论文部分内容阅读
摘要：对湿陷性黄土的工程特性、危害进行分析，方便我们认识其两者产生的关系，我们在施工过程中结合现场实际情况和湿陷性黄土工程特性更好选择合适的处理方法。
关键字：特性；危害；处理方法
Abstract: the engineering properties of collapsible loess, hazard analysis, convenient and the relationship between the both we know, we combined the actual situation in the construction process and collapsible loess engineering properties is better to choose the appropriate processing methods.
Key words:; Harm; Processing method
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
湿陷性黄土的特性
1、结构性
湿陷性黄土是一种结构性土。黄土在天然状态下,由于胶结物的凝聚和结晶作用被牢固的粘结着,使其结构强度在未被破坏软化时,常表现出压缩性低、强度高等特性,但当黄土受水浸湿结构性一旦遭受破坏时,其结构迅速破坏,其力学性质将呈现出屈服、软化、湿陷等特性,所以,黄土的结构性是黄土工程性质最基本的本质。
2、欠压实性
湿陷性黄土常有肉眼可见的大孔,因而也称为大孔土,湿陷性黄土的孔隙比接近1.0或大于1.0,大多数在1.0～1.1之间,含水量少、孔隙比大、欠压密状态是黄土产生湿陷性的充分条件。
3、湿陷性
在土的自重压力作用下受水浸湿而发生湿陷的,称为自重湿陷性黄土。湿陷性黄土的结构性在力和水的作用下,将遭受破坏使其强度丧失,而其欠压密性、高孔隙度则为浸水时产生附加下沉提供了必要的体积变化条件,没有结构性和欠压密性,就不可能有黄土的湿陷性。二、湿陷湿陷性黄土有哪些危害
1、勾缝脱落。
砂浆勾缝在雨水表面径流作用下,砂浆被冲刷散失, 水泥混凝土预制块或片( 块) 石砌缝外露, 使坡面降雨集中冲刷, 加剧冲蚀作用, 形成坡面沟蚀, 使砌缝内路基填土随水流失或雨水渗入路基本体,降低路基强度, 严重的甚至形成路基陷穴, 使砌体脱空。2、裂缝。
因砌体背侧填料滑动引起膨胀变形而产生。挡土墙裂缝根据严重程度有两种:贯通裂缝和未贯通裂缝。当发生了贯通裂缝, 则墙体可能发生断裂, 很可能已失去支挡作用, 危害程度较大应及时加以处理。3、墙背填土沉陷变形及黄土陷穴。
当墙体泄水孔畅通时, 黄土颗粒将随下渗水流移动, 被水流带走, 逐渐形成黄土陷穴, 使背侧脱空, 导致构造物失稳; 当泄水孔被堵塞后, 背侧将积水, 填土含水量增大, 強度大大减弱, 发生沉陷变形, 严重地则会导致上侧土体发生溜坍、滑坡, 危及行车安全。4、基础冲刷淘空。
黄土地区暴雨集中, 雨水冲刷严重, 在沿河、冲沟地段的防护支挡工程, 常因雨水急速局部冲刷基础, 使底部材料被形成的涡流冲蚀、卷起带走, 随着冲刷深度和范围的增大, 导致基础脱空, 如不及时处理, 则会进一步导致结构物失稳破坏, 会带来巨大的经济损失。三、湿陷性黄土的处理
湿陷性黄土地区地基处理，尽管在地基处理技术的应用上同其他地区相比在施工工艺等方面差别不大，但其加固机理及方法又进一步体现了湿陷性黄土的地区特征，往往在提高承载力的同时，对黄土的湿陷性进行消除。
1、重锤表面夯实及强夯
重锤表面夯实适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。一般采用2.5-3.0t的重锤,落距4.0-4.5m,可以消除基底以下1.2-1.8m黄土层湿陷性。在夯实层的范围内，土的物理、力学性质获得显著改善，平均干重度明显增大，压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力提高。非自重湿陷性黄土地基，其湿陷起始压力较大，当用重锤处理部分湿陷性黄土层后，可减少甚至消除黄土地基的湿陷变形。因此在非自重湿陷性黄土场地采用重锤夯实的优越性较明显。
重锤法夯实地基
2、土（灰土）垫层
在湿陷性黄土地基上设置土垫层。将处理范围内的湿陷黄土挖去，用素土（多用原开挖黄土）或灰土（灰土比一般为3：7或2：8）在最优含水量状态下分层回填（压）实。采用土垫层或灰土垫层处理湿陷性黄土地基，可用于消除基础底面1-3m土层的湿陷性，（目前也有6m以上换填，减少地基的压缩性，提高地基的承载力，降低土的渗透性（或起隔水作用），往往以消除湿陷作为地基处理的目的。
3、灰土（土）挤密桩复合地基及孔内深层夯扩桩复合地基
灰土（土）挤密桩适用于加固地下水以上的湿陷性黄土地基，它是利用打入钢套管，或振动沉管或爆扩等方法，在土中成桩孔，然后在孔中分层填入素土（或灰土）并夯实而成。在成孔和夯实过程中，原处于桩孔部位的土全部挤入周围土层中，使距桩周一定距离内的天然土得到挤密，从而消除桩间土的湿陷性并提高承载力。
4、化学加固法
在我国湿陷性黄土地区地基处理应用较多，并取得实践经验的化学加固方法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下：
硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土的孔隙中，另一方面溶液与土的互相凝结，土起着凝结剂的作用。
单液硅化系由浓度10%~15%的硅酸钠溶液加入2.5%的氯化钠组成。溶液进入土中后，由于溶液中的钠离子与土中水溶液盐类中的钙离子（主要为CaSO4）产生互换的化学反应，即在土颗粒表面形成硅酸凝胶薄膜，从而增强土粒间的连接，填塞粒间孔隙，使土具有抗水性、稳定性，减少土的渗水性，消除湿陷，同时提高地基的承载能力，
碱液加固：其加固原则为；NaOH溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反应，反应结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物，例如：
2NaOH+Ca2+→2Na++ Ca(OH)2 ↓
2NaOH+ Ca2+( 土粒) →2Na+( 土粒)+ Ca(OH)2 ↓
这种反应是在溶液渗入土中瞬间完成的，它所消耗的NaOH仅占加固土所用的一小部分。
土中呈游离状态的SiO2和Al2O3,以及土的微细颗粒（铝硅酸盐类）与NaOH作用后产生溶液状态的钠硅酸盐和钠铝酸盐，如：
2NaOH+ｎSiO2→Na2O+ｎSiO2+H2O
2NaOH+m Al2O3→Na2O. m Al2O3+ H2O
在氢氧化钠溶液作用下，土粒（铝硅酸盐）表面会逐渐发生膨胀和软化，相邻土粒在这一过程中更紧密地相互接触，并发生表面的相互溶合。但仅有NaOH的作用，土粒之间的这种溶合胶结（钠铝硅酸盐类胶结）是非水稳性的，只有在土颗粒周围存在Ca(OH)2的条件下，才能使这种胶结物转化为强度高且具有水硬性的钙铝硅酸盐的络合物。依靠这些混合物的生成，使土粒相互牢固地胶结在一起，强度大大提高，并且有充分的水稳性。
5、预浸水法
预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体在饱和自重压力作用下，发生湿陷产生压密，以消除全部黄土层的自重湿陷性和深部土层的外荷湿陷性。上部土层（一般为距地表以下4~5m内）仍具有外荷湿陷性，需要作处理预浸水的浸水坑的边长不得小于湿陷性土层的厚度。当浸水坑的面积较大时，可分段进行浸水，浸水坑内水位不应小于30cm，连续浸水时间以湿陷度变形稳定为准。其稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于5mm。地基预浸水结束后，在基础施工前应进行补充勘查工作，重新评定地基的湿陷性，并采用垫层法或强夯法等处理上部湿陷性土层。
结束语：湿陷性黄土，在天然状态下含水率较低时具有较高的地基强度，浸水湿润时因湿陷引起强度急剧下降，在一定压力下出现地基沉降变形，这种特性注定了我们在处理过程中排水成了关键，所以我们在新技术、新工艺的应用上有了好的方向。
关键字：特性；危害；处理方法
Abstract: the engineering properties of collapsible loess, hazard analysis, convenient and the relationship between the both we know, we combined the actual situation in the construction process and collapsible loess engineering properties is better to choose the appropriate processing methods.
Key words:; Harm; Processing method
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
湿陷性黄土的特性
1、结构性
湿陷性黄土是一种结构性土。黄土在天然状态下,由于胶结物的凝聚和结晶作用被牢固的粘结着,使其结构强度在未被破坏软化时,常表现出压缩性低、强度高等特性,但当黄土受水浸湿结构性一旦遭受破坏时,其结构迅速破坏,其力学性质将呈现出屈服、软化、湿陷等特性,所以,黄土的结构性是黄土工程性质最基本的本质。
2、欠压实性
湿陷性黄土常有肉眼可见的大孔,因而也称为大孔土,湿陷性黄土的孔隙比接近1.0或大于1.0,大多数在1.0～1.1之间,含水量少、孔隙比大、欠压密状态是黄土产生湿陷性的充分条件。
3、湿陷性
在土的自重压力作用下受水浸湿而发生湿陷的,称为自重湿陷性黄土。湿陷性黄土的结构性在力和水的作用下,将遭受破坏使其强度丧失,而其欠压密性、高孔隙度则为浸水时产生附加下沉提供了必要的体积变化条件,没有结构性和欠压密性,就不可能有黄土的湿陷性。二、湿陷湿陷性黄土有哪些危害
1、勾缝脱落。
砂浆勾缝在雨水表面径流作用下,砂浆被冲刷散失, 水泥混凝土预制块或片( 块) 石砌缝外露, 使坡面降雨集中冲刷, 加剧冲蚀作用, 形成坡面沟蚀, 使砌缝内路基填土随水流失或雨水渗入路基本体,降低路基强度, 严重的甚至形成路基陷穴, 使砌体脱空。2、裂缝。
因砌体背侧填料滑动引起膨胀变形而产生。挡土墙裂缝根据严重程度有两种:贯通裂缝和未贯通裂缝。当发生了贯通裂缝, 则墙体可能发生断裂, 很可能已失去支挡作用, 危害程度较大应及时加以处理。3、墙背填土沉陷变形及黄土陷穴。
当墙体泄水孔畅通时, 黄土颗粒将随下渗水流移动, 被水流带走, 逐渐形成黄土陷穴, 使背侧脱空, 导致构造物失稳; 当泄水孔被堵塞后, 背侧将积水, 填土含水量增大, 強度大大减弱, 发生沉陷变形, 严重地则会导致上侧土体发生溜坍、滑坡, 危及行车安全。4、基础冲刷淘空。
黄土地区暴雨集中, 雨水冲刷严重, 在沿河、冲沟地段的防护支挡工程, 常因雨水急速局部冲刷基础, 使底部材料被形成的涡流冲蚀、卷起带走, 随着冲刷深度和范围的增大, 导致基础脱空, 如不及时处理, 则会进一步导致结构物失稳破坏, 会带来巨大的经济损失。三、湿陷性黄土的处理
湿陷性黄土地区地基处理，尽管在地基处理技术的应用上同其他地区相比在施工工艺等方面差别不大，但其加固机理及方法又进一步体现了湿陷性黄土的地区特征，往往在提高承载力的同时，对黄土的湿陷性进行消除。
1、重锤表面夯实及强夯
重锤表面夯实适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。一般采用2.5-3.0t的重锤,落距4.0-4.5m,可以消除基底以下1.2-1.8m黄土层湿陷性。在夯实层的范围内，土的物理、力学性质获得显著改善，平均干重度明显增大，压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力提高。非自重湿陷性黄土地基，其湿陷起始压力较大，当用重锤处理部分湿陷性黄土层后，可减少甚至消除黄土地基的湿陷变形。因此在非自重湿陷性黄土场地采用重锤夯实的优越性较明显。
重锤法夯实地基
2、土（灰土）垫层
在湿陷性黄土地基上设置土垫层。将处理范围内的湿陷黄土挖去，用素土（多用原开挖黄土）或灰土（灰土比一般为3：7或2：8）在最优含水量状态下分层回填（压）实。采用土垫层或灰土垫层处理湿陷性黄土地基，可用于消除基础底面1-3m土层的湿陷性，（目前也有6m以上换填，减少地基的压缩性，提高地基的承载力，降低土的渗透性（或起隔水作用），往往以消除湿陷作为地基处理的目的。
3、灰土（土）挤密桩复合地基及孔内深层夯扩桩复合地基
灰土（土）挤密桩适用于加固地下水以上的湿陷性黄土地基，它是利用打入钢套管，或振动沉管或爆扩等方法，在土中成桩孔，然后在孔中分层填入素土（或灰土）并夯实而成。在成孔和夯实过程中，原处于桩孔部位的土全部挤入周围土层中，使距桩周一定距离内的天然土得到挤密，从而消除桩间土的湿陷性并提高承载力。
4、化学加固法
在我国湿陷性黄土地区地基处理应用较多，并取得实践经验的化学加固方法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下：
硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土的孔隙中，另一方面溶液与土的互相凝结，土起着凝结剂的作用。
单液硅化系由浓度10%~15%的硅酸钠溶液加入2.5%的氯化钠组成。溶液进入土中后，由于溶液中的钠离子与土中水溶液盐类中的钙离子（主要为CaSO4）产生互换的化学反应，即在土颗粒表面形成硅酸凝胶薄膜，从而增强土粒间的连接，填塞粒间孔隙，使土具有抗水性、稳定性，减少土的渗水性，消除湿陷，同时提高地基的承载能力，
碱液加固：其加固原则为；NaOH溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反应，反应结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物，例如：
2NaOH+Ca2+→2Na++ Ca(OH)2 ↓
2NaOH+ Ca2+( 土粒) →2Na+( 土粒)+ Ca(OH)2 ↓
这种反应是在溶液渗入土中瞬间完成的，它所消耗的NaOH仅占加固土所用的一小部分。
土中呈游离状态的SiO2和Al2O3,以及土的微细颗粒（铝硅酸盐类）与NaOH作用后产生溶液状态的钠硅酸盐和钠铝酸盐，如：
2NaOH+ｎSiO2→Na2O+ｎSiO2+H2O
2NaOH+m Al2O3→Na2O. m Al2O3+ H2O
在氢氧化钠溶液作用下，土粒（铝硅酸盐）表面会逐渐发生膨胀和软化，相邻土粒在这一过程中更紧密地相互接触，并发生表面的相互溶合。但仅有NaOH的作用，土粒之间的这种溶合胶结（钠铝硅酸盐类胶结）是非水稳性的，只有在土颗粒周围存在Ca(OH)2的条件下，才能使这种胶结物转化为强度高且具有水硬性的钙铝硅酸盐的络合物。依靠这些混合物的生成，使土粒相互牢固地胶结在一起，强度大大提高，并且有充分的水稳性。
5、预浸水法
预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体在饱和自重压力作用下，发生湿陷产生压密，以消除全部黄土层的自重湿陷性和深部土层的外荷湿陷性。上部土层（一般为距地表以下4~5m内）仍具有外荷湿陷性，需要作处理预浸水的浸水坑的边长不得小于湿陷性土层的厚度。当浸水坑的面积较大时，可分段进行浸水，浸水坑内水位不应小于30cm，连续浸水时间以湿陷度变形稳定为准。其稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于5mm。地基预浸水结束后，在基础施工前应进行补充勘查工作，重新评定地基的湿陷性，并采用垫层法或强夯法等处理上部湿陷性土层。
结束语：湿陷性黄土，在天然状态下含水率较低时具有较高的地基强度，浸水湿润时因湿陷引起强度急剧下降，在一定压力下出现地基沉降变形，这种特性注定了我们在处理过程中排水成了关键，所以我们在新技术、新工艺的应用上有了好的方向。