浅析湿陷性黄土地区地基处理方法

【摘要】本文介绍了湿陷性黄土地基的概念及分布，地基处理原则及处理过程中存在问题等方面进行了论述，指出湿陷性黄土地基处理的发展展望。

【关键词】湿陷性；黄土；地基处理

一、湿陷性黄土的概念及分布

黄土是在干燥气候条件下形成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性土。由于其垂直人孔性的松散多孔结构和遇水则降低或消失的土颗粒间的加固凝聚力，在压力及水的外部作用下，容易发生湿陷天然黄土在上覆土层自重应力或者自重应力和附加应力共同作用下，浸水后，土的结构破坏发生显著附加变形的土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土广泛分布在我国华北、西北等地在湿陷性黄土区进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起的附加沉降对建筑造成的潜在危害因。因此，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基湿陷造成危害，就显得相当重要。

二、湿陷性黄土的湿陷机理和湿陷变形特性

1.湿陷变形的突变性与非突变性。湿陷变形是黄土在承受一定压力时，由于浸水作用而使土体在短时间内物理状态和力学性质发生突变引起的附加变形。它的特点是速度快（常常在地基浸水1～2h后产生）和变形量大，常常超过建筑所允许的程度。此外，黄土湿陷变形的突变程度还取决于温度、应力状态和增湿水平。黄土的天然含水量越低，注水速度越快，在较大压应力作用下浸水湿陷的突变程度就越高；反之，突变程度就降低了。在分级浸水的湿陷试验中就不易出现突变性的特点。

2.湿陷变形的不连续性和连续性。从微观上看，湿陷是黄土骨架颗粒间胶结强度弱化与天然结构的崩解，在湿陷变形过程中，不仅有颗粒间的相对滑移，还有小颗粒落入架空孔隙和大孔隙的跃迁。从宏观上看，湿陷变形是整个变形的不连续过程，具有跳跃性。然而，如果从黄土湿陷变形与总变形过程的空间特征来看，湿陷变形只是黄土总变形过程中的一个阶段，是一个连续过程。大量工程实践经验表明：地基湿陷变形随含水量和应力的增加而增大，是连续的变化过程。

3.湿陷变形的不可逆性。湿陷就是黄土骨架颗粒间胶结物质被水溶解或胶结强度降低，经压力作用使其剩余的强度不能与外加荷载平衡，而使整个结构破坏，这一过程是不可逆的。本质上说，湿陷变形是一种特殊的塑性变形。这不是单纯由应力引起的，而是由于浸水使黄土结构强度减弱产生的。然而，从另一角度来看，湿陷变形具有可逆性的特征，如果黄土地基在一定压力作用下第一次非饱和浸水产生了湿陷变形，那么在第二次增湿过程中，只要增湿水平大于前期增湿水平，黄土浸水后还会产生明显的湿陷现象，也就是说，在这种情况下，黄土具有二次湿陷问题。

三、湿陷性黄土地基处理的原则

湿陷性黄土在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度则显著降低，在附加压力或在附加压力与土的饱和和自重压力作用下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形。工程实践表明，对地基不处理或处理不足时，建筑物在使用期间，由于各种原因的漏水或地下水位上升往往引起湿陷事故。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，以改善土的物理力学性质，减小或消除湿陷性黄土地基因浸水引起湿陷变形，保证建筑物安全使用。

四、建筑物的地基问题

1.强度和稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部和整体剪切破坏，比如滑坡问题。

2.湿陷及不均匀沉降问题。湿陷性黄土遇水而发生剧烈的变形或当地基在上部结构的自重及外荷载作用下产生过大的变形时，会影响建筑物的正常使用。特别是超过建筑物所能容许的不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。

3.地基的渗流量或水力比降超过地基的容许值时，地基常常因潜蚀和管涌导致失事。

4.动力荷载引起的问题。地震、机器以及车辆的震动，波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无黏性土和沙黄土的液化，失稳和震陷等危害。

当地基存在以上问题时，必须对地基加以处理以确保建筑物的安全与正常使用。由于地基问题处理的恰当与否，关系到整个工程的质量、投资和进度，因此，地基处理的重要性已越来越多的被人们所认识。

五、湿陷性黄土地基处理发展展望

发展地基处理技术，应在提高上做文章，具体讲应重视下述几个方面。

1.研制和引进地基处理新机械，提高各种工法的施工能力。目前，我们与国外有很大的差距，因此不仅要重视引进国外先进机械，也要重视研制国产先进施工机械，只有各种工法的施工能力有了很大提高，地基处理水平才能有较大的提高。

2.发展地基处理理论。地基处理实践的发展势必促进地基处理的进步，理论的进步又将指导地基处理实践的进一步发展。理论方面的发展有两类：一类是各种工法加固地基的机理以及设计计算理论，如强夯法的有效加固深度及影响范围分析等。另一类是一般理论，如各类复合地基承载力和沉降计算理论，优化设计理论，沉降控制设计理论等。

3.发展地基处理新技术。随着理论和材料、机械、工艺的发展，一定会产生地基处理新方法。同时，发展新方法也是工程建设的需要。发展新技术还包括发展地基处理新材料，如深层搅拌法特种水泥等。

4.提高地基处理技术综合应用水平。近年来，多种地基处理技术的综合应用得到重视和发展，随着处理水平的提高，今后在综合应用方面肯定会有较大发展。

5.发展地基处理测试技术。地基处理测试技术包括地基处理工法本身的质量检验，以及地基处理效果的评价。发展地基处理原位测试、现场实验、以及监测技术对提高地基处理技术水平有非常重要的意义，应予以重视。

6.深化施工管理体制改革，重视专业化施工队伍建设。地基处理施工是专业性很强的行业，要加强专业分工。对每种工法的施工队伍不仅要求现场技术人员需要掌握地基处理理论和实践知识，而且对技术工人也应有一定要求。技术工人需要通过培训对加固机理、加固工艺有比较全面、系统的了解。通过定期考核，建设一大批相对固定，有资质的专业化施工队伍。

研究加固湿陷性黄土地基的方法对于促进国民经济发展和提高人们生活质量具有很大的实际意义。在设计施工过程中要根据建筑物的体量、结构、形式及使用要求，承载力、工期要求，结合现场地质、水文、地形、地貌等实际情况，综合考虑，选择合理的施工方法，以期达到预定的处理效果。

参考文献

[1] 地基处理手册编写组.地基处理手册[M].第 2 版.北京： 中国建筑工业出版社， 2000.

[2] 华南理工大学， 东南大学， 浙江大学， 等.地基及基础[M].北京： 中国建筑工业出版社， 1987.