天津市地质矿产测试中心 天津市 300191
摘要：首先分析了黄土湿陷性的影响因素，再根据西安某地区黄土室内试验资料，选定影响黄土自重湿陷性的关键指标，对各因素进行试验分析，为后续确定自重湿陷系数预测模型提供依据。
关键词：黄土；湿陷性；影响因素
引言
所谓湿陷性黄土，就是密度大但整体建构不稳定的黄土，受到液体浸润后，会迅速发生土体下沉的现象。这既是湿陷性黄土的特点，也是会影响路基和结构物安全稳定性的隐患，严重情况下还会导致地基折裂、变形、沉降。
1湿陷性黄土成因
湿陷性黄土成因是一个复杂的过程，涉及到土体的特性、物理性质和化学性质，因此，对于其产生的原因目前存在很多的说法，主要分为由于黄土本身的结构和成分是影响的内在因素，黄土受水侵湿和黄土自身重力以及外部压力是湿陷产生的外在因素。黄土中粘粒占的比例的越大，以及孔隙比越小，黄土湿陷性就会减少。黄土受到外在的压力，并在某一范围内不断增加时，湿陷现象就越严重。除上述原因外，湿陷性黄土还受到土体含水量的影响，含水量受到来自降水、地下水上升以及生活用水不合理排放等原因的影响。由于湿陷性黄土的这种特殊的性质，在这种黄土上施工时，首先对施工土地进行考察，判断是否存在湿陷的可能，从而采取相应的地基处理方法，降低施工成本和减少事故的发生。
2湿陷性黄土地基的湿陷机理
湿陷性黄土在我国整体黄土面积中，占比高达60%以上，黄土地基的湿陷机理，主要是靠黄土结构特性，以及土质中的胶结物决定。而湿陷性黄土的骨架多是由粉粒和集粒支撑形成，且有砂砾依附其中，因此导致黄土结构松散，空隙较大，容易发生湿陷。再加上，黄土的形成条件一般都是干旱或半干旱，也就是说土壤中的含水量极少，所以久而久之就会有盐类物质和胶体物质析出，在很大程度上加固了土质结构自身凝聚力，但是一旦受到水的浸润，原本加固的凝聚力就会土崩瓦解，故而发生湿陷。通常情况下，湿陷性黄土分为两类，一方面是高孔隙率类湿陷性黄土，另一方面是可溶盐类湿陷性黄土。不同黄土的湿陷机理差异，导致鉴定湿陷性黄土地基的方法也不相同，采取对应有效的处理方法，才能进一步确保湿陷性黄土地基排除隐患。室内压缩实验，是检测黄土湿陷性质量的常用方法，通过测量单位厚度黄土在浸水之后所形成的湿陷程度高低，准确判断黄土的性质。这一过程即为湿陷系数δs产生原理，如果δs超过0．015则属于湿陷性黄土，开展地基工程，必须及时采取处理方法，提高施工质量。
3湿陷性黄土的影响因素
3.1黄土物质成分
一般情况下，黄土中黏粒含量越多，湿陷性越弱，但有时还与小于0．001mm颗粒的含量及其赋存状态有关。在黏粒含量中，对湿陷性影响较大的是小于0．001mm的颗粒含量，就赋存状态来看，主要是看黄土黏粒是否均匀分布于骨架颗粒之间，则能起到很好的“胶结”作用。对黄土湿陷性有明显影响的化学成分主要是碳酸、石膏与其他易溶盐的含量及其赋存状态。就赋存状态而言，要看其是起骨架作用还是起胶结作用，若它是以薄膜状分布或与黏粒混在一起构成集合体时，它就是胶结物的一个重要部分，从而影响黄土的湿陷性。
3.2颗粒粒度成分
黄土的微结构特性与颗粒粒度大小直接相关。组成结构形态是导致黄土湿陷的内在因素，也是黄土发生湿陷的前提条件，同样决定了湿陷发生强弱。研究发现黄土湿陷程度与土体黏土颗粒的含量有较大的联系。从黏粒含量来看，对湿陷性影响较大的主要是粒径低于0.001mm的颗粒含量。但黏粒与对湿陷性由较强影响的化学成分如碳酸钙、石膏等共同组成集合体时，就组成了胶结物的重要组成部分。
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3.3含水量
在干旱半干旱地区黄土的含水量一般处于偏低或过低的状态，换言之，存在不同程度的负孔隙水压力效应，有时能达到很高的值，它在土浸水的瞬间消失表现为土的崩解。它亦是所谓的土对浸水湿陷的“灵敏度”的一种合理解释。
4试验步骤
（1）试样制备：依照《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）规程进行。试验选用环刀的内径为79.8mm，不同深度土样取5～6个环刀。环刀使用前洗净吹干且内壁要求具有较高光洁度，且环刀压入土柱前内壁涂有凡士林，制样过程中注意不扰动土样在天然土层下的自然方向。削土柱时，用手轻轻将刀口沿着土样方向垂直下压，环刀土样若有虫孔宜轻缓补平，且勿将土扰动，否则将导致实验数据产生较大误差。试验剩余散土用于黄土的物理指标测定工作。（2）安装：在压密容器中放入透水石、滤纸和护环，将同层深度装有土样的环刀和护环以刃口朝下的方向谨慎放入槽内，再依次放入其他部件，注意：试验前宜将透水石和滤纸的湿度保持接近土样天然湿度；同样将同一深度另一环刀试样加蒸馏水浸水饱和，以相同方式安装至侧限固结仪上；（3）加载：试验前确定需要施加的各级压力，最后一级压力应加至上覆土层的饱和自重压力，试样需每级压力稳定后才能加压。
5黄土自重湿陷性影响因素试验分析
（1）天然含水量ω对黄土自重湿陷系数δzs的影响分析。根据试验数据，可以得到天然含水量ω与自重湿陷系数δzs的线性关系，拟合方程为：δzsω=0.002ω+0.064（1）天然含水量对黄土自重湿陷性影响较明显，不同天然含水量对应不同自重湿陷系数，天然含水量越高，自重湿陷系数反而越小；其次，当天然含水量为23.5%时，此时试验土样的自重湿陷系数均小于0.01，自重湿陷性较弱，故确定自重湿陷系数的预测模型时，应考虑天然含水量影响，当确定其影响权重时，可把含水量23.5%作为界限分区确定影响权重。（2）干密度ρd对黄土自重湿陷系数δzs的影响分析。根据试验数据，通过拟合，可得干密度ρd与黄土自重湿陷系数δzs的函数表达式为：δsρd=0.066ρd+0.104（2）随着黄土干密度的增大，黄土自重湿陷系数反而减小，若当干密度达到1.45g/cm3时，黄土自重湿陷系数小于0.01，黄土自重湿陷性较弱，当干密度增大到1.7g/cm3时，自重湿陷性基本消失。黄土干密度与土体孔隙及含水量有关，在浸水试验中，干密度越大，颗粒间接触越紧密，土体在浸水时越难产生错动，自重湿陷变形量小。（3）饱和度Sr对黄土自重湿陷系数δzs的影响分析。根据试验数据，可得自重湿陷系数与饱和度的拟合曲线表达式为：δzsSr=0.556exp（-0.045Sr）（3）自重湿陷系数受土体饱和度的影响比较显著，土体的饱和度越高，黄土自重湿陷性反而越弱，二者关系近似符合呈指数函数。当Sr≤48%时，土体的自重系数湿陷大于0.01，且最大能达到0.05左右，这一阶段黄土自重湿陷性较强，当Sr≤48%黄土的自重湿陷系数均小于0.01，由此表明黄土自重湿陷性很弱，当Sr＞78%时，自重湿陷系数基本为零，土体达到饱和状态，不再具有湿陷性。
结语
通过室内试验，主要分析了黄土自重湿陷系数与物理指标天然含水量、干密度、饱和度间的关系。对各因素进行试验分析，为后续确定自重湿陷系数预测模型提供依据。
参考文献：
[1]李本．湿陷性黄土地基处理方法研究［J］．中国建材科技，2015（S2）：334．
[2]戴玲，柴传政.湿陷性黄土工程特性及地基处理措施[J].工程技术，2012，6：261-262.
[3]李欣．浅析湿陷性黄土地基的处理方法［J］．陕西建筑，2017（7）：45-46．
[4]李 本． 湿陷性黄土地基处理方法研究［J］． 中国建材科技，2015（S2）：334．
论文作者:康爱华
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第16期
论文发表时间:2019/6/17
标签：黄土论文; 自重论文; 系数论文; 含水量论文; 地基论文; 密度论文; 颗粒论文; 《建筑模拟》2019年第16期论文;