黄土场地湿陷性试验与分析评价论文_刘智勇,刘红卫

摘要：本文依托黄土地区的某项目，通过在勘察中采取不同的原状试样，按照室内双线法进行试验获得关于评价场地湿陷性的指标，根据公式法评价场地湿陷类型，同时选取代表性测试点进行现场试坑浸水试验，两种不同的方法对场地进行湿陷类型评价，结论一致、相互验证。

关键词：黄土；湿陷性；双线法；试坑浸水

Collapsibility Test and Analysis Evaluation of Loess Site

Liu Zhiyong Liu Hongwei

China Railway Huatie Engineering Design Group Co., Ltd,Beijing 100025,China

Abstract：In this paper, based on a project in the loess area, different undisturbed samples are taken in the investigation, and the indexes for evaluating the site collapsibility are obtained by the indoor double line method. The site collapsibility type is evaluated by the formula method, and the representative test points are selected for the site test pit soaking test. Two different methods are used to evaluate the site collapsibility type, and the conclusions are consistent and mutual Verification.

Key words：Loess; collapsibility; double line method; test pit soaking

0引言

黄土地区勘察的首要任务就是要准确评价场地的湿陷性，为工程设计提供可靠的设计参数。目前黄土场地的湿陷性评价一般是通过室内试验获得数据后，再根据公式法进行计算、判定评价，除此之外就是采用现场试坑浸水试验，该方法能更加真实的反映场地的湿陷特性，但其相对费用高且试验周期较长，一般很少采用。

文中依托某勘察项目通过室内双线法和现场试坑浸水两种试验方法对场地湿陷性进行评价，对采取室内试验的试样质量提出具体要求，同时对试坑浸水的试验结果对比分析，两种方法评价湿陷性的结论一致，相互验证，使得最终评价结果更加稳妥、可靠。

1工程概况

项目位于太原市西郊一带，处于湿陷性黄土分布地区，场地地貌属山前冲洪积单元地貌。拟建建筑主要为各类工业厂房，属低、多层建筑。

该区是典型的新生代断陷盆地，在其东侧有太原大断层，西侧有交城大断层，控制着盆地的形成和发育，盆地自中生代晚期以来，长期处于隆起，约至上新世早期才开始断裂下陷。

图1代表性工程地质剖面图

地层主要有①素填土，②黄土状粉土，②1角砾，③粉土，③1粉质粘土，④粉质粘土，④1粉土，④2碎石，⑤粉土，⑤2碎石，⑥粉质粘土，⑥1粉土，⑥2碎石，其中②黄土状粉土：褐黄色，黄褐色，稍湿，稍密-中密。摇振反应中等，无光泽反应，低干强度，低韧性，该层土质不纯，含云母、氧化铁及白色菌丝等，肉眼可见少量虫孔，局部夹少量角砾及碎石。该层压缩系数平均值为0.438MPa-1，属中等压缩性土，具有湿陷性。代表性工程地质剖面图见图1。

地下水类型为第四系孔隙潜水，主要受大气降水和侧向径流补给，由西北向东南径流，水位随季节变化而变化，实测稳定水位埋深9.40～11.10m，相应水位标高817.34～819.94m。

2双线法试验评价

2.1现场取样

场地黄土分布不均匀，局部夹有碎石或角砾层，于是在探井施工时遇到碎石层采取加撑喷砼的措施很好地解决了碎石和黏性土、粉土互层的探井取样的质量问题。同时针对部分样品通过特制的黄土薄壁取土器，严格按照“1米3钻”的取样控制环节采用压入式取样。两种取样方法相互结合使用，有利用节约工期、造价，以现场采取的180组试样的室内湿陷性测试数据为对象进行分析评价。

2.2双线法试验

双线法试验过程为同一样品中尽可能同深度位置取两个环刀试样，一个试样在天然湿度下分级加荷，加至规定压力稳定后浸水，至湿陷稳定为止，另一个试样在天然湿度下施加第一级压力后浸水，直至第一级压力下湿陷稳定后，再分级加压，直至试样在各级压力下浸水变形稳定为止。双线法在实际生产过程中，从试验最重要的制样环节，即将影响湿陷试验成果的不良因素降至最低，同时由于双方向试验模拟湿陷状态，样品状态可控良好，开样过程可控，试验过程破坏因素最低，数据本身呈现闭环状态，即双方向将湿陷过程高度还原，从而提供准确的湿陷指标。共针对25个探井的180组试样进行双线法试验，其中因试样质量问题共有17组试样无法满足试验，其余163组试样双线法试验测试过程稳定，曲线成功闭合，过程清晰，试验结论真实可靠，双线法试验结果代表性曲线见图2，统计数据见表1。

图2双线法试验曲线

由表1统计的数据可以看出，本场地的湿陷系数δs=0.016~0.067，平均值为δs=0.019，湿陷系数均大于0.015，判定场地土为湿陷性黄土。

表1

2.3湿陷量计算及评价

根据室内土工试验结果②层黄土状粉土具湿陷性，该层的下限深度为0.40～14.20m，相应标高818.17～839.93m。利用25个探井的室内湿陷性试验结果，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）第4.4.4条中式 (式中β0为因地区土质而异的修正系数；δzsi为第i层土的自重湿陷系数；hi为第i层土的厚度)及第4.4.5条中式(式中β为考虑基底下地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数；δsi为第i层土的湿陷系数；hi为第i层土的厚度)分别进行计算，（注：△ZS自整平标高起算，△S自基础底面起算）。经计算场地内自重湿陷量△ZS=27.5~69.0mm，当各拟建建筑物的基础埋深按2.5m考虑时，计算的场地各处湿陷量△S=0.0~345.0mm。

根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）第4.4.7条款进行场地湿陷等级评价：场地湿陷类型为非自重湿陷性黄土场地，湿陷等级属I级（轻微）~II级（中等）。

3试坑浸水试验

3.1问题的由来

针对场地内分布的湿陷性黄土，如何科学合理地评价场地的湿陷类型将直接影响到地基处理方案的选用和造价。按室内试验结果计算判定，场地属非自重湿陷性场地，这个结论是否合理可靠？为了进一步验证土工试验的评价结论采用了现场试坑浸水试验作进一步评价,这样更加深了对湿陷性黄土的湿陷机理及工程特性的了解，同时对土工试验的评价结论亦进行了验证。

3.2试验测试

试坑浸水试验设计两个试验阶段如下：

I、在场地选取有代表性的地段共布置了3个浸水试坑。试验自9月10日开始，至10月10日结束。试坑直径10m，深度0.5m，坑底铺10cm厚的砂土层。对称设置深标点12个（深度每隔50cm一个），在试坑底部及外侧设置浅标点30个。湿陷稳定停止浸水，稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于1mm/d。

II、试验停止浸水，试坑内停止浸水后，继续观测了5天，实测连续5天的平均下沉量均不大于1mm/d。试坑最终下沉量与深度关系见图3所示，各标点最终下沉量与深度的关系曲线见图4所示。

图3试坑最终下沉量与深度关系

3.3试验结果分析

通过各试坑的最终下沉量与深度关系图以及各标点最终下沉量与深度的关系曲线研究可以得出这样的结论：随深度增加，土层湿陷下沉量减小。测试10.0m范围内的土层下沉量随深度增加较小。距离浸水试坑越远，地表下沉量越小，表现为明显的浸水沉降漏斗。

从各标点最终下沉量与深度的关系曲线可以看出，试坑1的最终下沉量为45.0mm，试坑2的最终下沉量为54.0mm，试坑3的最终下沉量为56mm，各标点浸水试验最终下沉量均小于70mm，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)之规定判定，该场地属非自重湿陷性场地。

场地的湿陷类型判定：现场取样双线法试验数据用公式法的判定结果与现场试坑浸水测试的判定结果一致，两种方法相互验证，尤其后者的现场测试更具有说服力，更加真实有效，建议有条件的类似工程增加该项测试以便更真实的反映特殊土的工程特性，为工程设计提供可靠的数据保证。

图4各标点最终下沉量与深度的关系曲线

4结语

该工程于2016年10月通过竣工验收，工程使用至今已3年多，各建筑物地基沉降均在设计允许范围内，使用情况良好，未出现任何工程质量、安全问题。

通过相关试验与分析评价得出如下结论：

1）黄土地区用于室内试验的样品一定要保证取样质量，确保能到达I级样品要求，并且要注意样品的封存及运输，这样才能有效确保试验过程顺利开展，测试数据可靠、准确。

2）现场试坑浸水试验表明：随深度增加，土层湿陷下沉量减小；距离浸水试坑越远，地表下沉量越小，表现为明显的浸水沉降漏斗。

3）采用现场试坑浸水试验更能直观准确的对黄土场地的湿陷特性进行分析评价，更具真实、可靠性，建议有条件的工程采用。

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作者简介

刘智勇，男，1975年生，汉族，陕西澄城人，本科，高级工程师，注册土木工程师（岩土），一级注册建造师，主要从事岩土工程勘察、岩土工程设计等方面工作。

论文作者:刘智勇,刘红卫

论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期

论文发表时间:2020/3/16

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