(guān)系如圖1所示。由圖1可得出，黃土濕陷系數(shù)隨深度的變化有如下規(guī)律：①總體來(lái)看，濕陷系數(shù)隨深度的增加有逐漸減小的趨勢(shì);②9m深度以上均具有強(qiáng)濕陷性，9～44m深度范圍內(nèi)既有濕陷性黃土，亦有不具濕陷性的黃土，可見(jiàn)黃土濕陷性離散度較大，這主要與黃土隨深度存在不均一性有關(guān)，黃土在一定深度分布有古土壤層，其濕陷性弱～無(wú);③強(qiáng)濕陷性黃土（[δs]>0.07）主要分布在表層9m深度范圍內(nèi)，中等濕陷性黃土（0.03<[δs]≤0.07）主要分布在9m～27m;輕微濕陷性黃土（0.015≤[δs]≤0.03）主要分布在27～31m，局部較深至38m，一般在38m以下濕陷性變?nèi)踔翢o(wú)濕陷性。

綜合分析，場(chǎng)地黃土濕陷下限（自豎井井口起算）一般在地下31～38m，局部地段濕陷下限深度較大，達(dá)44m。

2.2 濕陷性與天然含水量的關(guān)系

天然含水量對(duì)黃土濕陷性的強(qiáng)弱程度影響很大，不同含水量的黃土濕陷程度不同。工程場(chǎng)地黃土濕陷性與天然含水量關(guān)系如圖2所示。由圖2可知，濕陷性黃土的天然含水量在6%～22.2%變化，濕陷系數(shù)隨天然含水量的增大呈逐漸減小的趨勢(shì)，濕陷性強(qiáng)烈～中等黃土天然含水量在6%～18%，當(dāng)含水量大于18%時(shí)，黃土濕陷性一般變?yōu)檩p微～無(wú);當(dāng)含水量大于20%時(shí)，黃土基本無(wú)濕陷性。

2.3 濕陷性與孔隙比關(guān)系

黃土的一大特點(diǎn)就是富含孔隙，孔隙亦為黃土濕陷提供了空間，因而孔隙比對(duì)黃土濕陷性一般較敏感。一般來(lái)說(shuō)，黃土孔隙比越大，黃土濕陷性越強(qiáng)，反之，濕陷性越弱。場(chǎng)地黃土濕陷系數(shù)與孔隙比關(guān)系如圖3所示。

由圖3可知，該場(chǎng)地黃土濕陷系數(shù)與孔隙比呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)孔隙比小于0.70時(shí)，黃土一般不具濕陷性，當(dāng)孔隙比大于1.10時(shí)，黃土一般呈強(qiáng)濕陷性。盡管孔隙比與黃土濕陷關(guān)系密切，對(duì)孔隙做了大量研究，但二者之間的定量關(guān)系仍很難確定。這主要是由于黃土濕陷性不僅與孔隙的總體積有關(guān)，而且與孔隙的大小和形態(tài)有關(guān)，黃土中大、中孔隙越多，黃土濕陷性越強(qiáng)，而目前的試驗(yàn)手段很難定量評(píng)價(jià)孔隙的大小和形態(tài)。

2.4 濕陷性與干密度關(guān)系

場(chǎng)地黃土濕陷性與干密度關(guān)系見(jiàn)圖4。濕陷系數(shù)與干密度關(guān)系較密切，規(guī)律性較明顯：干密度越大，濕陷系數(shù)越小，當(dāng)干密度大于1.60g/cm3時(shí)，一般無(wú)濕陷，干密度小于1.44g/cm3時(shí)，多為濕陷性中等～強(qiáng)烈，其中干密度小于1.30g/cm3時(shí)，黃土濕陷性強(qiáng)烈。

2.5 濕陷性與飽和度關(guān)系

場(chǎng)地黃土濕陷性與飽和度關(guān)系見(jiàn)圖5。由圖5可知，濕陷性黃土的飽和度在15～68變化，當(dāng)飽和度大于68，不具濕陷性。可見(jiàn)，黃土濕陷性一般隨飽和度的增加而減弱，當(dāng)飽和度達(dá)到某一高值后無(wú)濕陷性。

3 場(chǎng)地地基濕陷性評(píng)價(jià)

按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025—2004）[3]規(guī)定對(duì)場(chǎng)地黃土地基進(jìn)行濕陷性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，工程場(chǎng)地為自重濕陷性黃土，地基濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)（很嚴(yán)重）。擬建工程為甲類重要水利工程，為擋水建筑物，而黃土濕陷性深度大，超過(guò)30m，須采取工程處理措施消除黃土濕陷性，可采用先挖再回填碾壓的方法進(jìn)行工程處理。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)工程場(chǎng)地取原狀方塊樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)場(chǎng)地黃土濕陷性與深度、含水量、干密度、孔隙比及飽和度的相關(guān)性進(jìn)行研究，并對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行濕陷性評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論。

①黃土濕陷性隨深度的增加呈逐漸減弱的趨勢(shì)，工程區(qū)場(chǎng)地濕陷下限一般在地下31～38m，局部地段濕陷下限深度較大，達(dá)44m。

②黃土濕陷性隨含水量的增加而減弱，該工程場(chǎng)地黃土含水量大于20%時(shí)基本無(wú)濕陷性。

③黃土孔隙比越大，黃土濕陷性越強(qiáng)，反之，濕陷性越弱。該工程場(chǎng)地黃土孔隙比小于0.070時(shí)，一般不具濕陷性。

④黃土干密度越大，濕陷性越弱，反之，濕陷性越強(qiáng)。工程場(chǎng)地黃土干密度大于1.60g/cm3時(shí)，一般不具濕陷性。

⑤黃土濕陷性一般隨飽和度的增加而減弱，當(dāng)飽和度達(dá)到某一高值后不具濕陷性。該工程場(chǎng)地飽和度大于68時(shí)，一般不具濕陷性。

⑥工程場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)（很嚴(yán)重），須采取工程處理措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)水利部.堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程：SL 188—2005[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

[2]中華人民共和國(guó)水利部.土工試驗(yàn)規(guī)程：SL 237—1999[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范：GB 50025—2004）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.