濕陷性黃土基礎對大型設備結構安全影響的研究

（西安石油大學,陜西 西安 710000）

濕陷性黃土基礎對大型設備結構安全影響的研究

余瀏奕

（西安石油大學,陜西 西安 710000）

在科技的飛速發展中，人們往往沉溺于自己技術，而忽略了濕陷性黃土所帶來的影響，稍不注意就會引起重大事故。所以在安全問題上面，我們不能有絲毫的疏忽，必須嚴謹對待。本文就濕陷性黃土的性質以及對大型設備結構的安全性的影響作出一些研究以及對其提出一些解決方法。

濕陷性黃土；大型設備；安全

一、濕陷性黃土自身的性質分析

天然的黃土在干燥時壓縮性比較低而強度很高，可以作為比較好的地基。然而在其受潮之后，由于黃土的大孔間隙結構，其強度和壓縮性均大幅度改變，土層會顯得不穩定，甚至出現塌陷等情況，對設備或者建設造成非常大的危險性，這種地區被稱為濕陷性黃土地區。而濕陷性黃土又分為自重型濕陷性黃土和非自重型濕陷性黃土，一般對大型設備產生嚴重影響的是非自重型濕陷性黃土。

而對黃土的研究，在幾千年前便有關于黃土的記錄，在《今古注》（崔豹）和《前漢書》（班固）中均有對黃土的記載。而在歐洲地區，對黃土的研究是從19世紀中期開始的，歐洲科學家對黃土的性質，顏色，形成，成分進行了系統的研究，得出了黃土的定義：呈淺黃色，稀疏，整體有層狀但沒有層理。

而黃土受潮后在土層的重力或者自身的重力作用之下，結構迅速被破壞，不均勻下沉明顯，強度也被嚴重破壞，這種特性便是黃土濕陷性。這種特性的存在使得建筑，機械，設備有非常大的危害，所以我們要對其進行深度的研究。

在我國建國初期，對各個地方的濕陷性黃土的性質的研究和實驗便已經展開，并取得了一些成果：濕陷性黃土在承受的壓力的作用下，變形先由小變大，后有大變小；只有發生壓力超過濕陷開始的壓力的情況，才會有濕陷變形的發生；在實踐中掌握了確定濕陷性黃土承重力的技術，《濕陷性黃土地區建筑規范》的出版也標志著面對濕陷性黃土的處理方法得到了進一步的提高；在20世紀末期，我國對濕陷性黃土的研究主要在非飽和土力學和動力學特性的理論的研究和測試，除此之外，在減濕特性和黃土增濕以及黃土地基的結構強度等方面也有較深的研究。

二、在濕陷性黃土地區發生不均勻沉降的原因

在濕陷性黃土地區進行設備的建立之前的地質勘查工作沒有做好，沒有真正了解到濕陷性黃土的影響，對土質，巖石的評價不夠仔細，不夠準確甚至發生錯誤。缺少對該地區土質的性質，地下水的儲量系統性的綜合分析；在裝備設備之前沒有對濕陷性黃土地區作出合理的規范的設計或者僅僅依靠經驗對待濕陷性黃土地區沒有進行特別的對待，用對待一般土地的要求和規范套用在濕陷性黃土地區；在濕陷性黃土地區的地基建造的排水散水不夠理想，施工質量不過關，排水坡度不過關造成積水，積的水滲入土里使濕陷性黃土的強度進一步降低，造成不均勻下沉，同時使更多的水沉積，進一步加大不均勻下沉的程度；設計時設計人員沒有認真分析地質勘查的報告，對濕陷性黃土的處理不夠到位，沒有按要求對濕陷性黃土作出認真的對待，沒有考慮到土壤積水的情況發生。

三、濕陷性黃土地區建筑處理模式

在濕陷性黃土地區搭載大型設備，地基應該具有承載能力，抵抗變形的能力（其中包括濕陷變形和壓縮變形），以及穩定性也有一定的要求。而考慮到濕陷性黃土土地的特點，對地基進行一些必要的工程方法處理，對設備的建立和安全起著至關重要的作用，一些常見的措施有：

（1）地基處理

濕陷性黃土的濕陷性有很大程度上來源于黃土的大孔結構，如果我們能夠破壞黃土的大孔結構，就可以很大程度的減少其濕陷性了。比較常見的地基處理方法有利用化學方法加固，預浸水和重夯土壤以及加入灰土等等。總之一切的方法都是為了破壞黃土的大孔結構從而抑制黃土的濕陷性；防水措施，黃土受潮是形成濕陷性黃土的必要條件，防水的目的是可以消除黃土濕陷變形的外部必要條件。常見的防水措施主要在設備布置，場地防水以及散水等方便，減少雨水，生活用水生產用水等等的水浸濕地基。比較嚴格的防水措施對濕陷性黃土的預防極其重要，主要方法有建立嚴格標準的排水溝，以及合格的防水地面等。而其中最為有用的措施是利用管道排水和處理徹底改變地基，讓大型設備坐落在安全的人工地基上，可以確保設備的安全。建設排水能力強的排水管道，常見的管道為非金屬材料制作的無壓力管道，采用埋地方法，對地基壓力不高，提高管道整體的剛度；結構措施，在以上兩項均達到標準的情況下，為了進一步防止濕陷性黃土帶來的危害，可以在大型設備的設計上進行改良，利用加強設備整體的強度剛度，預留沉降凈空等等的方法減少不均勻沉降的影響，使大型設備在很大程度上能夠適應地基的濕陷變形。

（2）對于濕陷性黃土沉降的計算方法

對于濕陷性黃土沉降的計算的研究，許多學者都做了一些研究，提出了不少非常有價值的計算方法：

單向壓縮分層總和法是將地基劃分為幾層，分別計算每一層然后求和的方法，計算公式如下：

σZ=aip0

其中：

σz為土中豎向正應力，Pa；

ai為圓形作用面積上均布荷載作用下附加應力系數。

三維沉降計算法是計算三維應力對沉降的影響，公式為：

其中：（K3）i為單維沉降轉化為三維沉降時的轉化系數；（S1）i為各土層中的單維沉降，m；mv為土的體積壓縮系數，1/ Pa；Eoi為土層變形模量，Pa；

黃土作為較為常見的分布很廣的工程地基，國家規定，濕陷系數大于0.015的黃土均為濕陷性黃土。而在濕陷性黃土上面建設石油儲罐，由于黃土地基不穩的原因，有可能產生不均勻的塌陷隨之使地面產生各種程度上的傾斜，導致事故的產生。而過去在濕陷性黃土地基的安全性的研究僅僅是停留在抗震的方面，對設備的沉降的問題的討論與研究相對來說比較少，對設備可靠度的研究和設備的不平衡的影響的研究還遠遠達不到安全的要求。因此，對濕陷性黃土的性質進行分析和研究，計算關于設備的不均勻沉降所帶給設備的不安全性的研究和探索對解決各種建設問題有著極其重要的意義。

[1]魏成國,張志輝，等．濕陷性黃土充分浸水沉降計算公式的推導[J]．建筑結構，2011．

[2]王梅．中國濕陷黃土的結構性研究[D]．太原理工大學,2010．

TU47

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