黄土湿陷

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黄土湿陷

黄土湿陷属于非岩溶地面塌陷,湿性黄土在干燥状态下可以承受一定荷重而变形不大。当浸水后,土粒间水膜增厚,水溶盐被溶解,土粒联结力显著减弱,从而引起土体结构破坏并产生湿陷。由于湿陷往往是突然发生的,所以常使建筑物突然发生沉陷,甚至导致建筑物破坏。

黄土湿陷主要见于河北、青海、陕西、甘肃、宁夏、河南、山西、黑龙江等8个黄土分布省区,塌陷面积仅河南省就达4.53km 。黄土湿陷性对人类工程活动危害很大,常使建筑物、渠道、库岸造成破坏。因此,在湿陷性黄土地区进行建筑时,要特别注意防止水的渗入,并采取必要的人工土质改良或其他防治措施。

在湿陷性黄土中,自重湿陷性黄土危害最大。如兰州钢厂第一炼钢车间,因生产用水管理不当,造成自重湿陷,建筑物相对沉降达0.74m,导致建筑物报废;再如郑州市,1992年5月3日就因暴雨塌陷4处约400m,直接经济损失达因湿陷造成的直接经济损失约为250万元。

造成黄土湿陷原因主要有三种:

①黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下,使剪应力超过抗剪强度,从而发生湿陷。

②黄土内部受浸水湿化作用下,使土壤自身摩擦力降低,外部扰动作用诱发湿陷。

③黄土内部结构发生崩解,使黄土颗粒间胶结强度弱化,颗粒间相对迁移,并伴随小颗粒进入大间隙。同时由于颗粒间胶结被水溶解,在外部扰动作用下强度已不堪平衡,造成土质结构损坏。

黄土湿陷的分布地区

黄土湿陷主要见于河北、青海、陕西、甘肃、宁夏、河南、山西、黑龙江等8个黄土分布省区塌陷面积仅河南省就达4.53km2。

黄土湿陷的防治措施

黄土湿陷性对人类工程活动危害很大,常使建筑物、渠道、库岸造成破坏。因此,在湿陷性黄土地区进行建筑时,要特别注意防止水的渗入,并采取必要的人工土质改良或其他防治措施。

地基湿陷的原因很多,如:贮水构筑物或输水管道漏水;工业或生活用水排放不当;大气降水渗入和积聚以及地下水位上升等。这些原因所造成的建筑物地基的湿陷变形往往是不均匀的,属于失稳型的地基变形,一般在一两天内就可能产生 20~30 厘米的变形量。这种数量大、速度快而又不均匀的地基变形正是建筑物所难以适应的,往往会造成水塔、烟囱等高耸构筑物严重倾斜,房屋墙身破坏,梁、柱等承重结构开裂以及机器基础倾斜等恶果。因此,在湿陷性黄土地区进行建设,对建筑物地基需要采取处理措施,以减小或消除湿陷性黄土地基因浸水而引起的湿陷变形,保证建筑物的安全与正常使用。

另外,湿陷性黄土对道路工程的工程危害主要表现为遇水后的不均匀沉降,引起公路路面大面积开裂、下陷,从而引起其他次生道路病害,进一步加剧黄土地基的湿陷性,引起恶性循环。所以道路工程中的湿陷性黄土路基的施工质量直接影响整个道路的施工质量以及后期运营期养护工程。

湿陷性黄土的评价指标 δs被地质学作为湿陷系数符号,代表着以δs为单位的厚度土层由于浸水在规定压力作用下产生的湿陷数值,定量标识了土样代表的湿陷等级系数。地质上对黄土湿陷等级系数已有明确的划分。判断土质是否具备湿陷性为,δs0.07为强烈湿陷。

判断湿陷性黄土场地的湿陷类型

1.自重湿陷量的实测值≤70mm为非自重湿陷性黄土场地;

2.自重湿陷量的实测值>70mm为自重湿陷性黄土场地。

判定湿陷性黄土湿陷等级系数可按照《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)的规定进行黄土湿陷等级系数判定。因此,在黄土地区修建工程应优先考虑选用非湿陷黄土地基,假如建筑工程已规划在了湿陷性黄土上,应尽量选用非自重湿陷性黄土地基。因为这种地基与自己重湿陷性黄土地基相比,要求较低。

在湿陷性黄土地区设计措施,主要有地基处理措施、防水措施和结构措施三种。

1.地基处理的常用方法有垫层、重锤夯实、强夯、土(或灰土)桩挤密和深层孔内夯扩等,可以完全或部分消除地基的湿陷性,或采用桩基础或深基础穿透湿陷性黄土层,使建筑物基础坐落在密实的非湿性土层上,保证建筑物的安全和正常使用。

2.防水措施使用以防止大气降水、生产和生活用水以及浸入地基,其中包括场地排水、地面的防水、排水沟和管道的排水、防水等,是湿陷性黄土地区建筑物设计中不可缺少的措施。

3.结构措施的作用是使建筑物适应或减少不均匀沉降所造成的危害。

我国黄土分布面积约为63 万余km2 , 主要分布在甘肃、陕西、山西三省, 在青海、宁夏、河南也有部分分布, 其他在河北、山东、辽宁、黑龙江、内蒙古和新疆等省(区) 也有不连续或零星的分布。湿陷性黄土面积约占黄土分布总面积的60 %左右,大部分分布在黄河中游地区。黄土湿陷主要见于我国的河北、青海、陕西、甘肃、宁夏、河南、山西、黑龙江等8个黄土分布省区,塌陷面积仅河南省就达4.53km2。

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0.05~0.01ram的粗粉土颗粒为多,占总重约40~60%,小于0.005ram的粘土颗粒较少,占总重约14~28%,大于0.1rnm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。湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。湿陷性黄土的孔隙比一般比较大, 并往往具有肉眼可看到的大孔隙, 但由于在颗粒间具有较大的结构强度, 故在天然干燥状态下, 黄土仍可承受一定的荷重, 并且变形量也较小。但在自重或一定荷重作用下, 受水浸湿后, 黄土结构迅速破坏而发生显著的附加下沉, 这就是黄土湿陷性。

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