宁县某工程场地黄土湿陷性研究

黄伟 代常友 王磊

摘 要：黄土湿陷性与黄土的物性指标有着密切关系。通过对宁县某工程场地黄土取样进行室内试验，对黄土湿陷性与深度、天然含水量、孔隙比、干密度、饱和度的关系进行了研究，并对场地黄土地基进行了湿陷性评价，获得了该地区的黄土湿陷性规律，为工程场地地基处理、设计及施工方案提供依据。

关键词：黄土;湿陷性;湿陷系数

中图分类号：TU444 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）31-0094-03

Study on Loess Collapsibility of an Engineering Site in Ning County

HUANG Wei DAI Changyou WANG Lei

（Yellow River Survey Planning and Design Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450003）

Abstract： The collapsibility of loess is closely related to its physical properties. Based on the laboratory test of loess sampling in a project site of Ningxian County， the relationship between the collapsibility of loess and the depth， natural moisture content， void ratio， dry density， saturation was studied， and the collapsibility of loess foundation was evaluated. The collapsibility law of loess in this area was obtained， which provided the basis for the foundation treatment， design and construction scheme of the project site.

Keywords： loess;collapsibility;coefficient of collapsibility

宁县地处陇东黄土高原区，区内地形起伏，沟谷林立，岸坡陡立，黄土塬、梁、峁等地貌交错分布，属黄土高原丘陵沟壑区地貌。某工程场地位于宁县上游约10km的马莲河右岸，地表黄土广泛分布，黄土厚20～60m。工程场地区上部一般为马兰黄土（Q3），厚10～15m，下部为离石黄土（Q2）。由于黄土湿陷性对工程建设危害较大，因此，本文对工程场地区黄土取样进行室内试验研究，对黄土湿陷性在深度方向上及物理性质上的变化规律进行分析研究，并对黄土地基进行湿陷性评价。

1 黄土基本性质

在工程场地布置深20～44m竖井，沿深度每米取一个原状方块样进行室内试验。黄土基本性质见表1。

由表1可知，黄土以粉粒为主，含量67.7%～92.1%，平均81.2%;黏粒含量7.2%～32.3%，平均18.6%，按土的三角坐标分类[1]，岩性主要为重粉质壤土（占比37.1%）、中粉质壤土（占比34%）和轻粉质壤土（占比26.4%）、中夹薄层粉质黏土（占比1.3%）和砂壤土（占比1.3%）。由此可见，土质不均。塑性指数10.3～18.3，平均12.5，按土的塑性圖分类[2]，均为低液限黏土。根据土化学试验结果，场地黄土pH值8.60～10.48，平均9.14，呈弱碱～强碱性;有机质含量0.04%～0.57%，平均0.27%;易溶盐含量0.03%～0.14%，平均0.06%;中溶盐含量0.03%～0.17%，平均0.10%。

2 黄土湿陷性研究

2.1 湿陷性与深度关系

根据室内试验结果，工程场地黄土湿陷系数为0.002～0.112，平均0.030。黄土湿陷性与深度关系如图1所示。由图1可得出，黄土湿陷系数随深度的变化有如下规律：①总体来看，湿陷系数随深度的增加有逐渐减小的趋势;②9m深度以上均具有强湿陷性，9～44m深度范围内既有湿陷性黄土，亦有不具湿陷性的黄土，可见黄土湿陷性离散度较大，这主要与黄土随深度存在不均一性有关，黄土在一定深度分布有古土壤层，其湿陷性弱～无;③强湿陷性黄土（[δs]>0.07）主要分布在表层9m深度范围内，中等湿陷性黄土（0.03<[δs]≤0.07）主要分布在9m～27m;轻微湿陷性黄土（0.015≤[δs]≤0.03）主要分布在27～31m，局部较深至38m，一般在38m以下湿陷性变弱至无湿陷性。

综合分析，场地黄土湿陷下限（自竖井井口起算）一般在地下31～38m，局部地段湿陷下限深度较大，达44m。

2.2 湿陷性与天然含水量的关系

天然含水量对黄土湿陷性的强弱程度影响很大，不同含水量的黄土湿陷程度不同。工程场地黄土湿陷性与天然含水量关系如图2所示。由图2可知，湿陷性黄土的天然含水量在6%～22.2%变化，湿陷系数随天然含水量的增大呈逐渐减小的趋势，湿陷性强烈～中等黄土天然含水量在6%～18%，当含水量大于18%时，黄土湿陷性一般变为轻微～无;当含水量大于20%时，黄土基本无湿陷性。

2.3 湿陷性与孔隙比关系

黄土的一大特点就是富含孔隙，孔隙亦为黄土湿陷提供了空间，因而孔隙比对黄土湿陷性一般较敏感。一般来说，黄土孔隙比越大，黄土湿陷性越强，反之，湿陷性越弱。场地黄土湿陷系数与孔隙比关系如图3所示。

由图3可知，该场地黄土湿陷系数与孔隙比呈正相关关系，当孔隙比小于0.70时，黄土一般不具湿陷性，当孔隙比大于1.10时，黄土一般呈强湿陷性。尽管孔隙比与黄土湿陷关系密切，对孔隙做了大量研究，但二者之间的定量关系仍很难确定。这主要是由于黄土湿陷性不仅与孔隙的总体积有关，而且与孔隙的大小和形态有关，黄土中大、中孔隙越多，黄土湿陷性越强，而目前的试验手段很难定量评价孔隙的大小和形态。

2.4 湿陷性与干密度关系

场地黄土湿陷性与干密度关系见图4。湿陷系数与干密度关系较密切，规律性较明显：干密度越大，湿陷系数越小，当干密度大于1.60g/cm3时，一般无湿陷，干密度小于1.44g/cm3时，多为湿陷性中等～强烈，其中干密度小于1.30g/cm3时，黄土湿陷性强烈。

2.5 湿陷性与饱和度关系

场地黄土湿陷性与饱和度关系见图5。由图5可知，湿陷性黄土的饱和度在15～68变化，当饱和度大于68，不具湿陷性。可见，黄土湿陷性一般随饱和度的增加而减弱，当饱和度达到某一高值后无湿陷性。

3 场地地基湿陷性评价

按照《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025—2004）[3]规定对场地黄土地基进行湿陷性评价。评价结果见表2。由表2可知，工程场地为自重湿陷性黄土，地基湿陷等级为Ⅳ级（很严重）。拟建工程为甲类重要水利工程，为挡水建筑物，而黄土湿陷性深度大，超过30m，须采取工程处理措施消除黄土湿陷性，可采用先挖再回填碾压的方法进行工程处理。

4 结论

通过对工程场地取原状方块样进行室内试验，对场地黄土湿陷性与深度、含水量、干密度、孔隙比及饱和度的相关性进行研究，并对工程场地进行湿陷性评价，得出以下结论。

①黄土湿陷性随深度的增加呈逐渐减弱的趋势，工程区场地湿陷下限一般在地下31～38m，局部地段湿陷下限深度较大，达44m。

②黄土湿陷性随含水量的增加而减弱，该工程场地黄土含水量大于20%时基本无湿陷性。

③黄土孔隙比越大，黄土湿陷性越强，反之，湿陷性越弱。该工程场地黄土孔隙比小于0.070时，一般不具湿陷性。

④黄土干密度越大，湿陷性越弱，反之，湿陷性越强。工程场地黄土干密度大于1.60g/cm3时，一般不具湿陷性。

⑤黄土湿陷性一般随饱和度的增加而减弱，当饱和度达到某一高值后不具濕陷性。该工程场地饱和度大于68时，一般不具湿陷性。

⑥工程场地为自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅳ级（很严重），须采取工程处理措施。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.堤防工程地质勘察规程：SL 188—2005[S].北京：中国水利水电出版社，2005.

[2]中华人民共和国水利部.土工试验规程：SL 237—1999[S].北京：中国水利水电出版社，1999.

[3]中华人民共和国建设部.湿陷性黄土地区建筑规范：GB 50025—2004）[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.