湿陷性黄土工程特性

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。

湿陷性黄土颗粒组成

我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70%，而粉土颗粒中又以0．05～0．01mm的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60%，小于0．005mm的粘土颗粒较少，占总重约14.28%，大于0．1mm的细砂颗粒占总重在5%以内，基本上无大于0．25mm的中砂颗粒。从以下表1可见，湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。

表l 湿陷性黄土的颗粒组成

单位：mm

上述颗粒的矿物成分，粗颗粒中主要是石英和长石，粘粒中主要是中等亲水性的伊利石(见表2)。此外，在湿陷性黄土中又含有较多的水溶盐，呈固态或半固态分布在各种颗粒的表面。

表2 湿陷性黄土的矿物成分和水溶盐含量

黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物，在生成初期，土中水分不断蒸发，土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。同时，细粉粒、粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。

试验研究表明，粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。细粉粒通常依附在较大颗粒表面，特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。

粘粒以及土体中所含的各种化学物质如铝、铁物质和一些无定型的盐类等，多集聚在较大颗粒的接触点起胶结和半胶结作用，作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然状态下，由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固的粘结着，故使湿陷性黄土具有较高的强度，而遇水时，水对各种胶结物的软化作用，土的强度突然下降便产生湿陷。

湿陷性黄土湿度和密度

湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件下，无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致土层的压密欠佳。接近地表2--3米的土层，受大气降水的影响，一般具有适宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土。

湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。我国湿陷性黄土分布地区大部分年平均降雨量约在250～500mm，而蒸发量却远远超过降雨量，因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右，或更低一些。

表3 我国湿陷性黄土的天然含．it~mm,液限值

表4 我国湿陷性黄土的孔隙

在竖向剖面上，我国湿润陷性黄土的孔隙比一般随深度增加而减小，其含水量则随深度增加而增加，有的地区这种现象比较明显，为此较薄的湿陷性土层往往不具自重湿陷或自重湿陷不明显。

湿陷性黄土地基处理

湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。

常用的地基处理方法有：土或灰土垫层、土桩或灰土桩、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸水法等。

各类地基的处理方法都应因地制宜，通过技术比较后合理选用。

对于Ⅱ级以上湿陷性黄土地基处理如采用土或灰土垫层、土桩或灰土桩、桩基础预浸水法，不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。强夯法以其处理地基施工简便、速度快、效果好、造价低等优点，在全国湿陷性黄土地区得到广泛应用和推广。2100433B

在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。

湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。

湿陷性黄土分布范围

广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

湿陷性黄土分类

这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，也有的老黄土不具湿陷性。

《湿陷性黄土地基》共分5章，包括：黄土的成因、土层和分布；黄土的基本性质；黄土的湿陷性及其评价；黄土的动力特征及黄土的震害；湿陷性黄土地基及黄土工程等。《湿陷性黄土地基》按照国家现行规范，遵循理论联系实际，体现科研与实践最新发展的思路编写。叙述力求由浅入深、突出重点。

《湿陷性黄土地基》可作为普通高等院校土木工程专业师生的教学用书，亦可供土木工程技术人员参考。

湿陷性黄土是指正常情况下具有较好的工程性质，一旦遇水， 产生大量附加沉降，工程性质急剧恶化，危及建筑物安全的特殊土。或指在土自重压力，或土自重压力和附加压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土。中国西北、华北地区广泛分布， 常由于地基浸水而产生大量湿陷事故，或由于加 层、加载、抗震加固需对地基进行托换加固。在进行地基湿陷事故处理前，需确定湿陷性土层厚度、判定湿陷类型和划分湿陷等级，对黄土的湿陷性进行正确评价。湿陷性黄土分为两类：自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。自重湿陷性黄土是指土的湿陷起始应力小于上覆土自重时，地基在上覆土自重力下浸水后发生湿限。如果土的湿陷起始应力大于上覆土的自重，上覆土自重压力下，地基土浸水并不产生湿陷，而是当自重压力与附加应力之和大于土的湿陷起始应力时，地基土浸水才发生湿陷，这类黄土称为非自重湿陷性黄土。2100433B

本书结合现代土木工程的发展，按照土木工程专业培养高级应用型人才的要求，考虑我国湿陷性黄土区域性的特色编写。

湿陷性黄土在我国有广泛的分布，由于其在土力学和工程建设方面所表现出来的特殊性质，一直是岩土工程界研究的对象。从20世纪50年代开始，特别是我国改革开放以后的西部大开发以来，在黄土地区进行了大规模的工程建设，极大地推动了黄土力学与工程的发展，取得了众多的成果。

湿陷性黄土地基是岩土工程的一个分支，主要阐述这种特殊的区域性土在工程地质、土力学和工程性质等诸多方面的特点，以解决黄土地区的各种实际工程问题为主要目的。通过本课程的学习，学生在具备一般工程地质与土力学知识的基础上，了解湿陷性黄土产生的地质与环境原因，掌握湿陷性和其他特殊性的内在机理，以及常用的黄土性质的土工测试方法，达到能解决实际工程问题的目的，具备在黄土地区从事岩土工程设计、勘察、施工和监理等方面的工作的技能。

全书共分5章，包括黄土的成因、土层和分布，黄土的基本性质，黄土的湿陷性及其评价，黄土的动力特征及黄土的震害，湿陷性黄土地基及黄土工程。本书由冯志焱（西安建筑科技大学）主编，宋战平（西安建筑科技大学）、赵治海（西北综合勘察设计研究院）为副主编，李瑞娥（西安建筑科技大学）、赵红玲（洛阳理工学院）参编。本书编写分工如下：章由李瑞娥编写，第二、三章由冯志焱、赵红玲编写，第四章由冯志焱编写，第五章由冯志焱、宋战平、赵治海编写。全书由韩晓雷教授（西安建筑科技大学）主审。

本书编写参阅的相关资料与文献的名称，均在参考文献中列出，在此向有关作者深表感谢。由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。2100433B